基于物联网的智能电网信息化建设研究

基于物联网的智能电网信息化建设研究

李金虎

国家能源集团靖远发电有限公司 730913

摘要：面对人们日益提升的物质需求，当前智能电网信息化建设已经成为我国的主要发展任务之一。分析基于物联网的智能电网信息化建设意义，立足于当前智能电网信息化建设现状，提出了基于物联网的智能电网信息化建设对策，希望能够有效推动智能电网信息化建设进程。

关键词：物联网；电网信息化；建设

引言

国家电网有限公司提出了“三型两网、世界一流”的战略目标，即瞄准世界一流，打造枢纽型、平台型和共享型企业，建设运营好坚强智能电网和泛在电力物联网。这一目标推动了泛在电力物联网的发展，使泛在电力物联网应用于智能变电站建设与运营更显迫切。但目前泛在电力物联网在智能变电站建设中的研究和应用均还处于起步阶段。

1、现状分析

国网公司经过十多年的自动化及信息化系统建设，物联网应用已具有一定基础，状态感知的范围主要包括设备电流、电压、功率等电气状态，设备故障、形变、放电、温度等设备本体状态，设备运行场所温湿度、烟感等环境状态。在输变电侧，通过远程终端设备（Remote Terminal Unit，RTU）采集变压器等主网设备运行状态和电气状态，接入调度自动化系统，设备及线路的环境状态感知较弱。在中压配网侧，通过配电自动化馈线终端装置（FeederTerminalUnit，FTU）和开闭所及环网柜的终端设备（Data Transfer Unit，DTU）采集中压配网设备的负荷、电压、功率和开关位置等遥测数据接入配电自动化系统，但受限于当前配电网量测装置覆盖率低，设备及线路的环境状态感知较弱。在低压配网侧，通过智能配变终端（Distribution Transformer Supervisory TerminalUnit，TTU）采集配电变压器等低压配电设备的运行数据，相关设备规模庞大但标准化程度低。在低压台区侧，通过电表和用采集中器定时采集或召测用电关口数据接入用电信息采集系统^[1]。

2、电力物联网的安全风险

2.1、感知层

感知层作为最底层，主要涉及信息的感知和信号的处理，并即时响应上层发出的指令。大量利用各类温湿度传感器及电流电压等信号采集装置。作为直接与用户交互的一层，各类感知处理设备的风险直接关乎整个网络的安全。目前，感知层面临的风险主要有以下方面：大量的信息采集终端接入感知层，如果没有统一的操作系统会给后续操作造成极大困难；整个感知的过程环环相扣，从现场采集到传输再到处理，只要其中1个环节被攻击，就可能导致整个电网的大规模瘫痪；现阶段泛在电力物联网的建设已经暴露了终端采集设备管理困难、终端出现漏洞等问题。基于此，需考虑全力提升终端感知能力的安全性。

2.2、平台层

平台层主要将网络的资源进行整合，解决泛在电力物联网数据互通问题，还要考虑数据存储、检索、权限管理等问题。目前平台层正在致力于大规模的物联平台建设工作，同互联网企业一样，平台层建设规划使用大中台策略。利用服务器集群和大型数据中心可以有效地对数据进行管控，通过超级计算能力将海量数据信息资源整合为可互联互通的网络资源，进而解决数据存储、挖掘、保护等问题。位于上一级的应用层能否提供完善的业务产品和应用规模直接取决于平台层的数据整合能力，因此平台层是泛在电力物联网建设中智慧、关键的一环。但是平台层也存在平台服务不可用、错误注入、篡改数据、云内蔓延等风险^[2]。

