電力物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)智能電網(wǎng)中應(yīng)用總結(jié)歸納、挑戰(zhàn)及解決辦法

1、精心整理電力物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用、挑戰(zhàn)及解決方案the appliacation、 challengeand solutionof iotips in chinese smartgrids摘要：本文以電力物聯(lián)網(wǎng)及智能電網(wǎng)的概念、 特征為基礎(chǔ)， 著重介紹了電力物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用、挑戰(zhàn)及未來(lái)發(fā)展的解決方案。 電力物聯(lián)網(wǎng)是基于網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、 通信等技術(shù)的一種智能型網(wǎng)絡(luò)，它的應(yīng)用有效提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性， 提高工作效率， 并能達(dá)到環(huán)保節(jié)能的可持續(xù)性發(fā)展要求，對(duì)中國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)；智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)abstract ：the paper int

2、roduces the appliacation、challenge and solution based on the definition and characteristics of iotipsand smart grids. iotipsis a kind of intelligent network use of network 、 database and communication technologies.?its?application?improves?the?stability、 ?security and work?efficiency ?in?electric po

3、wer?system, as well as meet the sustainable development requirements. moreover, it will be significance for the development of smart grid in china.keywords:ito; smart grids;power system1 電力物聯(lián)網(wǎng)的概念及特征1.1電力物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱(chēng)叫” the internetof things ，是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備， 實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、 連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等

4、各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。顧名思義， 電力物聯(lián)網(wǎng)是指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)各種信息傳感設(shè)備或分布式識(shí)讀器，如射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等種種裝置，按約定的協(xié)議，在電力系統(tǒng)應(yīng)用中形成智能管理的一種網(wǎng)絡(luò)。1.2電力物聯(lián)網(wǎng)的特征2019 年 9 月精心整理電力物聯(lián)網(wǎng)具備以下5 個(gè)特征：第一，全面感知：對(duì)電力生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)、管理各環(huán)節(jié)信息的全面智能識(shí)別， 在信息采集、匯聚處理基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、 資產(chǎn)全壽命、客戶全方位感知； 第二，ip 互聯(lián)：傳感器之間、傳感器與應(yīng)用系統(tǒng)之

5、間通過(guò)電力物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議與通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息有效傳遞與交互；第三，可靠傳輸：利用電力光纖、載波、無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)感知層和應(yīng)用層之間的可靠信息傳遞；第四，智能處理：綜合運(yùn)用高性能計(jì)算、人工智能、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘、智能分析，支撐應(yīng)用服務(wù)、信息呈現(xiàn)、客戶交互等業(yè)務(wù)功能；第五， it 融合：成為企業(yè) it 架構(gòu)的延伸，完善補(bǔ)充企業(yè)it 架構(gòu)，同時(shí)作為企業(yè)it 架構(gòu)最重要的組成部分之一，與企業(yè)it 架構(gòu)高度融合。2 智能電網(wǎng)的概念及特征2.1美國(guó)智能電網(wǎng)的概念及特征美國(guó)電力化建設(shè)開(kāi)展較早， 但對(duì)電網(wǎng)建設(shè)投入不足， 電力系統(tǒng)從業(yè)人員年齡結(jié)構(gòu)逐漸老化， 電網(wǎng)設(shè)備陳舊，

6、 存在穩(wěn)定性問(wèn)題， 急需提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的可靠性。 因此其智能電網(wǎng)建設(shè)關(guān)注于加快電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的升級(jí)更新， 最大限度地利用信息技術(shù)， 提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平。 美國(guó)將智能電網(wǎng)的概念描述為：智能電網(wǎng)是一種新的電網(wǎng)發(fā)展理念， 通過(guò)利用數(shù)字技術(shù)提高電力系統(tǒng)的可靠性、 安全性和效率，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行、 維護(hù)和規(guī)劃方案的動(dòng)態(tài)優(yōu)化， 對(duì)各類(lèi)資源和服務(wù)進(jìn)行整合重組。美國(guó)并且提出智能電網(wǎng)必須具備以下特征：自愈、互動(dòng)、兼容、創(chuàng)新、優(yōu)質(zhì)、安全。2.2歐盟智能電網(wǎng)的概念及特征歐盟經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，其網(wǎng)架架構(gòu)、電源分布、電源類(lèi)型臻于完善，負(fù)荷發(fā)展趨于平緩，電網(wǎng)新增建設(shè)規(guī)模有限。但面臨的主要問(wèn)題在于， 各國(guó)電網(wǎng)

