论文部分内容阅读
建设坚强智能电网,具有巨大的经济、环境和社会效益。尤其对于电力系统而言,能够提高电网资产利用效率,提升电网输送能力,降低输电损耗,提高供电可靠性和电能质量,减少停电损失。
物联网(The Internet of Things)是指“物物相连的互联网”,通过射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器、全球定位系统等,按约定的协议,把物品与网络连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
面向智能电网应用的物联网主要分为感知层、网络层和应用服务层。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、模式识别等技术实现电网信息的综合分析和处理,实现智能化的决策、控制和服务。
电力设备状态监测
利用物联网技术在常规机组内部布置传感监测点,了解机组运行情况,包括各种技术指标与参数,提高常规机组状态监测水平。
通过在水电站坝体设置传感器网络,可以监测坝体变化情况,规避水库运行可能存在的风险。同样,物联网技术可以对风能、太阳能等新能源发电进行监测、控制和功率预测。
利用物联网技术,可以提高一次设备的感知能力,并很好地结合二次设备,实现联合处理、数据传输、综合判断等功能,提高电网的技术水平和智能化程度。
输电线路状态在线监测是物联网的重要应用之一。利用物联网技术,可以提高对输电线路运行状况的感知能力,可监测的主要内容包括气象条件、覆冰、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、杆塔倾斜等。输电线路状态在线监测系统示意如图一所示。
对于电力设备,可通过物联网对设备的环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息进行实时监测和预警诊断,提前做好故障预判、设备检修等工作,从而提高设备检修、自动诊断和安全运行水平。
电力生产管理
由于电力生产管理的复杂性,电力现场作业管理难度较大,常有误操作、误进入等安全隐患。利用物联网技术可以进行身份识别、电子工作票管理、环境信息监测、远程监控等,实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。基于物联网的电力现场作业监管系统示意如图二所示。
在电力巡检管理方面,通过射频识别、全球定位系统、地理信息系统以及无线通信网,监控设备运行环境,掌握运行状态信息,通过识别标签辅助设备定位,实现人员的到位监督,指导巡检人员按照标准化和规范化的工作流程,进行辅助状态检修和标准化作业等。
通过在塔基下、杆塔上及输电线路上安装地埋振动传感器、壁挂振动传感器、倾斜传感器、距离传感器、防拆螺栓等,结合输电线路状态在线监测系统,可以很好地实现对重要杆塔的实时监测和防护。杆塔防护系统示意如图三所示。
电力资产全寿命周期管理
将射频识别和标识编码系统应用于电力设备,进行资产身份管理、资产状态监测、资产全寿命周期管理,能够自动识别目标对象并获取数据,可以为实现电力资产全寿命周期管理、提高运转效率、提升管理水平提供技术支撑。
智能用电
利用物联网技术有助于实现智能用电双向交互服务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及电动汽车充放电,为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用电效率以及节能减排提供技术保障。
通过在电动汽车、电池、充电设施中设置传感器和射频识别装置,可以实时感知电动汽车运行状态、电池使用状态、充电设施状态以及当前网内能源供给状态,实现电动汽车及充电设施的综合监测与分析,保证电动汽车运行在稳定、经济、高效运行。
物联网技术有助于实现家居智能化。通过在各种家用电器中内嵌智能采集模块和通信模块,实现家用电器的智能化和网络化,完成对家用电器运行状态的监测、分析以及控制;通过在家中安装门磁报警、窗磁报警、红外报警、可燃气体泄漏监测、有害气体监测等传感器,实现家庭安全防护;通过应用无线、电力线载波技术,实现水、电、气表自动抄收;通过光纤复合低压电缆、电力线载波以及智能交互终端,实现用户与电网的交互,提供通信服务、视频点播和娱乐信息服务等。物联网在智能家居中的应用示意如图四所示。
智能电网与物联网的融合
智能电网与物联网的相互渗透和深度融合是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果,能有效整合通信基础设施资源和电力基础设施资源,提高电力信息化水平,改善现有电力基础设施利用效率。一方面,作为“智能信息感知末梢”,物联网以其独特的优势,能在多种场合满足智能电网信息获取的实时性、准确性、全面性等需求,有助于实现对电力设备资产、生产过程的全方位采集和监控,有助于降低线损、提高电能传输效率和使用效率,有助于提升电网企业与用户的互动能力。另一方面,电网智能化是物联网的重要应用领域。智能电网的实践,为“感知中国”工程提供了很好的行业应用示范。智能电网信息通信网的建设,特别是电力光纤到户工程的实施,不仅能够为物联网技术的深化应用提供通信网络保障,也将为电信网、广播电视网和互联网的“三网融合”提供有力的支撑。电网智能化将成为拉动物联网产业甚至整个信息通信产业发展的强大驱动力,并将深刻影响和有力推动其他行业的物联网应用,进而提高我国工业生产和公众生活等各个方面的信息化水平。
