DQZHAN技術(shù)訊：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)融合的有益探索

核心提示 國家電網(wǎng)有限公司2019年“兩會”提出建設(shè)“三型兩網(wǎng)、世界**”企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，要打造狀態(tài)**感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。在電網(wǎng)向信息化、自動化、互動化方向發(fā)展的過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。

2012年，公司就開始探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合發(fā)展，由國網(wǎng)科技部牽頭，實施了由國家發(fā)改委立項的國家智能電網(wǎng)管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程，在北京、山東、上海、江蘇、浙江等多地開展智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)示范工程試點建設(shè)。該工程是對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的有益探索，工程成果在多地電網(wǎng)發(fā)揮著重要作用。

國家智能電網(wǎng)管理物聯(lián)網(wǎng)

應(yīng)用示范工程

建設(shè)時間：2012年1月到2013年12月

參與單位：國家電網(wǎng)原物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心及國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)下屬智芯公司、億力吉奧、國電通公司等單位

建設(shè)區(qū)域：包括國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域11個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）

建設(shè)內(nèi)容：涉及智能電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用等各個環(huán)節(jié)，涵蓋輸電設(shè)備及線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路無人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制、電動汽車充換電設(shè)施及運(yùn)營管理系統(tǒng)、智能小區(qū)/樓宇、智能園區(qū)、配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測等七個領(lǐng)域。

【項目檔案】

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化的重要手段

智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)*主要的應(yīng)用場景之一，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。感知、傳輸和處理在智能電網(wǎng)中無處不在，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在電網(wǎng)建設(shè)、**生產(chǎn)管理、運(yùn)行維護(hù)、信息采集、**監(jiān)控、計量及用戶交互等方面發(fā)揮巨大作用，可以全方位提高智能電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的信息感知深度和廣度，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化以及信息流、業(yè)務(wù)流、電力流提供支持。

“智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化的特征，決定了傳統(tǒng)電網(wǎng)需要在各個環(huán)節(jié)與先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，物聯(lián)網(wǎng)則是實現(xiàn)這三大特征的重要推手。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大量應(yīng)用，將會形成一個以電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為依托，覆蓋城鄉(xiāng)并連接家庭、用戶、用電設(shè)備的龐大物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的相互滲透、深度融合和廣泛應(yīng)用，將有效整合通信和電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施資源，提高電力系統(tǒng)信息化水平、**運(yùn)行水平、可靠供電及上等服務(wù)水平?！眹译娋W(wǎng)原物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心主任李祥珍說。

隨著新型傳感技術(shù)的問世、通信關(guān)鍵技術(shù)的攻克，以及大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我國在技術(shù)上已具備打造全業(yè)務(wù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的可能，后續(xù)可以進(jìn)一步加大對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的探索力度。

“傳統(tǒng)配電網(wǎng)管理模式不滿足新時期配電網(wǎng)發(fā)展需求，迫切需要深入應(yīng)用‘云大物移智’等先進(jìn)技術(shù)，從本質(zhì)上提升配電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維、管理水平，滿足能源轉(zhuǎn)型需求?！眹W(wǎng)設(shè)備管理部處長呂軍說。例如，可以在管控手段薄弱的配電網(wǎng)應(yīng)用“云大物移智”等先進(jìn)技術(shù)，通過構(gòu)建以智能配變終端為核心的配電物聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)一步實現(xiàn)信息系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的融合，提升區(qū)域能源管理能力，滿足分布式能源接入、多元化負(fù)荷管控需求，提升中低壓配電網(wǎng)精益化管理水平。

未來，智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)二者將相互滲透、深度融合。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為實現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化的重要技術(shù)手段。電網(wǎng)智能化將成為拉動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，甚至整個信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動力，并將有力推動其他行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，進(jìn)而提高我國社會生產(chǎn)生活等各方面的信息化水平。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于智能電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)

