摘要：文章首先介绍了物联网各项技术，并结合相关实践经验，从多个角度探讨了物联网技术在电力系统中的有效应用，改善现有电力系统的运行效率，推动未来智能电网的发展。
关键词：物联网；巡检；监测；智能电网
0引言
随着科学技术的不断更新换代，物联网技术迎来了快速发展的春天，凭借着其突出的应用优势，迅速向社会各行业渗透。对于电力系统而言，通过对物联网技术的深化运用，可有效提高电力系统运行的稳定性与可靠性，为经济社会健康发展提供源源不断的电力能源供应。
1 物联网技术分析
1.1 物联网技术的组织架构
物联网中包括用户层、应用控制层、接入层、承载网络以及应用采集控制层等。其中，用户层是为用户提供物联网应用的接口，如客户端、智能手机、传感器等；应用控制层主要是由数据库服务器和应用服务器组成，主要用于对数据的处理、用户层时间的适配等；承载网络是通信网络，包括移动通信网络、互联网等，能够进行物联网接入，或者与应用层进行
信息通信。承载网络中包括交叉网、端到端以及环型网等形式，在联网的方式上包括有线联网和无线联网。其中，有线联网包括互联网数据线、光纤等；无线连接方式包括 WIMAX、McWill 以及集群网等。采集控制层即末梢节点，是由各种接入网关以及基站节点共同组成，其中包括采集和控制模块，由接入层向采集控制层发送或者转发信息
1.2 物联网的关键技术
物联网具有 4 种关键性的技术，不同技术应用的原理和作用的范围都不同。例如，RFID 射频识别技术主要是对事物进行标识，可以识别目标对象的相关数据。这种技术工作中对环境没有要求，可以在任何恶劣的环境和条件下进行工作。RFID 技术可以分为 3个部分，分别为标识、芯片及耦合元件。其中，标识是一种电子编码，且是唯一的编码，可以将其附着在物体的识别对象上，通过读写器进行读取和写入，天线则是对标识与读写器间射频信号的传递和连接。传感器网络与监测技术是利用无线传感器网络对信息进行采集、传输及处理的技术系统形式，具有成本低、功耗低以及体积小等特点，在组网以及铺设过程中具有非常多的优势。传感器网络节点的组成包括传感单元、处理单元、通信单元以及电源，或者一些可以选择的其他系统。传感器的研究过程包括智能化、网络化以及传感器网络组织等方面的研究，也包括对传感器网络的控制、检测及安全管理。智能技术指的是通过智能系统在物体中的植入，使物体具有智能性的特点，通过对物体性能、指令等方面的解析，利用计算机进行处理。智能技术的研究中包括智能信号处理、人工智能、智能控制技术以及智能原理等内容。
2 物联网在电力系统通信中的具体应用
2.1 在智能电网配电巡检中的应用
智能电网的发展伴随的是配电环节配电设备数量及分布范围的提高，这也增大了配电设备巡检的难度。为提高巡检效率，物联网技术的运用是一个重要的思考方向，基于地理信息系统和物联网射频识别技术的智能配电巡检系统（图1）就是物联网技术运用的典型，该系统利用物联网射频识别技术对配电网的开关站、架空线路、配电室、分支箱、环网柜各个单元进行电子标签标记，实现各单元配电设备的唯一标识，再通过采集器对配电设备的电子标签上所包含的信息进行采集，并直接上传至服务器，实现配电设备巡检数据的实时传输、存储与更新。该系统还借助电子地图实现杆塔管理，利用GPS信号实现杆塔的自动定位，并可在电子地图中计算任意两点的距离，同时实现无线数据同步，可有效避免传统巡检工作中可能存在的漏检、漏巡问题，大大提高巡检效率。
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图1智能配电巡检系统网络架构示意图
2.2 配网通信的应用
配网电网的结构比较复杂，特别是小于10 kV电压等级的网络，本身具有配电设备多、分布广、支线多以及变动频繁等特点，可以根据配网的自动化要求对配网通信进行分类，包括通信子站、区调分站以及配网主站（见图 2）。
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图 2 配网通信层次
其中，通信子站层指的是配电网 DTU\FTU 等终端与通信子站间的通信，变电站一般为 110 kV 和220 kV；配电主站层指的是配电主站与通信子站间的通信层次，可以根据数据承载的情况对数据网进行调度；区调分站层主要是分站以及配电主站的区调通信层，需要承载的数据量比较大。按照配网通信的情况分析，配电网通信的方式具有多样性，包括光纤通信、无线公众网通信、载波通信以及无线宽带通信技术等。其中，无线公网以及载波通信的安全性不足，光纤专网现主要是对 110 kV 变电站的应用。由于配电网需要进行频繁的改动，所以施工的难度加大。针对这种情况可以利用 McWill\Wimax 等作为补充，但是 WiMAX技术会由于路径反射、天气等方面的影响，在推广的过程中难度比较大。