7、運(yùn)行模式不一， 國(guó)家間電網(wǎng)互聯(lián)存在問(wèn)題；節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。因此，其更加關(guān)注可再生資源及分布式電源的接入，提高供電可靠性、完善用戶的增值服務(wù)。 歐盟將智能電網(wǎng)的概念描述為：智能電網(wǎng)通過(guò)采用創(chuàng)新型的產(chǎn)品和服務(wù)，使用智能檢測(cè)、控制、通信和自愈技術(shù)，有效整合發(fā)電方、用戶或者同時(shí)具有發(fā)電和用電特性成員的行為和行動(dòng)，以期保證電力供應(yīng)持續(xù)、經(jīng)濟(jì)、安全。歐盟提出智能電網(wǎng)必須具備：靈活、易接入、可靠、經(jīng)濟(jì)等特征。2.3中國(guó)智能電網(wǎng)的概念及特征中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展時(shí)期，電力系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)面臨巨大壓力；同時(shí)地區(qū)能源分布和經(jīng)2019 年 9 月精心整理濟(jì)發(fā)展極不平衡：負(fù)荷中心在中東部地區(qū)，而能源中心在

8、西北部。因此，我國(guó)的智能電網(wǎng)必須以特高壓骨干輸電網(wǎng)為基礎(chǔ)， 建立堅(jiān)強(qiáng)的輸電系統(tǒng)， 以便于實(shí)現(xiàn)能源的大范圍合理配置，為電力系統(tǒng)更高層次的智能化提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。中國(guó)將智能電網(wǎng)的概念描述為：智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。中國(guó)提出智能電網(wǎng)必須具備：信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。3 電力物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用電力物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)都有廣泛應(yīng)用。 如電力輸送的各個(gè)

9、環(huán)節(jié)， 從發(fā)電環(huán)節(jié)的接入到檢測(cè)，變電的生產(chǎn)管理、 安全評(píng)估與監(jiān)督， 以及配電的自動(dòng)化、用電的采集以及營(yíng)銷(xiāo)方面都要采用物聯(lián)網(wǎng)，在電網(wǎng)建設(shè)、生產(chǎn)管理、運(yùn)行維護(hù)、信息采集、安全監(jiān)控、計(jì)量應(yīng)用和用戶交互等方面將發(fā)揮巨大作用。3.1發(fā)電環(huán)節(jié)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)電及儲(chǔ)能環(huán)節(jié)， 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于抽水蓄能電站的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)、壩體監(jiān)測(cè)、站區(qū)污染物及氣體監(jiān)測(cè)、脫硫監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)能監(jiān)控等方面。在風(fēng)電場(chǎng)及光伏發(fā)電站等新能源接入方面，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體現(xiàn)在對(duì)分布式場(chǎng)站區(qū)域內(nèi)風(fēng)力、風(fēng)能、風(fēng)速、 風(fēng)向的監(jiān)測(cè)，光照強(qiáng)度、光源可利用時(shí)間數(shù)的監(jiān)測(cè)，微氣象地理區(qū)域環(huán)境中溫度、濕度、氣壓、降雨、輻射、覆冰等要素的實(shí)時(shí)采集，

10、 實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源發(fā)電廠的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、 功率預(yù)測(cè)和智能控制，提升機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)水平和資源優(yōu)化配置，保障能源基地安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。3.2輸電環(huán)節(jié)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)，電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于輸電線路覆冰、微風(fēng)振動(dòng)、舞動(dòng)、風(fēng)偏、弧垂及桿塔應(yīng)力監(jiān)測(cè)； 利用光纖傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線溫度等參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)及載流量動(dòng)態(tài)增容、預(yù)警；利用無(wú)源光波導(dǎo)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子串風(fēng)偏、污穢、鹽密等的監(jiān)測(cè)；利用圖像/ 視頻傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)線路防盜、桿塔傾斜、 基礎(chǔ)滑移、接地腐蝕的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為輸電線路故障定位和自動(dòng)診斷提供技術(shù)支撐，為線路生產(chǎn)管理及運(yùn)行維護(hù)提供信息化、數(shù)字化的共享數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)輸電線路的安全、高效、智能化巡視，提高輸電可靠性和安全性

11、。2019 年 9 月精心整理3.3變電環(huán)節(jié)智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分， 自動(dòng)協(xié)同控制是變電站智能化的關(guān)鍵， 設(shè)備信息數(shù)字化、檢修狀態(tài)化是發(fā)展方向， 而運(yùn)維高效化是最終目標(biāo)。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可用于變電站設(shè)備的電氣、機(jī)械、運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、 診斷和輔助決策， 尤其可利用傳感設(shè)備對(duì)變壓器進(jìn)行油氣檢測(cè)， 判斷其健康狀態(tài)和運(yùn)行情況； 利用無(wú)線傳感、 遙測(cè)及三維虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的防護(hù)入侵檢測(cè)； 還可將電子標(biāo)識(shí)技術(shù)與工作票制度相結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)變電站智能巡檢、 作業(yè)安全管理和調(diào)度指揮互動(dòng)化， 促進(jìn)無(wú)人值守?cái)?shù)字化變電站的發(fā)展。3.4配電環(huán)節(jié)配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，具有設(shè)備量多面廣、分布廣