國家智能電網(wǎng)管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程是對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中如何應(yīng)用的一次探索與嘗試，包含287項智能電網(wǎng)試點項目，部署了電壓電流、溫濕度、噪聲、拉力、風(fēng)偏等65種傳感裝置，大幅提升了智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電環(huán)節(jié)的信息采集、智能處理和雙向互動能力，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

示范工程在智能無線傳感器、高**射頻識別標(biāo)簽、多模信息融合處理技術(shù)、超高壓輸電線路強(qiáng)電磁環(huán)境可靠通信、無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)、負(fù)荷優(yōu)化控制等方面取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果，申請磚利55項，其中發(fā)明磚利14項，軟件著作權(quán)7項，發(fā)布國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項。

實踐證明，物聯(lián)網(wǎng)已成為智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化三大特征的重要支撐技術(shù)。示范工程的實施，提高了電力系統(tǒng)信息化水平、**運(yùn)行水平、可靠供電及上等服務(wù)水平，促進(jìn)了電網(wǎng)智能化設(shè)備、電動汽車、新能源裝備、居民及工業(yè)用電設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動提升作用明顯。

——工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心智能電網(wǎng)與裝備專家委員會主任劉建明

在發(fā)電環(huán)節(jié)

浙江省鹿西島分布式發(fā)電并網(wǎng)示范工程利用海島風(fēng)、光資源在時間上的互補(bǔ)性，實現(xiàn)高滲透率下別墅群風(fēng)光互補(bǔ)供電模式，利用基于物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器技術(shù)交互信息，實現(xiàn)群與群之間能量互補(bǔ)，為島上建筑群提供分布式供能系統(tǒng)；采用滿足微網(wǎng)監(jiān)控需求的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的控制通信協(xié)議擴(kuò)展，以及適應(yīng)分布式電源接入的信息模型擴(kuò)展，實現(xiàn)具備開放、標(biāo)準(zhǔn)、充裕、強(qiáng)健、集成特征的微網(wǎng)雙向通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足微網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)高實時性、高靈活性和高可靠性的要求。

山東長島間歇式可再生能源海島電網(wǎng)示范工程通過采用基于物聯(lián)網(wǎng)感知層高速信息采集技術(shù)，建立了海島微電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行設(shè)備、環(huán)境氣象、輸配電線路的全景運(yùn)行狀態(tài)信息監(jiān)控平臺，解決了海島電網(wǎng)在高可再生能源滲透率條件下并網(wǎng)/孤島雙模式穩(wěn)定運(yùn)行及平穩(wěn)切換中的技術(shù)難題；開發(fā)了海島微電網(wǎng)“源、網(wǎng)、荷”電壓/頻率優(yōu)化控制策略，實現(xiàn)了對微電網(wǎng)運(yùn)行控制的全方位功率/能量支撐，保障了35千伏海島微電網(wǎng)并網(wǎng)/孤島多模態(tài)運(yùn)行控制的電壓/頻率穩(wěn)定性。

在輸變電環(huán)節(jié)

寧夏輸電設(shè)備及線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)示范工程采用模型驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)了輸變電設(shè)備智能評估診斷系統(tǒng)與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的集成和信息融合；采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多信息融合處理等技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)的實時診斷和風(fēng)險評估；提出并設(shè)計了輸變電設(shè)備紅外圖譜數(shù)據(jù)的診斷分析方法，解決了紅外圖譜數(shù)據(jù)在各個系統(tǒng)之間的共享和統(tǒng)一管理、分析問題。

福建輸電線路無人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)示范工程基于無人機(jī)傳感系統(tǒng)，**研發(fā)了適用于山區(qū)電網(wǎng)巡檢的專用無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，開發(fā)了能夠應(yīng)對山區(qū)復(fù)雜環(huán)境的多種飛行**策略；基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感系統(tǒng)，研究實現(xiàn)了無人直升機(jī)在電力系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)和線路巡視中的高壓線避障技術(shù)；基于物聯(lián)網(wǎng)的信息處理中心，自主研發(fā)了基于三維電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）開發(fā)無人機(jī)地面測控系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)的自動化水平。

