物联网技术在智能电网中的应用分析

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物联网技术在智能电网中的应用分析马润（宁夏电力公司信息通信分公司，宁夏银川750001）摘要：物联网技术在智能电网中的应用是下一阶段智能电网的发展方向。本文通过研究物联网的感知模型，分析物联网技术信息的采集、信息的传递和信息的处理三个方面的特点，建立了物联网各个子系统的处理流程框图以及物联网应用于智能电网中的感知模型，并详细阐述了物联网在智能电网中的智能信息监测平台。最后给出了物联网在智能电网中的应用注意事项和发展建议。关键词：物联网；智能电网；监测；传感网ApplicationAnalysisofInternetofThingsinSmartGridMARun（Information&CommunicationCompanyofNingxiaElectricPowerCorp.,Yinchuan750001,Ningxia,China）Abstract:ApplicationofInternetofThingstechnologyinsmartgridisthenextstageofthedevelopmentofsmartgrid.ThispapermainlyresearchtheperceptualmodelofInternetofThings,featuresofInternetofThingstechnology’sinformationacquisition,transmissionandprocessing,establishprocessingflowdiagramofvarioussubsystemofInternetofThings.AnditalsoestablishesperceptualmodelofInternetofThingsinsmartgrid,anddetailsintelligentinformationmonitoringplatformofInternetofThingsinsmartgrid.Finally,itgivesthenotesanddevelopmentproposalsaboutInternetofThingsinthesmartgrid.Keywords:theInternetofthings,smartgrid,monitoring,sensornetworks1引言“传感网”、“物联网”被看作是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。因此，物联网技术在智能电网发展中大有可为。通过嵌入物联网技术的智能电网建设，智能电网会更加稳定可靠，网架结构更加合理灵活，自愈功能更加完善，电网运行风险管控更加规范，供电的可靠性会更高。作者简介:马润，男，宁夏银川人，硕士，从事电力通信方向的研究以及应用建设维护等工作。联系电话：15909672615，E-mail：marun19851202@gmail.com1 2物联网技术物联网的概念是在1999年提出的。物联网的英文名称为“TheInternetofThings”。由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间的信息交换。信息产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用到各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路等各种物体中，使这些物体被普遍连接起来，形成物联网。物联网最初的定义是：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。该报告阐述了迅速发展壮大的互联网技术对全世界企业和个体的史无前例的影响，目的在于让全世界的领导人能够深刻理解并且为“物联网”的魅力所折服。2009年，美国总统奥巴马就职以后，在他和工商领袖举行的圆桌会议上，“智慧地球”的概念被提出，其中包括美国要形成智慧型基础设施“物联网”，其被美国人认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。“物联网”的概念再一次走入大众的视线。世界各国开始大力推进物联网的发展。我国对于物联网同样予以高度重视，《国家中长期科学与技术发展规(2006－2020年)》和“新一代宽带动无线通信网”重大专项中均将传网列入重点研究领域。2009年8月7日，温家宝总理考察无锡微纳传感网工程技术研发中心并发表重要讲话，进一步推动了物联网的产业进程。3物联网的基本感知模型“物联网”是利用无所不在的网络技术(有线的、无线的)建立起来的，其中非常重要的技术是RFID电子标签技术。它是以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑的一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的网络。物联网成为RFID技术发展的趋势。在这个网络中，系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。物联网本质上是一个信号采集和处理的网络。物联网利用各种传感器或人为设置的各种身份识别码，把物质世界中的各种信息变为电信号，电信号通过信息传输网络传送到计算机处理系统和显示系统，经过计算机处理后的数据存储备查，在必要时计算机将发出报警信号或者是控制信号，报警信号或者是控制信号由通信网络送到指定的地方报警或是由指定预设装置执行控制。物联网包含了传感器（信息采集系统）、电子标签、网络传输系统、数据处理系统、显示系统、报警系统以及控制执行系统。各个子系统之间的具体的操作执行流程如图1所示。2 图1物联网包含的子系统以及一般的操作执行过程物联网的这七个子系统又可以分为三个层次，一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别。传感器在日常的生活生产当中很常见，它可以把一些物理量的变化变为电信号的变化。除了日常会用到的传感器之外，传感器还有很多种类。这些传感器技术先进，有特定的利用环境，价格昂贵，所以传感器是物联网投资最多的地方，正是由于这个原因阻碍了物联网的发展。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网，实现数据的传输和计算；三是应用网络，包括对收集的数据进行处理，应用强大的计算机系统和智能软件的识别判断，把结果输出到显示系统，或者进行相应的报警，最终反馈到控制执行系统中。