2.3 智能电网的应用
智能电网的技术水平比较高，且安全、可靠、灵活。智能电网的建设中，不同等级电压的电网能够协调发展，同时还可以与通信技术、传感测量技术、决策技术以及控制技术等进行融合，保证电网的安全、高效运行，使电能的应用符合低碳社会的需要，图 3为智能网络架构图。
智能电网建设中，通过物联网技术的应用获得更多的技术形式，包括测量技术、控制技术、通信技术、电网负荷节能控制、线路监测以及事故准确跟踪技术等。在电网地层的技术中包括电缆沟信息、配电房开关等，这些信息当前在通信方式的采集过程中还存在很多的不完善。通过物联网的应用，有利于将地层信息进行实时的采集，将事后管理转变为事前预防，提升电网管理的水平和效率。
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图3智能网络架构图
2.4物联网技术在电力设备监测中的应用
电力设备是电力系统的基本构成单元，是电力系统正常运行的基本载体，对电力设备进行实时有效的监测，有助于提高电力系统运行的稳定性，优化电力传输的连续性。电力设备监测建立在相对开放的系统架构之上，充分整合了信息搜集、传递、处理分析等多个环节，当某个电力设备发生故障问题时，及时向维护人员发出相应数据信息，告知故障问题发生的类型、需要开展维护与管理的具体点位等。这些工作完全可以在电力系统处于正常工作状态下完成。开展电力设备监测的关键环节在于数据信息的搜集，在全面、客观搜集相应信息的基础上，开展逻辑判断，根据逻辑判断结果采取相应措施实施维护与管理措施，从而缩短电力设备维护管理时间。
基于物联网技术的电力设备监测系统可根据电力系统实际运行情况，适时调节优化，以降低不必要的线损，避免电力系统通信不畅。通常而言，需要对电力设备进行编号处理，以便于设备故障的精准定位与研判。通过物联网技术，可充分整合人工监控与自动监控的特点，实现优势互补，提高电力设备监测的整体性。
2.5 物联网在输变电及配用电中的应用
在电力系统中，输变电及配用电环节的关键作用不言而喻，为使输变电及配用电趋于科学化、高效化，有必要引入物联网技术。在输变电中，物联网技术可构建有效的输电线路实时监控体系，通过视频监控、图像监
控、状态评估、动态调整、输电线路监测、输变电设备管理等，实现高效监控的目的。同时，通过在变电站中的有效应用，物联网可充分发挥调控中心的集中化优势，实现变电站自动化、无人化运行。在配用电方面，物联网技术可采用开放频率的无线通信模式，并与既有电力通信网络深度结合，构建始终满足智能电网要求的配电网统一通信解决方案。物联网技术可使电压节能效果最大化，并以此为基础减少用电实际需求量，取得了一定的生态效益与社会效益。此外，在智能电表及其他计量设备中，物联网技术可有效分析研判电表设备运行状态，同样表现出重要的实用性，保证了电表的精确状态。
2.6 物联网在智能用电服务中的运用
电是如今生活中不可缺少的一部分，现在智能电网用户除了传统的居民用户以外，还包括大型的企业、工厂等，像生活中随处可见的声控设备、自动门和智能导航仪等，包括工作的实时监控等，都是物联网在智能电网中被广泛应用的体现。一般来说，这些常见设备的操作流程是，电力公司主站通过电力通信网传递给大用户和居民；95598互动网通过公共通信网传递给大用户、居民和电动汽车充电新型用户。以上大用户、居民和电动汽车充电新型用户等，可以通过客户端实施物联网监控，在智能电网的载体作用下，大用户用电量配给用户表计和控制器，居民用电量配给智能插座、智能家电和安防设备，电动汽车充电新型用户电量配给智能充电、智能检测和烟雾报警等，充分发挥物联网技术在智能电网用电系统中的作用。
3 结束语
智能电网中加入物联网技术，可以提高智能电网的检测水平，提升巡检效率，同时，有利于减少巡检成本。通过物联网技术在智能用电系统中的应用，可以实现供电方与用电者的互动，满足用户用电需求，提高电网运行的安全性。
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论文作者:陈阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/6
标签：技术论文; 电网论文; 智能论文; 通信论文; 电力系统论文; 用户论文; 电力设备论文; 《基层建设》2019年第27期论文;