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电力物联网在中国智能电网中的应用、挑战及解决方案
The Appliacation、Challenge and Solution of IOTIPS in Chinese Smart
Grids
摘要：本文以电力物联网及智能电网的概念、特征为基础，着重介绍了电力物联网在中国智能电网中的应用、挑战及未来发展的解决方案。电力物联网是基于网络、数据库、通信等技术的一种智能型网络，它的应用有效提高了电力系统的稳定性及可靠性，提高工作效率，并能达到环保节能的可持续性发展要求，对中国智能电网的发展具有深远的意义。 关键词：物联网；智能电网；电力系统
Abstract：The paper introduces the appliacation、challenge and solution based on the definition and characteristics of IOTIPS and smart grids. IOTIPS is a kind of intelligent network use of network、database and communication technologies.?Its?application?improves?the?stability、?security and work?efficiency ?in?electric power?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 system 1 电力物联网的概念及特征 1.1 电力物联网的概念 物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网的英文名称叫”The Internet of things\，是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。顾名思义，电力物联网是指物联网技术在电力系统中的应用，通过各种信息传感设备或分布式识读器，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描等种种装置，按约定的协议，在电力系统应用中形成智能管理的一种网络。 1.2 电力物联网的特征
2019年－9月
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电力物联网具备以下5个特征：第一，全面感知：对电力生产、输送、消费、管理各环节信息的全面智能识别，在信息采集、汇聚处理基础上实现全过程、资产全寿命、客户全方位感知；第二，IP互联：传感器之间、传感器与应用系统之间通过电力物联网标准化通信协议与通信网络，实现信息有效传递与交互；第三，可靠传输：利用电力光纤、载波、无线专网、互联网等，实现感知层和应用层之间的可靠信息传递；第四，智能处理：综合运用高性能计算、人工智能、分布式数据库等技术，进行数据存储、数据挖掘、智能分析，支撑应用服务、信息呈现、客户交互等业务功能；第五，IT融合：成为企业IT架构的延伸，完善补充企业IT架构，同时作为企业IT架构最重要的组成部分之一，与企业IT架构高度融合。 2 智能电网的概念及特征 2.1 美国智能电网的概念及特征 美国电力化建设开展较早，但对电网建设投入不足，电力系统从业人员年龄结构逐渐老化，电网设备陈旧，存在稳定性问题，急需提高电网运营的可靠性。因此其智能电网建设关注于加快电力网络基础架构的升级更新，最大限度地利用信息技术，提高系统自动化水平。美国将智能电网的概念描述为：智能电网是一种新的电网发展理念，通过利用数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率，利用信息技术实现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化，对各类资源和服务进行整合重组。美国并且提出智能电网必须具备以下特征：自愈、互动、兼容、创新、优质、安全。 2.2 欧盟智能电网的概念及特征 欧盟经济发展水平较高，其网架架构、电源分布、电源类型臻于完善，负荷发展趋于平缓，电网新增建设规模有限。但面临的主要问题在于，各国电网运行模式不一，国家间电网互联存在问题；节能减排、发展低碳经济的问题。因此，其更加关注可再生资源及分布式电源的接入，提高供电可靠性、完善用户的增值服务。欧盟将智能电网的概念描述为：智能电网通过采用创新型的产品和服务，使用智能检测、控制、通信和自愈技术，有效整合发电方、用户或者同时具有发电和用电特性成员的行为和行动，以期保证电力供应持续、经济、安全。欧盟提出智能电网必须具备：灵活、易接入、可靠、经济等特征。 2.3 中国智能电网的概念及特征
中国正处于经济建设高速发展时期，电力系统基础建设面临巨大压力；同时地区能源分布和经
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济发展极不平衡：负荷中心在中东部地区，而能源中心在西北部。因此，我国的智能电网必须以特高压骨干输电网为基础，建立坚强的输电系统，以便于实现能源的大范围合理配置，为电力系统更高层次的智能化提供坚实基础。中国将智能电网的概念描述为：智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的现代电网。中国提出智能电网必须具备：信息化、数字化、自动化、互动化的特征。
3 电力物联网在中国智能电网中的应用 电力物联网在智能电网中的各个环节都有广泛应用。如电力输送的各个环节，从发电环节的接入到检测，变电的生产管理、安全评估与监督，以及配电的自动化、用电的采集以及营销方面都要采用物联网，在电网建设、生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量应用和用户交互等方面将发挥巨大作用。 3.1 发电环节 在坚强智能电网发电及储能环节，电力物联网技术主要应用于抽水蓄能电站的机组运行状态检测、电气参数监测、坝体监测、站区污染物及气体监测、脱硫监测、储能监控等方面。在风电场及光伏发电站等新能源接入方面，物联网应用体现在对分布式场站区域内风力、风能、风速、风向的监测，光照强度、光源可利用时间数的监测，微气象地理区域环境中温度、湿度、气压、降雨、辐射、覆冰等要素的实时采集，实现对新能源发电厂的自动监测、功率预测和智能控制，提升机网协调水平和资源优化配置，保障能源基地安全稳定经济运行。 3.2 输电环节 在坚强智能电网输电环节，电力物联网应用于输电线路覆冰、微风振动、舞动、风偏、弧垂及杆塔应力监测；利用光纤传感技术实现对导线温度等参数的在线监测及载流量动态增容、预警；利用无源光波导传感器实现对绝缘子串风偏、污秽、盐密等的监测；利用图像/视频传感技术实现对线路防盗、杆塔倾斜、基础滑移、接地腐蚀的实时监控，为输电线路故障定位和自动诊断提供技术支撑，为线路生产管理及运行维护提供信息化、数字化的共享数据，最终实现输电线路的安全、高效、智能化巡视，提高输电可靠性和安全性。 2019年－9月