[1]这三个层次同时反映了物联网的三个特点，一个是充分采集，也就是利用RFID、传感器、二维码，甚至其他的各种机器，能够随时、即时采集物体动态；第二个特性是可靠的传送，感知的信息是需要传送出去的，通过网络将感知的各种信息进行实时传送，现在无处不在的无线网络已经覆盖了各个地方，在这种情况下，感知信息的传送变得非常现实；第三是智能处理，利用云计算等技术及时对海量信息进行处理，真正达到了人与人的沟通和物与物的沟通。4智能电网国家电网公司发布了智能电网发展计划，并提出要加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网。据测算，通过发展坚强智能电网，到2020年，我国每年可减少煤炭消耗4.7亿吨标准煤，减排二氧化碳13.8亿吨，对实现温室气体排放行动目标具有重要的战略意义。中国的智能电网是以坚强网架为基础，以信息通信平台为支撑，以智能控制为手段，包括电力系统的[2]发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代化电网。积极发展智能电网已成为世界电力发展的新趋势，坚强是智能电网的基础，智能是坚强电网充分发挥作用的关键，两者相辅相成，协调统一。智能电网对于推动物联网以及建设智能城市、智能社区、智能家庭具有重要作用。随着智能电网的建设完善，将会在全国形成一个完整、统一的覆盖城乡、连接所有客户、所有用电设备的庞大物联网。而物联网又可以反过来为智能电网采集、感知、处理信息和电力设施实时状态检测提供技术支撑。通过智能电网，可以实现互联网、话音和视频的共同接入，客户可随时了解家庭的用电情况、电器的使用状态、电费3 在线查询，并对家用电器进行远程监控。智能电网还为客户利用分布式电源实现并网发电提供技术平台，客户不仅是电能的消费者，也会成为电能的提供者。5物联网技术在智能电网中的应用物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。在智能电网中，利用嵌入到智能电网的基础物理网架中的各个RFID以及各种先进的传感器设备，进行信息的获取，然后把海量的信息随时随地的传送到智能终端进行相应的信息处理和加工，形成非人工的智能的处理判断结果，然后进行信息的施效，对有需要调节的基础设施进行相应的调节。智能电网的感知模型如图2所示。图2智能电网的感知模型数据信息的充分采集是实现电网智能化的关键所在。智能电网之所以能够实现电网的智能化,其关键[3]意义在于对整个电网信息的充分和及时的掌握。而电网信息的充分掌握,则需要良好的通信线路和大量的终端信息采集应用,使数据安全稳定传输,提升数据交换的可靠性,为智能应用提供全面、及时、准确、一致的信息。智能电网将会连接更多的设备,包含各种智能的传感器、控制元件、电力设备等,这就需要提高电网数字化程度,深化发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节的数据采集、传输、存储和利用。通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测,利用服务于智能应用的各种信息采集技术,采集用电信息和设备状态信息,以获取设备的运行状态,并在最恰当的时间对需要维修的设备发出信号,实现设备的状态检修,保证设备在最佳状态运行。通过智能电网数据中心的建设,实现整个电网的信息集中采集,适应智能电网下海量数据、实时数据交换和存储的要求。物联网智能监测信息平台如图3所示。4 图3物联网智能监测信息平台在上图我们可以看到，在嵌入物联网技术的智能电网中，大量的参数测量感知技术是智能电网基本的组成部分,可以获得相关数据并将其转换成数据信息,提供给智能电网的各个系统使用。在智能电网的发电环节，通过采用新型的智能监测技术，实现电网和负荷特性之间的平衡点,来提高电能质量，通过对发电设施附近气象的监测，实现智能发电，通过对发电厂附近的环境状况的监测，实现安全发电，环保发电。在智能电网输电、配电、变电环节中，电网中的设备将充分应用材料、超导、储能、电力电子和微电子技术等方面的最新研究成果,以提高功率密度、供电可靠性、电能质量和电力生产的效率。通过对特高压骨干输电网架的输电线路状态监测，实现安全输电，及时排除安全隐患。配电系统中需要引进新的储能设备和电源,同时应利用新的网络结构,如微电网。在智能用电环节，基于物联网技术的智能小区、智能楼宇、智能家居、智能家电、电动汽车将为电力用户提供极大地便利，在合理使用电能的基础上提高生活质量。在智能调度环节，智能化决策支持技术将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员可理解的信息,利用动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术,帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题,使系统运行人员做出决策的时间从小时级缩短到分钟级,甚至到秒级。智能电网的核心在于，构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，应用物联网技术对电网与客户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。6结语物联网是一种虚拟网络与现实世界实时交互的新型系统，具有无处不在的数据感知、以无线为主的信息传输、智能化的信息处理的特点。物联网技术应用于电网一方面固然有利于提高电网的智能化，另一方面也会为电网带来一定的安全保护问题。由于物联网在很多场合都需要无线传输，这种暴露在公开场所之中的信号很容易被窃取，也更容易被干扰，这将直接影响到应用物联网的智能电网体系的安全。同时实现嵌入物联网技术的智能电网具有海量的数据，需要低成本高性能的RFID和先进的计算机处理能力。要解决这些问题，离不开政府的支持与协调。政府一方面是应做好物联网的规划，确定总体发展思路，构建整体框架，让参与物联网建设的各方力量有章可循；另一方面还应当加快制定与完善物联网相关法规标准体5 系，使物联网成为一个开放、安全、可信任的网络。参考文献[1]石军．“感知中国”促进中国物联网加速发展[J]．通信管理与技术．2009，5.[2]胡学浩．智能电网--未来电网的发展态势[J]．电网技术,2009(14)：1-5.[3]余贻鑫．智能电网的技术组成和实现顺序[J]．南方电网技术，2009，3(2)：1-5.6