基于物联网的智能电网应用方案研究_徐鑫

基于物联网的智能电网应用方案研究

□徐鑫华北电力大学电气与电子工程学院华北电网有限公司通信管理中心

武晋龙山西省电力公司晋中供电分公司

张瑾华北电网有限公司通信管理中心

闫磊冀北电力有限公司信息通信分公司

一、引言

随着我国电网信息化程度的不断提高，智能电网和物联网产业已经影响到了国家的经济发展，希望可以把两者合理的结合在一起解决电力发展过程中的难题。在新型的智能电网信息技术当中置入物联网，通过现有的网络技术和电子设备，使用传感器网络把实体和实体之间的通信方式提高一个档次，不断降低在电网生产过程中的人力资源，相应的提高电网的安全。有了物联网的参与，电力通信网的作用范围得到了更广的发展，电力系统的安全程度和故障率、抗灾能力都有了很显著的改善，实现了与用户之间的实时连接，完成了节能减排、互动和安全管理的目的。在智能电网生产环节当中使用无线传感器网络的应用措施；对智能用电过程中的互动性作用和互动化的物联网解决措施做了阐述，以期在今后的电力生产过程中，更高效、更安全的使用，沿着可持续化发展的道路快速前进。

二、物联网概述

物联网（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化３个重要特点。通过物联网，可将所有的物品通过射频等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

虽然物联网的定义目前没有统一的说法，但物联网的技术体系结构基本得到统一认识，分为感知层、网络层、应用层三个大层次。

应用层完成物品信息的汇总、协同、共享、互通、分析、决策等功能，相当于物联网的控制层、决策层。物联网的根本还是为人服务，应用层完成物品与人的最终交互，前面两层将物品的信息大范围地收集起来，汇总在应用层进行统一分析、决策，用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之问的信息协同、共享、互通，提高信息的综合利用度，最大程度地为人类服务。其具体的应用服务又回归到前面提到的各个行业应用，如智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等。

网络层完成大范围的信息沟通，主要借助于已有的广域网通信系统（如ＰＳＴＮ网络、２Ｇ／３Ｇ移动网络、互联网等），把感知层感知到的信息快速、可靠、安全地传送到地球的各个地方，使物品能够进行远距离、大范围的通信，以实现在地球范围内的通信。这相当于人借助火车、飞机等公众交通系统在地球范围内的交流。当然，现有的公众网络是针对人的应用而设计的，当物联网大规模发展之后，能否完全满足物联网数据通信的要求还有待验证。即便如此，在物联网的初期，借助已有公众网络进行广域网通信也是必然的选择，如同上世纪９０年代中期在ＡＤＳＬ与小区宽带发展起来之前，用电话线进行拨号上网一样，它也发挥了巨大的作用，完成了其应有的阶段性历史任务。

感知层是让物品说话的先决条件，主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、身份标识、位置信息、音频、视频数据等。物联网的数据采集涉及传感器、ＲＦＩＤ、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。感知层又分为数据采集与执行、短距离无线通信２个部分。数据采集与执行主要是运用智能传感器技术、身份识别以及其他信息采集技术，对物品进行基础信息采集，同时接收上层网络送来的控制信息，完成相应执行动作。这相当于给物品赋予了嘴巴、耳朵和手，既能向网络表达自己的各种信息，又能接收网络的控制命令，完成相应动作。短距离无线通信能完成小范围内的多个物品的信息集中与互通功能，相当于物品的脚。

由于物联网具有诸多的优点，在智能电网中得到了广泛的应用。

三、基于物联网的智能电网应用

３．１传感器网络应用策略

在智能电网的物联网应用过程中，主要目的是在电力系统制造环节中对信息化和自动化两者的程度不断加强。这些应用的实现要依靠物联网中断的无线传感器作用，主要应用的高压输电线路和变电站等地区，实时收取线路和设备的运行情况，并对趋势做出分析，不断提高安全系数，以此来降低电网的使用成本。因为上述应用在通信需求方面不紧迫，而且通信节点较多，适合使用成本和消耗偏低的无线传感器措施。大量传感器节点形成一定规模，实体之间的直接联系也变得通畅。节点分布稠密的优点在于具有更高精准度的数据。传感器节点接收到的数据通过网络传输到网关节点，在网关节点中具有数据的采集、处理和控制设备，而且具有一定的通讯能力，因此数据在网关节点中以不同的种类进行划分，预处理的方式得到划分，将录像、天气、线路和设备状态等信息进行各自分类和数据联系，这样可以避免信息在通信过程中出现重复的现象，降低了网关节点的压力，同时也适当减低了成本。但是由于网关节点没有强大的处理能力，对数据只能采取粗粒度处理，所以，信息数据最终要传送到只能电网分析系统中，进行更为精确的处理，更具结果下发处理措施，及时的处理和解决出现的问题。

３．２智能用电应用措施

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在智能用电中不但包含居民、企业等用户，而且电动车和汽车等都在用电的范畴之内。在类似居民和企业等用户的智能用电物联网应用中，中间的连接设备是智能的双向电表。其选取的依据是根据不同地点、性质和功能等因素，处理措施包括对用户的用电计算、电力质量评估等。在引入智能双向电表中断之后，对用户的电力使用情况做到充分了解，更加全方位立体化的进行管理。

