物聯網應用到智能電網當中是通信技術發展的必然結果,通過對通信基礎設施和電力系統基礎設施等資源的整合,提高電力系統的信息化水平。為電發、輸電、變電、配電、用電、調度等環節提供技術支撐,最終形成一個以電力設備為基礎的高效電力網絡平臺——電力物聯網。
就電力物聯網的本質而言,是一種提高電力信息可靠性、高效性的控制手段。物聯網的核心能力是全面感知、可靠傳送、智能處理,這三個方面恰恰也是智能電網一直追求的目標。電力物聯網融合通信、傳感、自動化、云計算等技術,在電力生產、輸送、變電、配電、高度等各環節,采用各種智能設備和IP標準協議,實現相關信息的安全可靠傳輸處理,從而實現電網運行和企業管理全過程的全景全息感知、互聯互通及無縫整合。
歐、日、中電網對聯網的應用側重點各有不同
雖然各國在建設現代電網的過程中都用到了物聯網,但由于各國電力發展的實際情況不同,對物聯網的應用側重點也各有不同。
在歐洲,提升供電安全性、節能減排、發展低碳經濟是各國積極發展智能電網的主要原因,在這種驅動力下,歐洲電力行業對物聯網的應用更傾向于清潔能源和環保方向。
在日本,可再生能源接入、節能降耗和需求響應是日本發展智能電網的主要驅動力,日本電力行業對于物聯網的應用主要在于對新能源發電監控和預測、智能電表計量、微網系統監控等領域。
在中國,物聯網技術為提高電網效率、供電可靠性提供了技術支撐,RFID技術、各類傳感器、定位技術、圖像獲取技術等使倉庫管理、變電站監控、搶修定位與調度、巡檢定位、故障識別等業務實現靈活、高效、可控。
通過對比可以看出,中國的電力物聯網應用側重主要表現為:為電網提供技術支持及進行智能監控、監測,融匯于電網各個環節,提高電網的智能化水平。
中國電力物聯網在電網各環節的應用
電力物聯網為電網提供基礎運行業務和企業現代化運營模式的全方位支撐,重點從感知、網絡和應用三個層面展開。這三個層面在電網各環節的表現也各有不同,具體表現為:
發電:電力物聯網在發電環節主要表現在傳感器的應用及對發電機等的監測。電容傳感器可以監測電機引出線傳輸的局部放電脈沖信號,同樣的定子槽耦合器監測定子槽的局部放電電流脈沖信號,電流傳感器監測空間傳播的局部放電射頻脈沖信號。把相關數據進行壓縮,通過無線網專到監測中心。通過分析平臺對數據進行綜合分析,將數據通過報表、統計圖等形式顯示給發電企業,從使其整體把握發電狀態及可能受到的影響,為電力生產和防災減災提供依據。
輸電:電力物聯網在輸電環節主要表現在對輸電線路的在線監測。在輸電線路上部署溫、濕度傳感器及拉力傳感器等,在高壓桿塔上布設斜度傳感器等,對輸電線路進行實時監測,傳回數據中心形成三維圖像,從而對電力輸送線路的運行情況有一個全面的把握,及時預防或排除可能發生的故障。同時,通過電力通信網絡技術、傳感器、RFID技術,對輸電設備進行全方位的保護和保電支撐。主要表現在對設備履歷、設備標識的收集,現場作業進行視頻監控、防誤報警等。
變電:變電站是整個電網各環節中比較復雜的部分之一,電力物聯網在這一環節的應用表現形式也具有多樣性。首先是對變電站周圍環境及設備零件的的狀態監測,通過傳感器收集由于局部放電而產生的爆裂狀聲發射、設備內的短路及過負荷等異常現象、高頻電流等的相關數據。通過對這些數據的分析,從整體上把握變電站的運行情況。其次是變壓器的狀態監測,如變壓器的內部壓力情況,通過振動傳感器、噪聲傳感器還可以看到鐵芯松動或變形情況,從而撐握變壓器運行情況。最后是對整個變電站設備的智能巡視,對母線、避雷器、高壓開關、電流互感器、斷路器、繼電保護等所以相關設備都進行內部標簽部署和收集整理,形成統一的數據資料。這樣就能對變電站設備有一個系統的把握,對設備的運行限、生產廠家和品牌、可能出現的故障等都可以在需要的時候第一時間了解。
配電:配電網是直接與電力用戶相連接的一環,起到承上啟下的作用,在整個電網系統中起到樞紐作用。與輸電和變電環節相同,對配電相關設備和現象的監測手法也相似。所不同的是,配電網要對上游傳輸的電能量和下游電力用戶的用電情況進行整體分析,并作出配電決策。在這過程中,物聯網中云計算和大數據分析技術發揮著十分重要的作用。只有做出準確的數據分析,才能在配電時提高供電可靠性,實現配電智能化。
用電、調度:這部分的主要表現形式為供電公司對用戶用電信息的采集及智能用電系統。通過智能電表,對用戶的用電情況進行采集,抄表周期從過去的一個月到一周再到2分鐘,實現了實時抄收和高速、雙向互動。而隨著通訊技術的提高,實現了無線傳感和電力線寬帶的復合應用。供電公司和物業管理中心能過以太網對用戶的智能終端進行數據監測,及時了解用戶家中設備的運行情況和應用需要,為用戶提供相應的服務業務。同時還可以對可能出現的問題進行提前預警,比如電費使用情況、電壓穩定情況等。
我國電力物聯網的發展前景
電力物聯網的發展迎合了電力行業的需求,率先發展起來的智能電網,其核心在于構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一入網和分布式管理的智能化網絡系統,可對電網與用戶用電信息進行實時監控和采集,且采用最經濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶,實現對電能的最優配置與利用,提高電網運行的可靠性和能源利用效率。
隨著我國智能電網建設,電力物聯網在其中的作用也日益突出。未來電力物聯網在技術發展上會顯著增強,初步形成較為完善的產業鏈,應用規模和水平也會有顯著提升。廣泛應用于智能電網各環節,形成較為成熟的、可持續發展的、統一的電力物聯網建設及運營模式,實現電力物聯網與智能電網同步建設。全面開展電力物聯網綜合應用及公共服務平臺建設,實現智能電網與物聯網的全面融合。
按照規劃,到2015年,電力物聯網核心技術研發與產業化、關鍵標準研究與制定、產業鏈條建立與完善、重大應用示范與推廣等將取得顯著成效,初步形成創新驅動、應用牽引、協同發展、多方共贏的電力物聯網產業發展格局。
電力物聯網是電力行業的一次革命。是電力行業發展的必然結果,究竟電力物聯網如何續寫傳奇,在電力行業如何再領風騷,有待所有電力人的共同努力。
(審核編輯: 小王子)
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