2.3 电力物联网的发展

2.3.1 智能电网新要求

社会生产生活离不开用电，随着技术的发展与不断进步，为了实现可靠的用电保障、满足多样的用电需求，智能电网需要具备坚强可靠、智能自愈、透明开放、经济高效、集成统一等特征。

1.坚强可靠

智能电网应具备坚强的体系架构，保障供电的可靠性，即使在发生故障与扰动时，能避免大面积的停电事故，保持对区域的整体供电能力；在受到自然灾害和极端气候影响，或因外力破坏造成供电中断时，能够及时恢复供电，保证安全运行；具有完备的网络与信息安全防护手段，确保运行不受计算机病毒渗透与破坏。

2.智能自愈

自愈是智能电网坚强特性的延伸，是指当电网设备或局部区域发生故障后，系统能够独立、迅速恢复正常运行状态，并对故障元件进行隔离，将对用户用电感知的影响降到最低。自愈特性的实现，需要物联网、大数据、云计算及人工智能等技术的支持。

自愈电网会在运行中持续针对自身进行评估，识别潜在问题，并采取应对措施进行修复。发生供电中断后，自愈电网系统会及时采集故障数据，实现决策支持算法，控制断电区域，快速恢复供电服务。

3.透明开放

智能电网应支持多种可再生能源发电设施的接入，形成分布式发电与微网接入多层结构，实现与用户的高效互联，进一步完善需求侧管理功能。智能电网将使各类发电和能源存储系统安全无缝地接入电网系统。一方面，分布式电源的接入可以减少地区对外来能源的依赖，同时提高供电的可靠性与电能质量。另一方面，用户安装发电设备和电力储能设施会变得更加简便，甚至在某些情况下，可以将用户从用电者变为发电者。当然，大型集中式发电厂作为智能电网电能的主要来源，仍然将发挥重要的作用，大型电厂需要继续推进输电网络升级改造，增强远距离输电能力。

4.经济高效

电网的运营成本是衡量其智能化程度的重要标准。打造一张具有良好经济性能的智能电网，对支持电力市场和电力交易有效发展具有重要意义。精细化的电网运营模式的本质是对资源进行更加合理的配置，减小能源损耗并提高能源的利用效率。

5.集成统一

高度集成与共享的电网信息，被统一的平台和模型处理之后，可以实现对智能电网运营的标准化、规范化和精细化的管理，提升电网整体的可靠性与智能性。

2.3.2 智能电网同步发展

当前，全球正处于信息化建设的浪潮中，智能电网与物联网是推动社会革命的重要支点，各个影响力较大的国家都在对其如何融合发展及如何更好地支撑经济建设进行了深入的研究。

电网与物联网相关基础设施快速建设，形成与各个垂直行业深度结合的基础。“双网结合”的趋势已初步浮现，二者的结合其实是社会与技术发展的必然。智能电网与物联网具有相同的需求驱动，都需要进一步降低网络能耗，实现节能减排；都需要实现智能运营，提升网络可靠性，实现对网络末梢的“可视化”监控。

在技术特征方面，二者也具有相似性与协同性。根据经济社会发展对未来电网的要求，智能电网应具备坚强可靠、智能自愈、透明开放、经济高效、集成统一的五大特征；相应的物联网也应能够实现全面感知、可靠传递和智能处理。全面感知就是让物品会说话，将物品信息进行识别，并通过网络传输后台，进行信息共享和管理；可靠传递就是通过现有的通信网络资源进行可靠的信息传输；智能处理就是通过后台的庞大系统进行智能分析和管理。二者本质相通，融合发展将实现能力互补与相互促进。

