摘要：将物联网技术应用到智能电网中，能够优化电网建设，对其工作效率、自动化水平及智能化水平均有帮助，因此在实际应用环节，需要结合智能电网运行模式及运转需求来利用物联网技术，使其发挥最大优势，提升电网运行的安全性及可靠性。文章主要对物联网进行了简单介绍，并对智能电网中物联网技术需求及应用框架模型进行分析，以期提升应用效果，满足智能电网的现代化需求。
关键词：物联网；智能电网；信息传输；射频识别；云计算
一、智能电网的发展
物联网在作为后IP时代的产物正在迅速发展，在未来的应用也将非常广泛，是实现智慧地球的一张宏伟蓝图。电力信息化时代的智能电网需要物联网作为支撑，同时物联网功能的完美实现，智能电网在其中的作用也不可或缺。智能电网就像是这张大网中的“血脉”。
智能电网（smart grid）就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。智能电网的概念最早是美国在2003年发布的Grid2030中提出的。欧洲各国于2005也先后开始智能电网的研究规划，中国提出智能电网较晚，但是发展迅速，取得了很多的成果。
二、物联网特征
2.1、可感知
主要通过射频识别（RFID）、二维码、传感器的形式进行信息的感知，并将相关数据进行分析及测量，从而得到实时信息。
2.2、可互联
信息资源可以通过接入网络的操作实现通信及共享，例如借助因特网便能够可靠地获取相关信息。
2.3、智能化
物联网的智能化主要体现在对信息的筛选、处理及计算分析，借助智能计算机的信息处理功能，能够执行并发出智能化的决策及指令。物联网的具体实施流程如下（功能模型如图1）。
图1 物联网功能模型示意图
第一，信息获取。获取信息主要是通过相关设备实现信息的感知及信息识别，其中信息感知主要是对信息的敏感及知觉，信息识别主要对所感知的信息进行现状表述。
第二，信息传输。该环节负责信息的发送，并执行传输及接受工作，实现获取信息的空间及时间传送。
第三，信息处理。对信息进行处理主要是对其进行加工，从而了解信息的状态，实现有用信息的筛选，以便根据需要发出新的信息指令。
第四，信息施效。该环节主要使信息能够达到预期目的，通过一定的形式对相关信息进行状态调整，从而完成指令。
三、面向智能电网的物联网需求
3.1原理应用
在智能电网的应用过程中需要运用到传感器，其基本操作原理与物联网感知环节相同，其作用体现在电网建设、电网安全以及运行维护等环节，并能够对用户信息进采集、从而实现智能化的监控及计量工作。传感器的运用使电量管理与用户管理相结合，实现高效快捷的信息处理。具体运行环节中物联网技术可用于发电机组、厂区、能耗等环节的监控，并且能够运用其强大的数据处理功能进行功率的预测及电源接入。其次可以将物联网技术应用到输电线路的监控、塔杆防护及变电配电环节的转态检测，也可以实现对设备的自动化管理。更高端的还可以应用到智能电表的计量工作中，使其与营销应用环节相挂钩。
3.2物联网的关键技术
3.2.1 射频识别技术
射频识别技术（RFID）。俗称“电子标签”，是物联网中非常重要的技术，是实现物联网的基础与核心，射频技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的技术。这一技术由三个部分构成：a、标签（Tag），附着在物体上以标识目标对象；b、阅读器（Reader）。用来读取（有时还可以写入）标签信息，既可以是固定的也可以是移动的；c、天线（Antenna），其作用是在标签和读取器之间传递射频信号。当然，在实际应用中还需要其他硬件和软件的支持。
3.2.2 传感器技术
要产生真正有价值的信息。仅有射频识别技术是不够的，还需要传感技术，由于物联网通常处于自然环境中，传感器要长期经受恶劣环境的考验，因此。物联网对传感器技术提出了更高的要求。传感器技术的发展与突破主要体现在两个方面。一是感知信息方面，二是传感器自身的智能化和网络化。未来传感器技术的发展趋势大致分为如下几个方面：向检测范围挑战；集成化，多功能化；向未开发的领城挑战一生物传感器；传感技术、智者为尊一智能传感器（Smart sensor）；发现和利用新材料。
3.2.3 网络通信技术
通信网络技术为物联网数据提供传送通道，物联网的无线通信技术（ZigBee）是一种低功耗、短距离、地熟读的通信技术。如何在现有网络上进行增强，适应物联网业务的需求（低数据率、低移动性等），是该技术研究的重点。物联网的发展离不开通信网络，更宽、更快、更优的下一代宽带网络将为物联网发展提供更有力的支撑，也将为物联网应用带来更多的可能。