3、基于物联网的智能电网信息化建设对策

3.1、完善信息集成体系

科技时代中，大部分信息都可转换成数据进行实时传输，为基于物联网的智能电网信息化建设奠定了基础。为了进一步强化智能电网信息化建设的效果，应该充分完善信息集成体系，提高信息数据搜集的全面性。基于物联网的智能电网信息化建设以物联网的信息收集功能为基础，在实际的建设过程中，相关人员可以以物联网系统构成为基础，在电力系统的各个重要节点以及主要控制部位上灵活布设不同功能的传感器，同时也可在电力系统的电气设备中布设传感器，实现数据信息的充分搜集，并将其在物联网的信息平台上进行整合，从而支持智能电网信息化建设工作的持续进行。另外，可引进数据挖掘技术，将其与物联网科技进行合理融合，充分搜集电力网络运行环境中的数据信息，并深入挖掘数据信息潜藏的内在价值，分析电力网络的运行规律，从而明确电力网络的建设方向，促进智能电网信息化建设实现针对性的切实提升。在信息集成体系的完善过程中，针对物联网的传感器以及数据挖掘技术所收集的数据信息还应该进行系统整合、精准处理和快速导出，滤除无用信息，提高智能电网信息化系统的反应效率^[3]。

3.2、电气线路跳闸故障监测

传统的故障检修需要人力对故障位置进行检查来解决该问题，由于电气线路越复杂，故障排除就越困难。但通过实施泛在电力物联网，故障的监测和检测可以自动跟踪，与故障相关的所有信息都是自动发送，如：使用指定的传感器检测电流和电压水平，对于电流值使用霍尔电流传感器将其串联在线路上以捕捉通过线路的电流值。电压偏差规则(VDR)被用作传感器来收集电压读数并由处理器进行分析，然后发送到监控单元。电流值将自动以图形形式显示。对于故障情况，将电流值与预设值进行比较，如果电流值达到或超过预设值，系统将触发保护装置，并将故障信息发送给监控装置。这样，故障发生的信息(如位置)将通过Wi-Fi传输到服务器，后台通过对故障数据进行分析，就可以确定故障的位置和参数，进行快速排除。故障发生的信息(如位置)通过Wi-Fi传输到服务器准确发送给站内工作人员

^[4]。

3.3、打造安全且经济的电网

结合采集的数据和机器学习方法，对功率预测系统和实时监测系统进行研发，并将以核电机组和火力为重要基础调度系统建立起来。实施采集时设备的状态诊断技术和电力设备数据相互结合，设备实际运行的状态可以被有效感知，还可以在此基础上积极制定检修对策，提升设备运行的可靠性。通过和泛结合，可以有效建立智能配电管理系统，并使现场中作业的各个环节的线上化得以有效实现，另外人员的冗余还可以通过电子工作票和电子身份进行有效减少，让国网的内部工作效率得到显著提升。在电力物联网中，泛主要是通过荷和网以及源还有人等各个方面的参与的一种互动型网络，能源的多目标化必须得以有效实现，同时在此基础上还需让供应需求得到有效满足。另外价格和成本以及效率等方面问题还需要考虑清楚。在物联网中通过泛对数据所产生的感知，可以对其处于物联网各个节点的相互联系和特征进行有效分析，同时资源优化的问题可以使用优化模型进行有效解决，以有效满足业务和用户的多样化需求。在此基础上给工业区和能源企业以及个人用户等提供了线上大数据管理和金融服务以及供电服务等，同时还将包含电网和政府以及用户的新型能源生态体系侯建起来^[5]。

结束语

当前，我国正处于电力基础设施建设的关键时期，基于物联网的智能电网信息化建设彰显了我国的现代化发展理念和先进的科学技术水平，可通过完善信息集成体系、健全安全保障机制、构建标准化体系、制定故障检修标准，进一步完善基于物联网的智能电网信息化建设格局。

参考文献：

[1]吕俪俪.基于物联网的智能电网监控系统构建分析[J].通讯世界,2019,26(12):221-222.

[2]高波,李飞,唐如意,武超飞,王鸿玺,张超.泛在电力物联网配用电侧智慧感知设备设计[J].河北电力技术,2019,38(06):11-13+30.

[3]范晓禹,葛云龙,孔令号.客户侧泛在电力物联网应用前景研究[J].河北电力技术,2019,38(06):24-27.

[4]牛璐杰,杜新宇.物联网在智能电网中的应用分析[J].河北电力技术,2019,38(06):28-30.

[5]冯旭阳,李剑锋,武彬,郝晓光,马瑞,金飞,袁成成.面向泛在电力物联网的网源协调关键技术分析[J].河北电力技术,2019,38(06):37-39.