建设坚强智能电网要以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，覆盖所有电压等级的各个环节，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，即通过通信、信息、传感、控制等技术的融合，实现在电网上的应用。智能电网需要通过终端传感器在客户之间、客户和电网运营企业之间实现电力流、信息流、业务流高度一体化传输，实现数据读取的实时、高速、双向的效果，从而整体提高电网的综合效率。而物联网同样是建立在大量丰富的传感终端基础上的，依靠通信网络与智能处理控制技术，实现完善的物联通信。智能电网与物联网都需要将通信、信息、传感、控制等技术进行融合，并实现合理应用，二者在实现手段上具有高度的一致性和相互借鉴意义。

综上所述，智能电网与物联网本质相通、特征相似、手段相关。因此我们可以认为，物联网技术是电网智能化建设的重要技术支撑。物联网技术能有效整合通信基础设施和电力系统基础设施资源，使信息通信基础设施资源服务于电力系统，提高电力系统的信息化水平，改善现有电力系统基础设施的利用效率。同时，智能电网是物联网的重要应用领域。智能电网建设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，并有力影响和推动其他行业的物联网应用和部署进度，进而提高我国工业生产、行业运作和公众生活等各个方面的信息化水平。

2.3.3 电力物联网的应用

1.发电

在发电阶段，物联网与电力结合形成电力物联网，实现对设备状态的监测、智能巡视与巡检，在风电场景下的风力感知，以及实现生物智能发电和光伏发电等。例如，使用RFID、遥测遥感、无线通信技术等实现信息采集与共享，实时掌握分布式电源状态，预估分布式电源功率变化以控制其出力范围；根据系统需要，实现系统智能调度，消除分布式电源对电网产生的扰动。

2.输电

在输电阶段，电网传感器可以监测传输线路的运行状态，通过无线通信或电力线通信将信息传输给调度系统，并对传输损耗进行测量与控制。运维人员也通过相应系统在保证现网运行稳定工作的基础上对网络进行适当优化，有效降低传输网的损耗，节约能源消耗，提高电力传输效率。

3.变电

在变电阶段，电力物联网建立和完善传感监测网络，精确感知高压电气设备状态，同时对设备进行智能管理，以实现对变电站运行的全面监控。传统电网管理模式缺乏信息交换能力，区域变电系统之间各自独立。为改善变电运维现状，电网运营企业可以在传感网测控数据平台上建立智能检测和辅助系统，将采暖通风、火灾报警、安全警卫、图像监视等各项功能模块加入系统中。

4.配电

在配电阶段，电力物联网应具备及时告警反馈和保证电力安全供应的功能，形成可视化的现场作业控制和管理机制，同时具备对电力设施的防护和防盗保障，对设备与线路的智能巡检等能力。配电网通信的特点决定了其不能使用单一的通信模式来实现通信，一般会使用载波通信、光纤通信、无线宽带和无线公众网通信等技术来实现。电力物联网在配电主站与配电终端之间建立通信链路，实现配网通信功能，同时基于此实现配网自动化的遥控、遥测和遥信等功能。

5.用电

在用电阶段，电力物联网技术可以支持智能家庭场景中各功能的实现。家电中的带电设备集成智能用电芯片，电网通过接入的电器运行特性进行优化，达到省电节能的目的。例如，在室内无人的情况下，自动关闭照明设备，或根据阶梯电价信息，在电价较低时启动用电功能等。在计费和计量部分，使用物联网技术后，智能电表可以自行统计和处理电量，实现各种等级电能用户的电费自动划卡缴费功能，有效避免人工操作可能出现的误差，节约了人力；同时能够通过统计和分析电量情况来判断“偷电”“漏电”等现象。

6.电力资产管理

电力物联网可以帮助电力系统实现分布式电源并网后的经济调度，同时降低互动操作对于调度的影响。在对电力设备与资产进行编码管理后，电力物联网可以通过识别技术、无线业务分组以及传感器网络等来完成电网资产管理的感知、标识和信息的传送，通过业务模块来采集电网资产管理中的资产数据，把资产巡检和清查等工作全面联系起来，以此提高电网的资产管理和控制能力。