此外，随着我国车辆用户的大量增加，汽车充电系统也被规划到智能用电的范畴中。汽车充电系统的物联网应用中不但具有传统的电力，而且含有对充电地点设备的管理、监督和对汽车电池的监管和检测，以及对充电汽车的调配等。①对汽车充电地点检测的内容包括，车辆停靠位置、充电状态、安全措施和报警设备检测等；②在电动汽车当中安装传感器，设备主要集中在电池和充电设备上，以此对电动汽车的形式状况和电池状态进行实施性跟踪监督；③在电动汽车的电池当中安装ＲＦＩＤ标签，在车辆行驶到充电地点的时候，可以自动感知到电池的使用情况和剩余电量等。在充电地点当中，设备需要等待汽车的数量和剩余的充电设备数量，通过物联网把具体信息输送到指挥地点，根据指挥地点的统一调度，协调充电地点的设备，同时要把充电地点的具体位置报告给车主，以此来降低车主等待时间，提高充电效率。物联网技术的使用保证了电动汽车储蓄充足的电量，提供了更加高品质的充电场所，这也是智能电网应用当中极为重要的功能。

３．３智能电网和物联网相互融合方案

在通信技术发展到一定阶段，必然会使物联网和智能电网相互融合、渗透，这样可以有效的把电力基础设置资源与通信基础设施资源相互连接在一起，不断提高电力信息化程度，对设施的使用效率有很大提高。这种方案的提出使智能电网和物联网的融合发展都向更深的层次，不断提高电厂、电网和用户之间的关联紧密性，对电网的信息化、自动化和互动性都有不程度的提高，也可以保证生活更加的智能和节能。

（１）在规划层面要注意系统的协调性发展，如果在智能电网规划过程中需要对预留物联网采集、传输和线路等资源给予高度重视，在应用过程中注意相关业务的融合。（２）在设计层面上对协议和体系之间的兼容并包给予关注，虽然通过ＴＣＰ／ＩＰ协议把数据包进行整合，但是在接入层面的协议比较分散。所以，在把传感技术、ＦＲＤＩ技术、配网自动化技术等各类协议相互统一整合的时候需要深入研究。（３）在实施层面上要发掘业务的优势，进行相互之间的互补和共享，例如：物联网通信信道和智能电网的功率、控制和电能量采集技术等有效结合，物联网的信息交互共享优势和智能电网辅助、决策系统、人工智能系统相互结合。

每一个物品在物联网中被寻址，这就需要地质，这样就需要更多的ＩＰ地址，ＩＰｖ４在耗尽的时候需要ＩＰｖ６来继续支撑。而且，因为物联网的中断不但拥有自身功能，而且还有传感器和网络接入等功能，频繁的采集数据也需要对安全问题给予重视。

四、结语

虽然现在针对智能电网的解释还没有统一的说法，但是使用现金的通信手段和技术，提高电网的智能应用已经不是幻想，所以，在电网智能化的发展过程中，建立一个高速、安全的ＩＣＴ平台是必经之路。智能电网的物联网领域具有较长的周期性，需要不断提高电网信息化的程度和物联网工作，这样才能使我国智能电网有效、快速的发展，降低成本和电力资源的浪费使用，实现我国社会可持续化发展的目标。

光电复合缆的结构及应用

□尹锋雷江苏宏图高科技股份有限公司

由于光传输和电能传输属于两种不同类型的传输方式，传输过程中也不会发生相互干扰，而光电复合光缆却能同时解决设备用电及信号传输的问题，因而其应用是比较广泛的。

一、光电复合缆的结构

光电复合低压电缆（简称光电复合缆）因其功能的多样性，决定了电缆结构的复杂性，但只要有合理的结构设计就可以更好地实现和满足复合缆的功能，并在符合制造标准的同时降低制造成本，实现效益的最大化。复合缆的结构通常由层绞式结构的缆芯和护层两大部分构成，其中，护层又包括护套和外护层，后者按需要可有可无。

１．１缆芯结构

缆芯是光电复合缆的主要部件，包括了中心加强构件、含松套光纤光单元、填充绳、馈电线，还有包带、内垫层、扎纱及非金属辅助加强部件等部分构成。各主要部件的构成及作用如下：

（１）中心加强件。在缆芯的中间增加一根强度很高单圆的磷化钢丝或不锈钢丝，以增强缆的硬度和强度，目的是用来适合架空敷设方式。如果有必要的话，可以往金属加强构件的外层加制一层由塑料材料制备的保护层。聚合物塑料具有绝缘高电阻及其非常高电压击穿强度等特性符合商业化要求。在把光电复合缆直接接入用户端时，我们必须考虑到使用情况的各种影响因素，中间加强部件应由不含金属的材料组成最好。

（２）馈电线。馈电线作为光电复合缆重要组成的电单元，馈电线的导体截面设计必须根据传送的距离、供电的电压、以及被供电设备、仪器所消耗的功率总和等三者的要求必须合理设计、选择。城市居民区的低压电网供电的

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