面向智能電網的物聯網架構與應用方案研究

2014-03-13 10:03:49 大云網　點擊量：評論 (0)

引言雖然我國電網信息化程度在不斷地提高，但仍然面臨著一些特殊問題，如建設堅強骨干電力網架，提高電網抵御多重故障的能力，加強各區(qū)域電網骨干網架，提升電網穩(wěn)定水平，增強電網運行靈活性，完善電力相

2 面向智能電網的物聯網應用方案

2.1 面向智能電網生產環(huán)節(jié)的傳感器網絡應用方案

面向智能電網的物聯網應用，其目的首先在于提高電力系統生產環(huán)節(jié)的信息化與自動化程度。這類應用的實現主要依托于物聯網末端的無線傳感器網絡，應用場景主要包括高壓輸電線路、變電站一、二次設備尤其是一次設備的在線監(jiān)測等應用，通過對線路與設備運行狀態(tài)的連續(xù)感知及趨勢預測，提高電網的安全水準，降低電網的運行成本；也包括像配電網自動化及用電信息采集等電網需求側通信的應用。由于以上這些應用對通信的實時性要求不高，而通信節(jié)點數量龐大，非常適合采用低成本、低功耗和小型化的無線傳感器網絡技術。由大量的傳感器節(jié)點自主形成一個多跳網絡，實現物與物之間的直接通信。節(jié)點的較高密度分布使得監(jiān)測數據能夠滿足一定的精度要求。每個傳感器節(jié)點采集的信息數據經無線傳感器網絡傳至網關節(jié)點，由于網關節(jié)點包含數據采集模塊、數據處理和控制模塊、通信模塊和供電模塊等，因此可自動進行數據的分類，選擇合適的預處理方式，對視頻信息、氣象信息、線路及設備的運行狀態(tài)信息進行集中分類和數據融合，這樣可以大大減少數據通信量，減輕網關節(jié)點的轉發(fā)負擔，減少節(jié)點能量消耗。但由于網關節(jié)點的處理能力有限，它所采集的數據在傳感器網絡內只能進行粗粒度的處理，因此信息數據必須傳至智能電網ICT 分析處理平臺進行細粒度的處理分析，根據處理情況發(fā)送命令，做到故障的及時發(fā)現和解決。

圖3 是一種適用于智能電網生產環(huán)節(jié)的傳感網系統結構示意圖。底層為部署在實際監(jiān)測環(huán)境中的傳感器、智能終端、RFID 標簽等輸入、輸出實體，向上依次為無線傳感器網絡、網關節(jié)點、接入網和核心網，最終連接至智能電網ICT 平臺分析處理系統。無線傳感器網絡利用感知延伸終端的網絡節(jié)點采集輸電、變電和配電環(huán)節(jié)中的設備狀態(tài)信息、線路狀態(tài)信息、氣象環(huán)境信息和配用電一體化信息，將采集的數據匯聚至網關節(jié)點，網關節(jié)點將分類預處理后的數據信息傳至接入網，進而統一進入電力通信核心網。傳感數據通過電力通信專網發(fā)送至后臺數據處理中心進行信息的統一分類、分析和處理，數據經分析處理后由ICT 平臺發(fā)出相關指令，按相同方式逆向傳輸至終端網絡節(jié)點，實現對全網的實時監(jiān)測和故障處理。

圖3 面向智能電網生產環(huán)節(jié)的傳感網系統結構示意圖

2.2 面向智能用電的物聯網解決方案

智能電網的用戶除了包括居民用戶、工商業(yè)大用戶等傳統型用戶外，還將包括電動汽車充電系統等新型用戶。

在傳統型用戶的智能用電物聯網應用中主要的連接對象是用戶的智能雙向電表。電網企業(yè)根據用電性質與場合的不同選用不同功能的智能雙向電表，對用戶實現電能計量、電能質量監(jiān)測、竊電檢測等多種應用（如表2 所示）。通過智能雙向電表終端設備的引入，全方位采集用戶用電信息，實現從大用戶到普通居民用戶的全方位負荷監(jiān)測與管理。智能電表通過傳感器網絡、電力線載波通信（PLC）或現場總線，再通過電力接入網和傳輸網，將電表數據上傳至用電信息采集等應用平臺。