國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 陳 磊

0 前言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進步，物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)都有不同程度的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用，可以有效提升電力行業(yè)的現(xiàn)代化水平，從而使電力系統(tǒng)運行、電力營銷等得到優(yōu)化。如今社會上對物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用關(guān)注度不斷上升，在電力行業(yè)中智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何結(jié)合，成為當(dāng)前要解決的問題。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，就是將物和物相互連接的網(wǎng)絡(luò)。它不僅具有自身的配置能力，而且具有全球網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)，是未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)以約定協(xié)議為依據(jù)，通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等一系列信息傳感設(shè)備，對互聯(lián)網(wǎng)和物品進行連接和智能化識別、過程定位和監(jiān)控跟蹤而實現(xiàn)信息的交換與管理。通過采用智能接口，根據(jù)“物”字的標(biāo)識、物理屬性良好，特殊個性鮮明等特點，實現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)的無縫化整合使用。

2 電力行業(yè)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代化科技迅猛發(fā)展，在電力當(dāng)先的背景下，智能電網(wǎng)的有效構(gòu)建是一種發(fā)展的必然趨勢。智能電網(wǎng)依物理電網(wǎng)為根本的發(fā)展依據(jù)，依高速雙向的通信網(wǎng)絡(luò)和先進的數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，通過物理電網(wǎng)和信息技術(shù)的高度集成，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。構(gòu)建具備所有環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化交流的智能電網(wǎng)，信息化是基礎(chǔ)。智能交流的應(yīng)用客戶和電網(wǎng)公司之間形成即時連接的網(wǎng)絡(luò)互動，可對電網(wǎng)與客戶用電信息進行實時監(jiān)控和采集，從而整體提高電網(wǎng)的綜合效率

3 物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 監(jiān)控電力設(shè)備運行

設(shè)備監(jiān)控以共享數(shù)據(jù)與基于模型的開放系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化電網(wǎng)運行和信息整合，對采集的信息進行傳遞和處理的系統(tǒng)。其中，最為關(guān)鍵的是信息的技術(shù)采集。在線檢測的實現(xiàn)依靠于高速的通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)設(shè)備發(fā)生故障之時，通過發(fā)出告警信號的方式告知維修人員來檢修，以保障監(jiān)控設(shè)備的正常運行?？刂茊卧侵悄芟到y(tǒng)的重要部分，可以通過對不同情況的調(diào)整，達(dá)到即減少損耗又避免通信堵塞的效果。

適當(dāng)?shù)臄?shù)字編號，是并聯(lián)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)備在并聯(lián)設(shè)備上進行數(shù)字編號的方式，通過數(shù)據(jù)采集器對個別線路出現(xiàn)的線路電壓不穩(wěn)等異?，F(xiàn)象的信息進行數(shù)據(jù)采集和判斷，再準(zhǔn)確的傳達(dá)給相關(guān)部門和人員，以實現(xiàn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和自動監(jiān)控的無縫切換。

所有的設(shè)備都服務(wù)于生產(chǎn)，同樣，變電站在較少運行人員的情況下，為有效的保障安全可靠的運行，多會采用監(jiān)控器。監(jiān)控器可以對設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測，可以通過對重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集和分析判斷，以在設(shè)備發(fā)生故障時及時發(fā)送信息給相關(guān)部門和人員。監(jiān)控器的使用大大降低了事故了發(fā)生，減少了損失。

配網(wǎng)實時監(jiān)控系統(tǒng)很大程度上保障了對大用戶的用電服務(wù)。首先，它不但可以對大用戶所用變壓器的實時功率的和用電信息進行有效監(jiān)控。它還可以通過分析智能終端傳達(dá)所需信息達(dá)到快速定位故障區(qū)域。在檢測設(shè)備故障點過程中，電力設(shè)備中的傳感器發(fā)揮著及其重要的作用，它不但可以在檢測到的設(shè)備故障點時，通過和附近的設(shè)備進行通信，還可以切除故障元件并能使用戶及時快速的切換到可靠設(shè)備上。在故障發(fā)生前，系統(tǒng)收到傳感器通知，系統(tǒng)通過該通知及時提供預(yù)警信息，通過配變控制終端進行遠(yuǎn)程操控，對電網(wǎng)故障區(qū)和非故障區(qū)進行隔離，從而使該系統(tǒng)的自動回復(fù)正常工作狀態(tài)，對于異常跳閘，也可短時間內(nèi)實現(xiàn)遠(yuǎn)程合閘動作，從而實現(xiàn)不間斷供電服務(wù)。

