贵州电网公司电力调度控制中心 狄查美玲

国家为迅速建立低碳节俭型、绿色生态经济发展型的新社会，亟需科学合理地规划传输和利用能量的网络系统。而现代电力系统又是生产、运输电网能量的主要承担者，相应地也迫切需要革新内部的管理系统和科技应用。故现阶段，中国国内外都在建设现代的电力系统中，并积极进一步发展智慧电网，这种电网科技有着许多优点，如安全性强、电能利用率高，与中国国内的国情和国家发展战略十分相符。而它们的物联网技术，则能够达到供电通信的自动化、信息化，并使电能效率大大增强。正基于此，本章主要从电力系统视角，阐述了物联网技术原理及其运用，内容仅供参考。

由于计算机技术和网络信息技术的迅速发展，产生了全新的变革科技——物联网信息技术，其早期概念一般是指由于定位信息系统、传感器网络系统和射频识别等信息技术的交叉融合，使实际应用装置的特征信号可以顺畅地提取，达到“物联网”的互连网络系统，从而对物体信息系统进行辨识以及信息系统的管理工作。在今后的研发和使用过程中，所谓的物联网技术是指利用基础信息技术来完成对机械设备的主动认知和消息识别，同时也经过与计算机网络互连，产生相关的高级智能决策。

1 电力物联网的内涵

电力物联网的源头可以追溯到的发明和智慧电网的出现，不过作为一个专有名词，其产生的时候并不久。不同的研究者，尽管对电力物联网的含义有不同的看法，但归根到底都是相同的概念，其表现形式都具备了物联网特征。目前，对于电力物联网的概念，按照可定义的角度来分类大致有以下四种形式[1-3]。

（1）从消息交流的视角。电力物联网在发展早期，由于大伙往往以物互联的角度为切入点理解何谓电力物联网，所以对电力物联网的定义往往具有较重的信息技术与网络风格，以帮助社会大众了解物联网技术在电力系统中的运用。

（2）从智能电网的角度。电力物联网的发展和智能电网建设是密不可分的关系，在中国现阶段的科研论文中，大多数高水平论文都是以物联网技术如何在智能电网中发挥重要作用为主旨的。这一类研究主要探讨物联网技术为智能电网所提供的重大变革，所以很少对电力物联网技术作出具体界定与规范，仅模糊地将之界定为物联网技术在智能电网中的实际运用。

（3）应用领域的视角。以应用领域的视角，对电力物联网来进行界定是在2019年国家电网集团二会报道中提到的“泛在电力物联网”概念之前，比较普遍的一种界定方法。此时的学术界已经通过了一段时间的深入研究与探索，也已着手探索了多种物联网技术在电力系统中的运用，从而已经走出了单一的信息交流范畴，也就逐渐划分出了智慧电网和电力物联网领域。在这个情形下，“电力物联网”就变成了一种专用词语，也慢慢具有了“电能”的特征了。在技术发展理论研究架构下，电力物联网可以被明确界定为：进行对供电设施、工作人员和所在环境识别、感知、交互和管理的信息网络。

（4）从综合的视角。国家电网有限公司在2019年二会报告中，明确提出要建立运营好“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。这是“泛在电力物联网”这个词语第一次出现在全国电网企业的二会公报中，也是第一次出现在中国科研圈中。而国家电网有限公司针对物联网技术在中国电力行业的广泛运用，已经拥有了多年的科技基础，形成了比较深入的认识，因此可以从综合的视角进行比较详细的描述。不过这一概念又不同了，其解释的名称为“泛在电力物联网”，根据“泛在”二字，国家电网有限公司泛在电力物联网工程建设大纲中的释义是，任意时候、任意地方、所有人和一切物，明确了无所不在，给出电力物联网更高的期望和目标。“泛在电力物联网”的诞生，也基本明确了电力物联网的含义。

2 物联网系统相关技术简述

（1）数据信息收集法。在电力物联网体系中，对数据信息的收集是一项十分关键的基本工作，其重点是精确收集在IOTIPS中的各个节点处的分布式网络结构识读器中所收集到的数据信息，并按照服务的要求向数据处理层发送所要求的数据信息。而为了避免多种电子标记在被同一种识读器读取时出现的数据信息遗漏、数据处理错误和数据信息重叠等问题的出现，还可以采用基于事件监控系统的主动式认识器方法。而所谓主动型认识器则是指：当认识器成功连接互联网后，认识器的数据接口将自动开启，不需从服务器设备获得指令来启动终端；当识读器在读取到RFID数据信息后，以消息的形态向上级服务器发送数据信息，而服务器设备则只需等消息到达后处理数据[4，5]。

（2）“虚拟化”技术的普遍使用。虚拟化是一个全新的运算模型，中小企业用户能够利用该模型在任意地点使用网络连接的设备浏览应用程式，而使用流程在可大幅伸缩的数据中心，公司运算资源也能够在这里动态部署工作，并进行公司数据共享。由于云计算技术的基本原则是：将运算散布于公司巨大的分布式网络计算机系统上，而并非在自己的计算机系统或远程服务器设备中，因此公司在大型互联网数据中心的操作环境将和网络更接近，这就要求公司能够把运算资源迁移到实际需要的实际应用上，并按照要求使用计算机系统和数据库管理系统。电力系统出现问题不能正常工作或出现故障时，海量信息将会上传到数据中心模块，这就对电脑的信息处理能力提出了高度的需求，与电力系统运营相关的硬件投资成本也是很大的。而由于虚拟化让超级计算能力通过网络随意流动变为了可能，大公司和个人用户就无须再投资高昂的硬件采购成本，而只需利用网络来采购或租用计算能力。如此一来，电力系统运营就能够大幅节省生产成本，这和构建资源节约型社会是能够相互照应的。

