基于物联网的智能电网监控系统研究王娇

王娇

摘要：电网规模的不断扩大，用户对电力服务质量要求的不断提高，现代电网运行面临新的挑战。在电网发电、输电、配电、调度等多个环节对物联网技术进行应用，有利于电网对电力资源进行整合，从而提升电网的预警能力、检测能力，提高电网信息安全性，促进电网的持续发展。

关键词:物联网；智能电网；监控系统

1.物联网技术的特征

物联网技术的特征主要由以下三点:（1）可感知，通过射频识别、传感器等完成对信息的动态获取与收集。（2）可互联，首先将物体接入到信息网络，然后利用不同的通信网络，对信息进行实时的共享与通信。（3）智能化，利用智能计算技术，获取大量的数据信息，然后完成对信息的分析与处理，最终完成相应的决策与控制。依据物联网所具有的特征，可以得到功能模型图，如图1所示。

在图1中，信息获取包信息识别与信息感知，信息识别指的是将感受到的实物状态信息正确的表示处理；信息感知指的是对实物状态信息的知觉。信息传输，包括的主要内容有信息的发送、传输、接收等多个环节，最终将信息从空间的一个点传输到另一个点。信息处理，就是加工信息，提高对实物的认知程度，并且通过对当前状态信息的认知程度生产信息，也就是我们常说的决策。信息实效，该过程指的是信息发挥最终的过程，其中的关键的是对事项实物状态信息进行调节，最终达到预期状态。

2.智能电网监控系统应用方案

2.1智能电网监控系统的结构

按照基于物联网技术的智能电网框架模式建立智能电网监控平台系统，可分为四大部分，如图2所示。具体内容根据智能电网监控系统要求设计。智能电网结构庞大，但系统稳定性较强，因此对通信系统的实时性没有过高的要求，采取成本较低，节能的小型无线传感器即可满足要求。传感网络节点的分布密度按照设备需求来布置，基本能满足监控系统的精度要求。在大规模的无线传感器网络中，由于每个传感器的监测范围以及可靠性都是有限的，在放置传感器节点时，有时要使传感器节点的监测范围互相交叠，以增强整个网络所采集的信息的鲁棒性和准确性，所有传感器节点将采集到的数据信息以多跳传输模型传输，利用分布式数据融合算法能避免信息冗余且节能。传感器数据信息分为数字量信息和模拟量信息，分别对应于PLC的DI接口和AI接口，PLC将数据进行运算处理后传送至通信模块，通信模块将数据信息经协议转换后打包传送到智能电网监控系统平台的数据库和服务器中，系统进行信息的统一分类、分析和处理，管理人员综合系统信息通过平台发出相关指令，按相同方式逆向传输至PLC模块，通过PLC模块控制相关设备的通断，实现对全网的实时监测和故障处理。

2.2监控信息的应用

输电线路组成较为复杂，范围最广，从发电厂高压输电线到配变电站距离很长，中间分布大量的导线及杆塔，监控对象不仅包括设备，还应对整个线路上不同区域的天气状况有所了解，以便针对突发事件提前做好准备。输电线路状态信息主要由温度传感器、位置传感器、振动传感器等设备采集，用以获取导线的温度及悬垂状态和杆塔的倾斜情况。配电站及变电站的设备需配备温度传感器、湿度传感器、振动传感器、电流传感器等感知设备获取电力设备的运行状态以及其附近环境信息。除此之外，为方便对巡查线路上的电力设备进行识别管理，该线路上的传感网络节点还要加载RFID标签。用电模块针对不同用户也应配备不同功能的智能电表，普通家庭用电安装智能双向电表即可，智能家居及大功耗用户还需配备PLC电表网关，智能电表通过传感器网络和PLC通信模块，将电表数据上传应用平台。

3.智能电网中对物联网技术的应用

在建设智能电网中，物联网技术有着广阔的应用空间，在建设智能电网建设中，一方面需要对传统的电网进行适当的改造与升级，另一方面也需要对确保电网、电网、电厂三者之间能够有所互动，通过不断提升电网信息化水平，提高电玩的互动化、自动化、信息化建设。

3.1物联网技术在智能配电巡检系统中的应用

在配电过程中，需要使用大量的配电设备，并且这些配电技术分布广泛，这也对配电巡检设备提出更高要求。在以RFID和GIS为基础的智能配电巡检系统中，物联网技术是智能电网的主要研究方向。

将配电网中架空线路、开关站、配电室、分支箱、环网柜分成五个单元，在每个单元内都安装多个电子标签。采集器采集到配电设备RFID电子标签上的设备标识、设备履历、状态信息等内容之后，直接将信息传递给服务器。基于GIS和RFID技术的智能巡检系统，在电子系统的支持下能够实现杆塔管理，同时通过GPS信号自动定位杆塔、能够计算地图上任意两点的距离、对缺陷进行记录，并且可以实现无线数据同步。与传统的巡检系统相比，在物联网技术的新型巡检系统的支持下，更容易实现对变电设备精细化管理，可以避免漏巡、漏检等各种情况的发生，从而使电网巡检系统的工作效率得到了提升。

3.2物联网技术在智能用电系统中的应用

以物联网技术为基础的智能电网，对电力资源进行合理整合，使电力信息水平得到了进一步提高。智能电力系统是智能电网在用户侧的充分体现。现阶段，在智能电网用户侧通常包括传统型居民用户、新型电动汽车充电系统用户、工业大用户的等。新型用户、传统用户的具体需求都是通过共同互联网传输到相应的电力互动网站上，然后在完成相应的操作。而用户定值服务则是通过电力主站利用电力通信网将相应的信息传送给用户侧。

对于传统用户来说，利用智能表，可以使用户更加准确的了解用电信息，用户依据不同时段的电价信息，对自己的用电模式进行适当调节。与此同时，电力公司可以在线对异常用电情况进行监测，了解电网的运行状态，从而实现了用户与电网之间的双向交互。针对电动汽车充电系统等信心用户，应当在电力汽车的电池中安装RFID电子标签，在电动汽车进入充电站后，充电站中的采集设备，会对充电汽车中的电气情况进行检测，并将检测结果及时反馈给调度中心，然后调度中心则会利用电力通信网络将充电汽车的行驶路线和充电车位等信息反馈给车主，方便车主选择一条最佳的路线。

4.结语

为了提高电网运营的安全、可靠和经济性，提高能源利用效率，实现节能减排，智能电网成为世界各国关注的电力改革重点。智能电网的核心技术是数字化电网，是一个基于先进信息技术的动态系统，它利用遍布全网的传感器对整个电网的运行状态进行快速诊断并采取行动，从而实现高峰时段电网运行效率的决策支持。

参考文献

[1]梁芷铭.物联网技术在智能电网建设中的应用研究———区域物流发展与政府治理转型系列之三[J].中国市场，2014，18:22－24.

[2]王利霞.基于物联网的智能电网监控系统的研究和分析[J].电源技术，2014，03:540－541+559.

作者简介

王娇（1989.01-），女，江苏徐州人，南京工程学院硕士，单位：国网福建省电力有限公司泉州供电公司（福建，泉州），单位邮编：362000，研究方向：电网调控运行。