電磁波振動、線路故障和閃電干擾等都會引起電能的擾動，這些問題在監(jiān)控器設(shè)計時應(yīng)充分考慮。同時，超導(dǎo)材料、電力信息技術(shù)和智能儲能都可以改善電能質(zhì)量問題，應(yīng)多予利用。濾波器可以有效防止諧波污染，大大改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，智能監(jiān)控器可以充分利用。監(jiān)控器還可以加載設(shè)備盜竊和偷電問題等其他功能。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)智能電表

用戶采用的智能電表是由傳感器、控制器、執(zhí)行器集成而成，傳感器可以采集用戶用電信息，控制器控制執(zhí)行器來對用戶的用電開關(guān)進行控制。智能電表通過采集用戶用電信息，分析用戶的用電情況。如果發(fā)生異常（如：實際用電量超過用戶已經(jīng)交費的額度），隨時切斷或限制用戶電源。對用戶家中的用電設(shè)備隨時隨地監(jiān)控，各用電設(shè)備的用電情況，經(jīng)智能電表分析形成結(jié)果，定期傳送到用戶手機或電腦中，使用戶隨時掌握用電情況和電費的實時信息。

通過智能電表還可以實現(xiàn)以下功能：用戶和電網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享及交換，用戶和用戶之間的數(shù)據(jù)共享及交換，從而分析調(diào)配電網(wǎng)，使電網(wǎng)利用率提高；電網(wǎng)公司通過智能電表對用戶的用電情況進行監(jiān)控，隨時掌握用戶的用電情況，使電網(wǎng)公司可以使用最高效的方法對用戶送電，既能使用戶及時用電，又能使電網(wǎng)對電能合理配置，提高電網(wǎng)的運行效率；智能電表還有許多又實用又人性化的功能，電網(wǎng)公司可以監(jiān)控用戶防止用戶超計劃用電，防止用戶竊電，還可以幫助用戶對用電設(shè)備管理，智能開關(guān)。

（1）智能交互終端

由于智能電表是用戶實現(xiàn)家電智能化的用戶終端設(shè)備，通過智能電表用戶可以采集家用電器的用電信息，同時還可以用過現(xiàn)代化的通信技術(shù)對家用電器進行智能化管理。例如通過智能電表用戶可以控制空氣的溫度、家用照明燈具電源的開關(guān)，通過日光的明暗、強弱來控制窗簾開關(guān)控制窗簾的打開和關(guān)閉等。

（2）智能收費終端

智能收費終端是智能電表，電網(wǎng)公司和運營商可以通過移動電話購電服務(wù)等以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)開展公共服務(wù)。原來，用電用戶要時常注意自己家的電表，以便于沒電時及時繳費購電。對于需要人工抄表的，必須動用大量的人力物力來了解每用電用戶的用電情況，大大增加了工作量。智能電話購電用戶完全可以在自己的手機上完成購電代碼到指定號碼的發(fā)送，用戶后臺同意后，在用戶指定的繳費賬戶自動交費。

（3）智能用電信息采集系統(tǒng)

