2.2.3　电力物联网技术应用智能电网

物联网应用到智能电网当中是现代电力通信技术发展的必然结果，通过对通信基础设施和电力系统基础设施等资源的整合，提高电力系统的信息化水平，为电发、输电、变电、配电、用电、调度等环节提供技术支撑，最终形成一个以电力设备为基础的高效电力网络平台——电力物联网。

1. 欧、日、中电网对物联网的应用侧重点各有不同

虽然各国在建设现代电网的过程中都用到了物联网，但由于各国电力发展的实际情况不同，对物联网的应用侧重点也各有不同。

在欧洲，提升供电安全性、节能减排、发展低碳经济是各国积极发展智能电网的主要原因，在这种驱动力下，欧洲电力行业对物联网的应用更倾向于清洁能源和环保方向。

在日本，可再生能源接入、节能降耗和需求响应是日本发展智能电网的主要驱动力，日本电力行业对物联网的应用主要在对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监控等领域。

在我国，物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑，RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可控。

通过对比可以看出，我国的电力物联网应用侧重主要表现为：为电网提供技术支持及进行智能监控、监测，融汇于电网各个环节，提高电网的智能化水平。

2. 电力物联网在智能电网各环节的应用

电力物联网为电网提供基础运行业务和企业现代化运营模式的全方位支撑，重点从感知、网络和应用三个层面展开。这三个层面在电网各环节的表现也各有不同。

1）发电

电力物联网在发电环节主要表现为传感器的应用及对发电机等的监测。电容传感器可以监测电机引出线传输的局部放电脉冲信号，同样的定子槽耦合器监测定子槽的局部放电电流脉冲信号，电流传感器监测空间传播的局部放电射频脉冲信号。把相关数据进行压缩，通过无线网传到监测中心。通过分析平台对数据进行综合分析，将数据通过报表、统计图等形式显示给发电企业，使其整体把握发电状态及可能受到的影响，为电力生产和防灾减灾提供依据。

2）输电

电力物联网在输电环节主要表现为对输电线路的在线监测。在输电线路上部署温、湿度传感器及拉力传感器等，在高压杆塔上布设斜度传感器等，对输电线路进行实时监测，传回数据中心形成三维图像，从而对电力输送线路的运行情况有全面的把握，及时预防或排除可能发生的故障。同时，通过电力通信网络技术、传感器、RFID技术，对输电设备进行全方位的保护和保电支撑，主要表现为对设备履历、设备标识的收集，现场作业进行视频监控、防误报警等。

3）变电

变电站是整个电网各环节中比较复杂的部分之一，电力物联网在这一环节的应用表现形式也具有多样性。首先是对变电站周围环境及设备零件的状态监测，通过传感器收集由于局部放电而产生的爆裂状声发射、设备内的短路、过负荷等异常现象及高频电流的相关数据。通过对这些数据的分析，从整体上把握变电站的运行情况。其次是变压器的状态监测，如变压器的内部压力情况，通过振动传感器、噪声传感器还可以看到铁芯松动或变形的情况，从而掌握变压器运行情况。最后是对整个变电站设备的智能巡视，对母线、避雷器、高压开关、电流互感器、断路器、继电保护等相关设备都进行内部标签部署和收集整理，形成统一的数据资料。这样就能对变电站设备系统的把握，对设备的运行限、生产厂家和品牌、可能出现的故障等都可以在需要的时候第一时间了解。

4）配电

配电网是直接与电力用户相连接的一环，起到承上启下的作用，在整个电网系统中起枢纽作用。与输电和变电环节相同，对配电相关设备和现象的监测手法也相似。不同的是，配电网要对上游传输的电能量和下游电力用户的用电情况进行整体分析，并做出配电决策。在这个过程中，物联网中云计算和大数据分析技术发挥着十分重要的作用。只有做出准确的数据分析，才能在配电时提高供电可靠性，实现配电智能化。

5）用电、调度

这部分的主要表现形式为供电公司对用户用电信息的采集及智能用电系统。通过智能电表，对用户的用电情况进行采集，抄表周期从过去的一个月到一周，再到两分钟，实现了实时抄收和高速、双向互动。随着通信技术的提高，实现了无线传感和电力线宽带的复合应用。供电公司和物业管理中心通过以太网对用户的智能终端进行数据监测，及时了解用户家中设备的运行情况和应用需要，为用户提供相应的服务业务。同时可以对可能出现的问题进行提前预警，如电费使用情况、电压稳定情况等。

3. 物联网技术在电力行业应用产生的优势

1）输配电调度

在输配电调度方面，通过物联网技术的应用，遍布电网的传感器及时感知电网内部的运行情况，反馈全局系统电能的损耗情况给调度系统，并能够辅助调度人员对系统的运行方式，在保证安全运行的前提下优化网络的运行，提高输电环节的智能化水平和可靠性程度，节省能源消耗。

2）配电网现场作业管理

在配电网现场作业管理方面，物联网技术的应用主要包括身份识别、电子标签与电子工作票、环境信息监测、远程监控等。搭建配电网现场作业管理系统，实现确认对象状态，匹配工作程序和记录操作过程的功能，减少误操作风险和安全隐患，真正实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。

3）安全监督与继电保护

在安全监控与继电保护方面，通过物联网技术的应用，一方面可以实时感知在外界气象条件下，杆塔、线路等运行部件的受力情况，将信息及时反馈。

物联网技术可用于电力杆塔或重要设施的全方位防护，通过在杆塔、配电线路或重要设备上部署各种智能传感器和感知设备，组成多传感器协同感知的物联网网络，实现目标识别、侵害行为的有效分类和区域定位，从而达到对配网设备全方位防护的目标。在恶劣的气象条件下，在杆塔、线路受力接近临界状态的情况下实时报警，并通过杆塔上调节装臵的动作来缓解受力严重部位的情况，等待工作人员更换。甚至，在覆冰情况下，自动感知冰层的厚度，进行危害评估，并自动融冰，增强了抵御灾害的能力。另一方面，实时感知电网内部的运行状况，例如电压、电流的变化，预测故障的发生，通过网络重构，改变潮流的分布以将故障遏制在萌芽状态，并实时将信息反馈给调度中心。系统具有“自愈”功能。在不用人员赶到现场的情况下，通过工业现场总线技术和软件技术，使系统迅速恢复到正常运行状态。

4. 我国电力物联网的发展前景

电力物联网的发展迎合了电力行业的需求，率先发展起来的智能电网，其核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。

随着我国智能电网建设，电力物联网在其中的作用也日益突出。未来电力物联网在技术发展上会显著增强，初步形成较为完善的产业链，应用规模和水平也会有显著提升。广泛应用于智能电网各环节，形成较为成熟的、可持续发展的、统一的电力物联网建设及运营模式，实现电力物联网与智能电网同步建设。全面开展电力物联网综合应用及公共服务平台建设，实现智能电网与物联网的全面融合。

电力物联网是电力行业的一次革命，是现代电力行业发展的必然结果。电力物联网核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等将取得显著成效，初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、多方共赢的电力物联网产业发展格局。