遼寧輸電線路無人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)示范工程將智能機(jī)器人技術(shù)與無人直升機(jī)相結(jié)合，發(fā)明了一種具有強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的無人直升機(jī)自主控制器，**提出針對特殊地理環(huán)境應(yīng)用的無人直升機(jī)自主飛行控制方法體系，實現(xiàn)了無人直升機(jī)的全自主飛行。該項目還發(fā)明了一種機(jī)載抗干擾實時數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，以及基于視覺的輸電線路自動檢測識別系統(tǒng)，實現(xiàn)了與超高壓輸電線路強(qiáng)電磁環(huán)境的兼容以及特殊地理環(huán)境下的遠(yuǎn)距離通信，并解決了無人直升機(jī)輸電線路自主跟蹤問題，實現(xiàn)了無人直升機(jī)自動巡線作業(yè)。

在配電環(huán)節(jié)

河南鶴壁物聯(lián)網(wǎng)示范工程將環(huán)境監(jiān)測和狀態(tài)監(jiān)測兩大類共13種傳感器，綜合應(yīng)用于配網(wǎng)設(shè)備，實現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修和全壽命周期管理等功能。

項目結(jié)合實際應(yīng)用情況，提出了各種傳感器優(yōu)化配置模型，實現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行工況的全景監(jiān)測和綜合判斷。

此外，項目成功研制出電纜屏蔽層泄漏電流和智能零序電流等新型無線傳感裝置，并將該類傳感器**應(yīng)用于配網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測，實現(xiàn)了電纜屏蔽層主絕緣泄漏電流、變壓器低壓側(cè)零序電流的實時監(jiān)測，為監(jiān)測電纜主絕緣和變壓器三相負(fù)荷不平衡提供了新手段。

該項目解決了傳統(tǒng)手段難以滿足當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)評價的問題，并**設(shè)備全壽命周期管理手段，提升了設(shè)備狀態(tài)檢修和全壽命周期管理水平。

在用電環(huán)節(jié)

江蘇電動汽車充換電設(shè)施及運(yùn)營管理系統(tǒng)示范工程通過在動力電池箱安裝物聯(lián)網(wǎng)電子標(biāo)簽，標(biāo)示該組電池的物理及電氣特性，實現(xiàn)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中動力電池實時在線監(jiān)測、全生命周期管理等應(yīng)用；在換電設(shè)備上安裝電子標(biāo)簽識別設(shè)備，實現(xiàn)動力電池的性能監(jiān)測、巡視維護(hù)等應(yīng)用。電動汽車運(yùn)營管理系統(tǒng)通過“三網(wǎng)”（智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、交通網(wǎng)）技術(shù)融合，實現(xiàn)對電動汽車用戶跨區(qū)域全覆蓋的“三同”（同網(wǎng)、同質(zhì)、同價）服務(wù)的智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式。同時，電動汽車也能在不使用時向電網(wǎng)反向輸電，兼具儲能功能。

北京智能小區(qū)項目和江西用電實證項目均提出居民客戶的雙向互動用電及相應(yīng)的用電激勵政策方案和居民用電空調(diào)負(fù)荷自動調(diào)控方案，建立了不同客戶的分析模型，闡述客戶需求側(cè)管理系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律。

上海智能小區(qū)/智能樓宇項目**基于用電可視化、負(fù)荷優(yōu)化控制等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，研究客戶空調(diào)作為負(fù)荷控制資源的可行性及其實施效果；**提出用于居民用電管理的完整指標(biāo)體系，**地量化客戶響應(yīng)行為的效果。在智能樓宇方面，該項目采用關(guān)聯(lián)事件并發(fā)處理技術(shù)，實現(xiàn)了對各行業(yè)間關(guān)聯(lián)并發(fā)事件的處理，形成了數(shù)據(jù)整合策略。