3.2.4 云计算
云计算（Cloud Computing）是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力。减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力。
四、智能电网涵盖领域及相关技术
（1）发电领域：主要包括大规模可再生能源、分布式能源、光伏发电等电源的接入和协调运行技术。
（2）输电领域：包括大电网规划技术、电力电子技术、输电线路运行维护技术、输电线路状态检修技术和设备全寿命周期管理技术等。
（3）调度领域：包括大电网安全稳定分析与控制技术、经济运行技术、综合预警和辅助决策技术、安全防御技术等。
（4）变电领域：主要包括变电站信息采集技术、智能传感技术、实时监测与状态诊断技术、自适应保护技术、广域保护技术、智能电力设备技术等。
（5）配电领域：主要包括配电网安全经济运行与控制、电能质量控制、智能配网设备研究、大规模储能、电动汽车变电站等技术。
（6）用电领域：主要包括高级量测技术、双向互动营销技术、用户储能技术、用电仿真技术等。
物联网技术广泛应用于电力系统的发电、输、变、配电、用电、调度等环节，如下图所示
五、物联网在智能电网中的具体应用
5.1电力设备状态监测
智能电网中使用物联网技术需要在事先设定好的位置进行传感器监测点的安装，这样方便了解机组的的运行状态，以便及时发现故障进行维护。针对电力设备的检测工作需要涉及两个方面，即技术指标与参数，通过相关信息数据的监测能够实时了解电力设备的运行状态。在实际应用中如果是安装在水电站坝体，那么就会对坝体的变化情况进行监测，对水库运行过程中可能存在的风险或者已经存在的问题进行解决。物联网技术还能够应用到风能及太阳能发电的实时监测，从而实现对其发电环节的控制，并能够提前进行功率预测，提升应用效果。
物联网应用到智能电网中，首先在感知环节就具备一定的优势，采取一次设备感知与二次设备结合的方式有效地对数据信息进行综合处理，并将处理后转化的信息进行传输及判断，以便对相关程序发出正确指令，提升电网的智能化水平。再有就是讲物联网技术应用到输电线路的监测中，可以对其线路状态及输电情况进行反映，如果遇到不利的天气变化，可以根据温度及位置变化判断其状态。
5.2电力生产管理
因电力生产的管理较为复杂，管理电力现场作业难度相当大，从而伴有误操作、误进入等安全隐患存在。通过物联网技术进行身份识别、电子工作票管理、环境信息监测、远程监控等，方便地实现了调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。
而在电力巡检管理上，利用射频识别（RFID）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统以及无线通信网，对设备的运行环境及其运行状态进行监控，并根据识别标签辅助设备定位，实现了人员的到岗监督，从而监督工作人员参照标准化和规范化的工作流程，进行辅助状态检修和标准化作业。在塔基下、杆塔上及输电线路上安装地埋振动传感器、壁挂振动传感器、倾斜传感器、距离传感器、防拆螺栓等设备，并结合输电线路状态的在线监测系统，实现对重要杆塔较好的实时监测和防护。
5.3 电力资产全寿命周期管理
在电力设备中应用射频识别和标识编码系统，对资产进行身份管理、状态监测、全寿命周期管理，自动识别目标对象并获取数据，从而在技术上为实现电力资产全寿命周期管理、提高运转效率、提升管理水平提供了更好的支撑。例如应用于变电站网络组网结构如下：
结论：在进行智能电网建设过程中使用物联网技术能够提升网络系统的信息处理水平，对数据的传输及指令更加明确，从而避免发错错误决策。由于现阶段物联网技术的广泛应用使得技术水平不断提高，但还应注意在实际应用环节的细节问题，以便处理好电网运行状态。将物联网与智能电网相结合，在提升客户体验的同时，更加优化的电网公司内部运行环节，对于提升其经济效益及社会效益来说意义重大。
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论文作者:柳顺福
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
标签：电网论文; 技术论文; 智能论文; 信息论文; 传感器论文; 环节论文; 射频论文; 《电力设备》2018年第10期论文;