3 物联网技术在电力系统的应用

（1）物联网技术已在电力的输供电操作环节中广泛应用。而输供电操作环节也是动力系统供配电管理领域中的重要部分。在动力系统的输电环节中，物联网技术的运用重点主要表现在感应器的部署与使用等方面，在动力系统的供配电操作环节中，有关应用领域的研究人员能够采用在输电线路中配置智能感应器的方法，对线路的输配电情况进行实时动态监控，把线路损失、绝缘损失、特殊故常等工作状况消息，准确地反映在系统的监督中心当中。技术人员可以通过系统调度技术人员的优化工程设计，对输电网络系统的工作方案做出相应调整。另外，近几年无人机网络巡逻和检测技能等也在电力中慢慢出现，这些巡检方法都是将无人驾驶的飞机设备和物联网技术互相融合，并利用无线通讯的方法，协助技术人员尽量全方位地了解输配电环节的状况。5G时代背景下，物联网的通信速率和通话品质等均获得了全面改善，无人机在5G科技的帮助下，能够提高拍照和传送图像的数量和品质，从而提高了巡检过程的可靠性和有效性。在物联网技术的帮助下，无人机巡查工作能够避开地域和环境等各种因素的影响，从而创造一个更加安全可靠的新型巡查模式，提升了中国电力系统的输电技术水平。对供电环节而言，由于大量新兴的分布式电源的计入，也促进了智能电动汽车和智能家居电器等新兴生活器具的诞生[6，7]。

（2）在智能电网工程中的广泛运用。物联网中，认知层面是完成“物物相联、信息交互”的关键基础，在通常情形下又可分解为认知控制层和通讯扩展层两个子方向，各自对接了智能信号识别监控、与物理实体联接等功能。从在智慧电网系统中的应用情况来看，认知监控子层面利用已安装的智能收集装置完成了对电网运行信号消息的收集，而通讯扩展子层面则利用光纤通信系统及其配套的无线传感器技术，完成了对国家电网运营信息系统和各种设备工作状况的在线、动态监控，以确保电网供电安全可靠、用户电力智能化。利用在供电施工过程中所敷设的供电光缆网络系统、载波通信网络和其他无线等技术手段，对感知层收集到的供电信号和设施数据信息予以信息转发传送，并且确保了互联网安全和信息传送过程中的可靠性，并保证了供电通讯质量不受外界的各种因素影响。应用层则可包括供电基建和各类高端应用领域两大主要内涵，供应基建为各类应用领域建立了信息资料的调用接口，而高端应用领域则借助智能计算技术设计了在供电运营生产和日常监管等工作中的多个环节，采用物联网技术的用电场景作业管控、采用射频识别技术和标识编码的用电资产全寿命循环管控、在家居等智慧用电应用领域的实现等，均对智慧国家电网构建起到了很大的促进作用。

（3）物联网技术已经在动力系统的供电环节中广泛应用了。在5G时代作用下，新的灵活负载产生，从而在动力系统的供电循环中取得了更加明显的使用效益。通过对有关领域的调查与研究结果表明，在目前中国国内动力系统的供电循环中，灵活负载的使用很大地方便了对ADN系统开展自主管理与主动管理等活动，同时在物联网技术的协助下，智慧电表和先进测量装置等，都能够对供电装置的用电量与实际用电水平等做出评估和分析，并以此使得系统内的供电装置在实际的运行循环中，都能够处于较为平衡的状况。在5G时代背景下发展的物联网等现代信息技术，能够对电动汽车的科技发展水平以及运行特性和负载特点等方面做出分析，而根据市场电价制度以及对ADN系统运行的科学管理，就可以对汽车的充电与放电过程加以有效管理，并由此建立特殊的专业化模式，以促进汽车产业整体向前发展[8]。

（4）技术在电气设备状态检测中的广泛运用。通过借助物联网技术开展电网设备状态检测应用，人们可以更精确了解电气设备工作情况及其相关的工作寿命，为及时发现重大隐患提供了科技保障。同常规检测一样，状态检测还可以构建对变电站和线路的全面监测统一，使全方面检测工作更为智能，同时通过对大规模传感器装置的大量投入，使设备信号收集和存储传输更具有高可靠性和高度便捷性，从而更加巩固了状态检测基础。而在此基础上，由于物联网技术的逐步完善，电力设备检测效能也稳步提高，并由此导致的人力资源消耗逐步减少，不但可以减少在常规检测时可能出现的设备故障遗漏等问题，还可以有效提高设备检测品质。

4 结语

在智慧国家电网的建设过程中物联网的广泛运用，不但推动了电力行业的发展，在一定程度上也推动了物联网的技术进步。在利用物联网科技为智慧电网服务的同时，也推进了物联网行业的发展进步，在一定程度上也促进了中国信息与通信产业的高速发展。所以，当前随着物联网技术在中国电力工业改革中的广泛应用，在有效推动了电力工业变革发展的同时，也实现了中国低碳经济的蓬勃发展。