現(xiàn)代電力行業(yè)發(fā)展速度飛快與電力營銷的普及和推廣有很大關(guān)系，電能計量是電力營銷的重要組成部分。我國現(xiàn)在大部分城市還是使用老舊的抄表方法，此方法存在的弊端日漸明顯，最為突出的缺點就是通信距離受到阻礙，在抄表讀表過程中不僅數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確也耗費更多的人力物力。如果使用的是不可控制電表，更無法進行遠(yuǎn)程的停、送、開、關(guān)等操作。由此可見，研發(fā)先進的無線技術(shù)、光纖技術(shù)和一體化信息采集設(shè)備很有必要。信息技術(shù)采集設(shè)備成功研制之后可以將以往的電表讀數(shù)信息利用廣電同軸電纜設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)嚼锩?，便可讀取到相關(guān)的有效數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)信息進行保存，方便管理者隨時查看調(diào)用。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點可對電力設(shè)備現(xiàn)狀進行檢查測驗，保證設(shè)備安全性能和技術(shù)的實際應(yīng)用效果。物聯(lián)網(wǎng)具備信息處理、無線傳輸?shù)榷喾N性能，最重要的技術(shù)基礎(chǔ)就是傳感技術(shù)，它能夠?qū)φ诠ぷ鞯脑O(shè)備進行實時監(jiān)測，從中獲取相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，智能化的篩選、分析、計算和預(yù)測，使報告更具準(zhǔn)備性。將傳感器作為重要的傳輸方式，可將收集獲得的數(shù)據(jù)信息報給相關(guān)管理監(jiān)控部門，對電力設(shè)備反向監(jiān)控和檢測。這種帶電檢查技術(shù)的應(yīng)用，直接影響了傳統(tǒng)的打壓試驗。帶電檢測在使用過程中需要用到的先進儀器有紅外熱像儀、超聲波檢測儀等，由于這些科技產(chǎn)品的先進性和穩(wěn)定性，使檢測得到的數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和可靠性更高。

3.3 電力資產(chǎn)巡檢

電力行業(yè)所需設(shè)備類型和數(shù)量較多，但大部分電力公司仍然是通過人工盤點和手工記錄設(shè)備型號、清查數(shù)量等，這種記錄方法不但易出現(xiàn)錯誤，周期長，費時費力；即便通過掃描二維碼條碼技術(shù)也不能清楚了解實時變動信息。而物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)，可以在不同設(shè)備不同狀態(tài)下自動識別記錄管理，準(zhǔn)確率高，消耗資源少，并能夠與企業(yè)使用的管理系統(tǒng)相連接同步信息。

（1）原理簡介

射頻識別，是利用射頻信號遠(yuǎn)距離信息傳輸，并通過所傳輸?shù)男畔⒆詣幼R別目標(biāo)對象的技術(shù)。其應(yīng)用范圍廣，如家居門禁卡、停車場門禁卡、高速ETC不停車收費系統(tǒng)以及物流流動檢驗等都有涉及。舉例如ETC自動收費，當(dāng)裝有RFID技術(shù)設(shè)備的車輛距離顯示器十米范圍內(nèi)，顯示器會自動發(fā)出信號，車輛里安裝的電子標(biāo)簽接收到后自動識別讀取相應(yīng)信息，當(dāng)?shù)竭_(dá)出口時會將之前數(shù)據(jù)反射到顯示器上，判斷是否開關(guān)，這不僅避免了人為亂收費現(xiàn)象，還大大提高了通過路口速度，減少車輛擁堵。隨著RFID技術(shù)的廣泛使用，使人類的生活更加便捷高效。

（2）應(yīng)用分析

根據(jù)電力企業(yè)工作需要，軟件公司依據(jù)要求將設(shè)備的準(zhǔn)確信息和管理信息錄入系統(tǒng)貼上標(biāo)簽，然后將此標(biāo)簽再貼于設(shè)備表面。利用小型易攜帶讀寫器記錄和修改的標(biāo)簽信息，隨時記錄更改內(nèi)容實時更新，保證與賬目一致。在檢查結(jié)束后，可將讀寫器的數(shù)據(jù)接口和企業(yè)辦公系統(tǒng)網(wǎng)連接，自動上傳變更信息形成報告，確保了設(shè)備管理的循環(huán)完整性。