(文章节选自《智能电网知识读本》,刘振亚主编,中国电力出版社出版)
物联网(The Internet of Things)是指“物物相连的互联网”,通过射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器、全球定位系统等,按约定的协议,把物品与网络连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
面向智能电网应用的物联网主要分为感知层、网络层和应用服务层。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、模式识别等技术实现电网信息的综合分析和处理,实现智能化的决策、控制和服务。
电力设备状态监测
利用物联网技术在常规机组内部布置传感监测点,了解机组运行情况,包括各种技术指标与参数,提高常规机组状态监测水平。
通过在水电站坝体设置传感器网络,可以监测坝体变化情况,规避水库运行可能存在的风险。同样,物联网技术可以对风能、太阳能等新能源发电进行监测、控制和功率预测。
利用物联网技术,可以提高一次设备的感知能力,并很好地结合二次设备,实现联合处理、数据传输、综合判断等功能,提高电网的技术水平和智能化程度。
输电线路状态在线监测是物联网的重要应用之一。利用物联网技术,可以提高对输电线路运行状况的感知能力,可监测的主要内容包括气象条件、覆冰、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、杆塔倾斜等。输电线路状态在线监测系统示意如图一所示。
对于电力设备,可通过物联网对设备的环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息进行实时监测和预警诊断,提前做好故障预判、设备检修等工作,从而提高设备检修、自动诊断和安全运行水平。
电力生产管理
由于电力生产管理的复杂性,电力现场作业管理难度较大,常有误操作、误进入等安全隐患。利用物联网技术可以进行身份识别、电子工作票管理、环境信息监测、远程监控等,实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。基于物联网的电力现场作业监管系统示意如图二所示。
在电力巡检管理方面,通过射频识别、全球定位系统、地理信息系统以及无线通信网,监控设备运行环境,掌握运行状态信息,通过识别标签辅助设备定位,实现人员的到位监督,指导巡检人员按照标准化和规范化的工作流程,进行辅助状态检修和标准化作业等。
通过在塔基下、杆塔上及输电线路上安装地埋振动传感器、壁挂振动传感器、倾斜传感器、距离传感器、防拆螺栓等,结合输电线路状态在线监测系统,可以很好地实现对重要杆塔的实时监测和防护。杆塔防护系统示意如图三所示。
电力资产全寿命周期管理
将射频识别和标识编码系统应用于电力设备,进行资产身份管理、资产状态监测、资产全寿命周期管理,能够自动识别目标对象并获取数据,可以为实现电力资产全寿命周期管理、提高运转效率、提升管理水平提供技术支撑。
智能用电
利用物联网技术有助于实现智能用电双向交互服务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及电动汽车充放电,为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用电效率以及节能减排提供技术保障。
通过在电动汽车、电池、充电设施中设置传感器和射频识别装置,可以实时感知电动汽车运行状态、电池使用状态、充电设施状态以及当前网内能源供给状态,实现电动汽车及充电设施的综合监测与分析,保证电动汽车运行在稳定、经济、高效运行。
物联网技术有助于实现家居智能化。通过在各种家用电器中内嵌智能采集模块和通信模块,实现家用电器的智能化和网络化,完成对家用电器运行状态的监测、分析以及控制;通过在家中安装门磁报警、窗磁报警、红外报警、可燃气体泄漏监测、有害气体监测等传感器,实现家庭安全防护;通过应用无线、电力线载波技术,实现水、电、气表自动抄收;通过光纤复合低压电缆、电力线载波以及智能交互终端,实现用户与电网的交互,提供通信服务、视频点播和娱乐信息服务等。物联网在智能家居中的应用示意如图四所示。
智能电网与物联网的融合
智能电网与物联网的相互渗透和深度融合是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果,能有效整合通信基础设施资源和电力基础设施资源,提高电力信息化水平,改善现有电力基础设施利用效率。一方面,作为“智能信息感知末梢”,物联网以其独特的优势,能在多种场合满足智能电网信息获取的实时性、准确性、全面性等需求,有助于实现对电力设备资产、生产过程的全方位采集和监控,有助于降低线损、提高电能传输效率和使用效率,有助于提升电网企业与用户的互动能力。另一方面,电网智能化是物联网的重要应用领域。智能电网的实践,为“感知中国”工程提供了很好的行业应用示范。智能电网信息通信网的建设,特别是电力光纤到户工程的实施,不仅能够为物联网技术的深化应用提供通信网络保障,也将为电信网、广播电视网和互联网的“三网融合”提供有力的支撑。电网智能化将成为拉动物联网产业甚至整个信息通信产业发展的强大驱动力,并将深刻影响和有力推动其他行业的物联网应用,进而提高我国工业生产和公众生活等各个方面的信息化水平。
(文章节选自《智能电网知识读本》,刘振亚主编,中国电力出版社出版)