12、泛、系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)，目前我國(guó)仍存在配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱、通信難于覆蓋等問(wèn)題。 在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)， 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于配電網(wǎng)自動(dòng)化、配電網(wǎng)線路及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)警與檢修、配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理、 配電網(wǎng)智能巡檢、應(yīng)急通信、 關(guān)口計(jì)量與負(fù)荷監(jiān)控管理、 分布式能源與充電站等設(shè)施監(jiān)控等方面，以加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)的集中監(jiān)測(cè)，優(yōu)化運(yùn)行控制與管理，達(dá)到高可靠性、高質(zhì)量供電，降低損耗的目的。3.5用電環(huán)節(jié)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)，電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要以智能用電與互動(dòng)化技術(shù)為導(dǎo)向，以雙向、高速、安全的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)為支撐，應(yīng)用于智能用電服務(wù)、用電信息采集、智能大客戶服務(wù)、電動(dòng)汽車(chē)充換電、智能營(yíng)業(yè)廳、 需求側(cè)管理與能效評(píng)估、

13、綠色機(jī)房環(huán)境管理及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控等方面， 以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活接入、 即插即用及其與客戶的雙向互動(dòng)， 提高供電可靠性與用電效率， 提升供電企業(yè)服務(wù)水平，為國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略提供技術(shù)保障。3.6調(diào)度環(huán)節(jié)智能電表實(shí)現(xiàn)可運(yùn)營(yíng)可管理的互動(dòng)服務(wù)，使用 m2m數(shù)據(jù)模組連接智能電表，實(shí)時(shí)采集電表運(yùn)行指標(biāo)給抄表平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)管理，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)最終用戶用電量的調(diào)度管理。4 電力物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)智能電網(wǎng)應(yīng)用中的不足與挑戰(zhàn)雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中已有不同程度的應(yīng)用，但電力物聯(lián)網(wǎng)還處在發(fā)展初期，存在諸多不足，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一、部分場(chǎng)景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較少，對(duì)裝置及系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境沒(méi)有形成全2019 年 9 月精心整理面

14、感知，傳感器標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用化水平有待提升。第二、已有應(yīng)用系統(tǒng)通信方式及規(guī)約不統(tǒng)一，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化匯集、 傳輸，建設(shè)模式不經(jīng)濟(jì)， 終端接入通信網(wǎng)絡(luò)未達(dá)到電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)通信能力及可靠性的要求。第三、 已有應(yīng)用系統(tǒng)按專(zhuān)業(yè)各自獨(dú)立建設(shè)， 支撐數(shù)據(jù)分散，尚未形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用平臺(tái)。因此，要想將電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)智能電網(wǎng)的應(yīng)用中發(fā)揮得如魚(yú)得水，必須克服重重困難，接受各方面的挑戰(zhàn)， 結(jié)合中國(guó)各方面的發(fā)展國(guó)情， 提高自身的技術(shù)局限， 使得中國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展更上一個(gè)新臺(tái)階。5 中國(guó)電力物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的解決方案5.1電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)多設(shè)備、 多網(wǎng)絡(luò)、多應(yīng)用、互相融合的一個(gè)大網(wǎng)， 既有 rfid 標(biāo)簽、rfid 讀寫(xiě)器、無(wú)線傳感器，又有各種通信網(wǎng)絡(luò)融合，所有的接口、標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議都需要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指引。5.2 配電網(wǎng)建立可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用化的通信方式我國(guó)電力通信發(fā)展不平衡， 雖然輸電通信基本實(shí)現(xiàn)主干通道光纖化、 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化， 建設(shè)了覆蓋全國(guó)的電力綜合通信業(yè)務(wù)網(wǎng)，但配電網(wǎng)需要建立合理的通信方式。5.3 中國(guó)需提高芯片ic 核心等領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)能力國(guó)內(nèi)使用的射頻ic 和傳感器 ic 幾乎都是國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)同類(lèi)替代產(chǎn)品在技術(shù)指標(biāo)和穩(wěn)定性上跟國(guó)際水平還是有相當(dāng)?shù)牟罹啵?/p>