由于設(shè)備所在位置、環(huán)境不同，所采用的標(biāo)簽要求也會有相應(yīng)變化。例如，變電站室外高壓設(shè)備危險因素大、在進行檢測掃描時距離高，此情況可使用有源標(biāo)簽，對數(shù)據(jù)讀取的距離能達(dá)到10M以上。因為室外環(huán)境多變化，使用的標(biāo)簽質(zhì)量要求很高，其IP值不得低于65級以下。相對于室外，室內(nèi)標(biāo)簽要求則較低可使用成本小的無源標(biāo)簽，讀取數(shù)據(jù)的距離只需3M左右即可。應(yīng)用在倉儲物流行業(yè)里可快速準(zhǔn)確的盤點物品，只要對準(zhǔn)標(biāo)簽隔箱掃描便可知道物品的名稱、型號、日期等信息，避免因不詳細(xì)進行拆箱驗貨的環(huán)節(jié)，減少時間、人力物力且準(zhǔn)確率較高；在物品進行出入庫核對數(shù)量時也可掃描標(biāo)簽，若出現(xiàn)與系統(tǒng)不一致時會自動報警提示。

3.4 GPS電力巡線

隨著電網(wǎng)的使用越來越廣，線路會出現(xiàn)盤根錯節(jié)現(xiàn)象，加上環(huán)境惡劣造成的標(biāo)簽編號不清晰等問題，對電力巡線檢修工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。若是使用GPS電力巡線系統(tǒng)，可顯著的提高工作效率和準(zhǔn)確性。此系統(tǒng)具備全球定位功能，可自動識別地理位置，當(dāng)巡檢員持有GPS工具時，管理系統(tǒng)會識別到時間地點位置，方便上傳數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

（1）原理簡介

GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，是美國新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)，具有不受天氣影響、高覆蓋、高精度、全范圍等優(yōu)勢。定位原理是利用衛(wèi)星發(fā)送參數(shù)和時間信息待到對方接收后，通過公式求解三維位置、方向及運動速度、時間等數(shù)據(jù)。

（2）應(yīng)用分析

GPS電力巡線應(yīng)用范圍很廣，可以用于線路巡檢、檢修，記錄每根電線桿的具體位置，將數(shù)據(jù)存入PC機建立三圍坐標(biāo)電子檔案。比如某線桿的橫向縱向交叉點，利用數(shù)學(xué)坐標(biāo)原理進行詳細(xì)計算并記錄，可以使此桿編號永久存檔。

在安排工作人員巡線檢查時，確定某個路段之后，任意將某根巡線路桿的電子三圍坐標(biāo)輸?shù)窖矙z儀器上，顯示屏就會自動出現(xiàn)距離目標(biāo)線桿的方向、距離、時間，不會受到任何外在影響，可以指引工作人員準(zhǔn)確無誤的到達(dá)指定位置。比如，需要由1號桿到達(dá)8號桿，顯示屏上會出現(xiàn)“東南方向，3km，20min”詳細(xì)數(shù)據(jù)。此項技術(shù)還可以為檢修工作提供方便，可以將出現(xiàn)問題的檢修桿三圍坐標(biāo)輸入巡檢儀，當(dāng)?shù)竭_(dá)線桿時會發(fā)出提示，若登錯會立即發(fā)出警鈴聲響、指示燈閃爍等信號，減少工作人員工作量，提高效率。檢修完成后，工作人員可通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)手動將處理信息上傳到管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)會自動分析和快速處理。管理者可在后臺清晰的知道巡檢人員的地理位置、運動軌跡等信息，間接實現(xiàn)對人員的科學(xué)管理。GPS巡線系統(tǒng)能夠滿足目前所需絕大部分需求，接下來需要加強和MIS、OMS等系統(tǒng)集成，將更多信息數(shù)據(jù)、不足之處等與設(shè)備完好的結(jié)合，研究出更加全面的技術(shù)和設(shè)備。

4 總結(jié)

通過全文敘述，可以清晰的了解到電力行業(yè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的重要性，相關(guān)技術(shù)研究也加速了電力行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的實際應(yīng)用推廣。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，在很大程度上帶動了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，同時推動了信息智能化通信產(chǎn)業(yè)的進步。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)已融入到我國經(jīng)濟發(fā)展的多個行業(yè)，做出的貢獻(xiàn)不可估量。

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