物联网技术的智能电网系统分析

摘要：随着科学技术的不断发展，智能电网系统得到了前所未有的发展，文章主要分析了物联网技术的智能电网系统。

关键词：智能电网；物联网；体系结构

中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：

一、物联网概述

物联网（Internet of Things）指借助装置在各类物体上的电子标签（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）和二维码等设备，通过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，既可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体之间的沟通和对话，同时进行数据与信息的交换和通信，以实现对物品的识别、定位、跟踪、监控、管理等一系列智能化活动的网络。

物联网的应用领域从面向企业的智能交通、物流调度追踪、基站监控等扩展到了面向公众的智能电网、个人医疗、智能家居等，遍及各行各业，但目前还处于起步阶段，尚未大规模普及。物联网产业覆盖了传感感知、传输通道、运算处理、行业应用等领域，其中涉及射频识别、传感器、无线网络传输、高性能计算、智能控制等技术。在智能电网行业中，无处不在利用物联网技术、网络和设备来实现电网的智能化，它们之间早已实现了相互融合与渗透。物联网的产业化发展将大力推动智能电网的发展，智能电网行业现已被公认为物联网产业化发展落到实际应用最能取得成功的优先行业之一。

二、物联网的技术体系架构

物联网是一个开放的体系结构，需要多种技术的支撑，主要包括射频识别技术、中间件技术、物流管理技术、通信技术等各个方面。其关键技术主要涉及三个方面：一是感知技术，指利用射频识别技术、二维码、全球定位系统、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量技术手段，随时随地对物体进行信息采集与获取；二是信息传递技术，指利用各种电信网络与互联网的深度融合，实现物品信息的实时、准确传递；三是智能处理技术，指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门数据与信息进行分析处理，对物品实施智能化控制。感知层主要通过传感器、射频识别等技术手段，实现对相关信息的采集；网络层依托电力信息通信网，实现感知层各类电力信息的传输；应用服务层主要采用智能计算、模糊识别等技术实现电网信息的综合分析与处理，实现智能化的决策、控制与服务。物联网的总体技术架构如图 1 所示。

图 1 物联网技术体系架构

三、基于物联网的智能电网关键技术

1． 参数量测技术

参数量测技术是智能电网基本的组成部分。先进的参数量测技术获得数据并转换成数据信息，供智能电网各个方面使用。参数量测技术主要应用了物联网的感知技术，如电子标签用于对采集的信息进行标准化标识，数据采集和设备控制通过射频识别读写器、二维码识读器等实现。在数据采集和处理阶段，主要是采用各类传感器技术、射频识别技术以及二维码等信息采集技术，对物品进行数据采集，之后接收上层传递过来的控制信号，产生响应，进而完成相应的动作，对信息进行处理。它们评估电网设备健康状况和电网完整性，进行表计读取、电费评估、防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户沟通。

2． 智能电网通信技术

建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础。适用于智能电网的通信技术应具备双向性、实时性、可靠性等特征。基于物联网有多种技术可供选择，它们主要可分为有线和无线技术两大类。其中，有线技术包括数字用户线路（DSL）、无源光纤网络（PON）等；无线技术包括码分多址移动通信技术（CDMA）、通用分组无线服务技术（GPRS）、无线局域网络（WLAN）等，这些技术均已相对成熟。在物联网的实现过程中，无线传感网技术格外重要，无线传感网是由大量多种类传感器节点（集传感、采集、处理、收发、网络于一体）组成自治的无线网络，它能实时、动态获得物理世界的传感信息，并将相关信息与通信主干网融合，可全方位提高智能电网各环节的信息感知深度。

3． 云计算技术

电网具有规模大、模型复杂、多级、多层次等显著特点。特别是随着太阳能、风能、水能等可再生能源逐渐接入电网以及分布式能源技术的不断发展，电网的规模将更大，复杂性将更高，分布将更广。云计算是分布式计算、并行计算和网格计算的发展，是虚拟化、效用计算、面向服务的体系结构（SOA）等概念混合演进的计算方法，主要用于智能电网异构资源的集成与管理、海量电网数据的分布式存储与管理、快速的电力系统并行计算与分析等。

4． 智能电网调度和信息安全技术

智能调度是智能电网建设中重要的环节，而智能电网调度决策支持系统是智能调度研究与建设的核心，是提升调度系统资源优化配置能力、智能化决策能力、灵活高效调控能力的技术基础。在智能调度技术中，还包含信息系统平台技术，智能电网中的信息系统平台主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全等电网全方位监测体系。电网公司信息管理平台应覆盖财务、营销、安全生产、协同办公、物资、项目管理等所有环节的业务管理和应用。

智能电网的信息安全主要涉及智能电网应用的物联网接入网关技术、物联网异构系统通信协议转换及传感节点安全接入技术、物联网信息安全接入平台总体技术架构等方面。

四、基于物联网的智能电网体系结构

第一，电网设备感知层。电网设备感知层包括电网各类需要信息传输与交换的元件和设备，电网设备感知层包括二维码标签和识读器、射频识别标签和读写器、摄像头、各种传感器、传感器网络，无线传感器网络（WSN）感知层的主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。对配电网和用户网而言，其物联网建设的关键点在于数据采集与数据采集过程中的智能化监控，负责整个系统的电能信息采集、用电管理以及数据管理和数据应用。

第二，网络通信层。网络通信层以电力光纤网为主，辅以电力线载波通信网、无线宽带网，实现感知层各类电力系统信息在广域或局部范围内的信息传输。数据采集远程通信网络可采用多种无线、有线数据传输网络，可以是专用或公共的无线、有线通信网络以及电力线载波通信网络。采集终端之间的通信为本地通信网络，可采用电力线载波、微功率无线、RS485 总线以及其他有线网络。

第三，数据融合层。利用云计算等各种数据融合技术，对海量数据的交换与融合进行管理，提供数据存储以及跨分区、跨系统的整合、集成、访问功能。对电网未来海量的各种数据等进行大量的压缩、存储、加工、共享，通过建立模型、数据挖掘、在线分析等信息技术实现数据的知识管理与智能决策。其主要技术涉及数据建模、数据存储、数据仓库、数据挖掘、网络分布处理、虚拟化、云计算等。

第四，智能电网应用层。应用层主要采用智能计算、模式识别、信息系统等技术实现电网运营的综合分析与监测处理，实现智能化的决策、控制和服务，从而提升电网各应用环节的智能化水平。智能电网应用层使物联网技术与智能电网的需求相结合，实现电网智能化应用的解决方案。智能电力物联网一体化管理平台的具体实现在一层当中，主要包括电网监测预警系统、电网设备监测系统、供需平衡控制等各种运营监测系统。具体参见图 2中的智能电网应用层。

五、结束语

物联网作为智能电网末梢信息感知层和通信层的基础环节，在电力系统中具有广阔的应用前景，物联网已经渗透到了电力输送的各个环节，在电网建设、生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量应用、用户交互等方面有着十分广泛的应用，未来物联网技术应与智能电网进行更多的渗透与融合，给未来电网带来更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 朱永.基于云计算的智能电网信息平台[J].电力系统自动化，2010

[2] 展辉.面向智能电网的物联网应用体系建设[J].广东电力，2012