物联网及其在智能电网中的应用

② 输电
① 发电
输电环节: 线路监控、视频监控……
移动通信网络
供电企业
Portal CRM
变电环节: 设备巡检、视频监控……
变电站
配电环节: 配网自动化、设备监控……
⑥ 调度
⑤ 用电
用电环节: 远程抄表、客户关怀……
③ 变电
④ 配电
物联网助力电厂生产设备的全程监控
电厂的生产设备采用并联结构，每条生产线路上都进行了相应的 编号，当某一路设备出现故障时，如线路电压的不稳定，炉膛压 力异常情况，希望通过采集器采集到的各种数据，如有功功率， 主蒸汽等数据，经判断后将必要的预警和报告信息准确发送至相 关负责人。通过电厂生产监控系统，协助电厂从定时的人工监控 转变为全时的自动监控。
物联网及其在智能电 网中的应用
2010年10月
目录
世界进入物联网时代 智能电网与物联网 国家战略，利国利民
物联网的概念
1999年美国麻省理工学院（MIT）首次提出物联网的概念
ITU2005年的年度报告：信息与通信技术的目标已经从任何时间、 任何地点连接任何人，发展到连接任何物体的阶段，而万物的连接 就形成了物联网。 我们对物联网认识：对物体具有全面感知能力，对信息具有可靠 传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。
成立“智能电网 （SmartGrid）欧 洲技术论坛
2005年1月17日
制定《欧洲未来电网的愿景和战略》 《战略研究议程（SRA)》 《欧洲未来电网发展策略》
2006年5月18日
目录
世界进入物联网时代
智能电网与物联网
智能电网是物联网应用的具体实现 智能电网信息化应用简介
国家战略，利国利民
物联网在智能电网各个环节的应用
•第三阶段(2016年-2020年)引领提升阶段 预计投资1.7万亿元，其中特高压投资2500 亿元。 将全面建成同意的坚强智能电网， 技术和设备达到国际先进水平。届时，国 家电网公司优化配置资源能力将大幅提升， 清洁能源装机比例将达到35％，分布式电 源实现即插即用, 智能电表普及应用。
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国外智能电网的发展历程
实现多通道(HTTP、UDP、短信、 WMMP…)信息自适应；平台依据信息性 质确保各种信息以适切的形式(文件、短信、 语音…)准确地被发送。
平台得以依据数据、信息的优先级做流量
流消量息管识理别
协议分析
控制，并且提供非正常事件特殊数据应急 响应机制。
电网与用户实时交互体现人性化的互动服务
电力服务部门承担着电力用电查询与咨询、业务受理、故障报修、投诉举报、欠费催缴 、主动通报、客户回访、生产流程辅助管理等大量工作。中国移动提供了移动客服平台 ，可以基于短信、语音等方式，为客户提供高效、优质的互动沟通渠道。
美 国
1998 EPRI提出“复杂 交互式网络/系统” （CIN/SI）
2003
DOE发布 Grid2030
2002 EPRI提出“IECSA” 及后续智能电网 （IntelliGrid)
2004
2005
DOE与NTL发起 “现代电网”(MGI)
2009
奥巴马将“智能电 网”提升为美国国 家战略
DOE启动 Grid2030
物联网管理中心
（编码、认证、鉴 权、计费）
3G网络
物联网信息中心
（算法库、样本 库、信息库）
4G网络
RFID 读写器
M2M 终端
传感器网关
传感器网关
物联网 感知层
RFID标签 传感器 摄像头
传感器网络
传感器网络
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物联网感知层
感知层是实现物联网全面的感知的基础 包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传 感器和M2M终端、传感器网络和传感器网关等 要解决的重点问题是感知和识别物体，采集和捕获信息 要突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力，解决低功耗、小 型化和低成本的问题
❖ 电厂生产监控场景 状态告警
监控平台
对生产数据进行 判断分析，诊断 是否出现设备异 常，将必要的预 警和故障信息发 至相关负责人
电厂设备监控
监测电厂设备运 行状态，采集有 功功率，主蒸汽 等重要生产数据
生产系统监控界面
监控系统的实景数据
实时预警，安全生 产—— 为某大型火电企业提 供生产实时监测方案， 能够对即将出现的故 障进行自动报警，加 快电厂对事故灾难的 反应速度，减低了可 能造成的损失的机率。
移动通信具有有线通信无法比拟的特性
有效满足一些特定行业随时随地传递 和处理信息的需求
移动性
解决我国广大偏远农村地区的有效覆 盖
广域 覆盖
部署快 速灵活
满足工作人士随时随地收发邮件，签 发文件，处理公务的需求；
满足随时随地了解库存，查询市场行 情，完成商业交易；
……
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物联网应用层
将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决 方案集，提供物物互联的丰富应用 物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经 济和社会发展具有广泛影响 关键问题在于信息的社会化共享和开发利用、以及信息安全的保障
领先企业引领关键应用的产业化突破是这个阶段的关键，这个阶段的成功与否对产 业发展的前途至关重要。
目录
世界进入物联网时代 智能电网与物联网 国家战略，利国利民
建设物联网，将影响人类社会生活的各个层面
❖ 家庭生活
各种终端设备实现智能化的“交流”， 个人家居生活将变得更加舒适和方便
❖ 学习
学校范围的扩大，使世界各地的人们 都能享受到与在校生一样的教育服务
❖ 工作
机器对机器通信的广泛应用将进一步 将人从工作环境与工作地点的束缚中 解放出来，极大程度上提升执行效率
❖ 方案应用实景
物联网让输电线路可视可控
太阳能供电
场景一：
视频监控：采用定时图片压缩传输。
工作原理：监控数据定时传输。发送现 场截图的条件是根据探测图像现场信息 异常或者收到远程指令控制触发，激活 视频图片采集和传输。
场景二：
视频监控：终端侧进行数字化视频 压缩。
工作原理：可定时传输数据，实时 传输视频信号。在监控中心对视频 数据进行分析和告警
在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用
共同点:
融合各种信息技术，突 破互联网的限制，将物 体接入信息网络，实现 “物联网”
在网络泛在的基础上， 将信息技术应用到各个 领域，从而影响到国民 经济和社会生活的方方 面面
未来信息产业的发展在 由信息网络向全面感知 和智能应用两个方向拓 展、延伸和突破。
国家电网将分三个阶段推进坚强智能电网 的建设，总投资预计将超过4万亿
•第一阶段(2009-2010年)规划试点阶段 预计投资5500亿元；重点开展坚强智能电 网发展规划，制定技术和管理标准，开展 关键技术研发和设备研制，开展各环节的 试点。
•第二阶段(2011年-2015年)全面建设阶段 预计投资2万亿，其中特高压电网投资 3000亿元；将加快特高压电网和城乡配电 网建设，初步形成智能电网运行控制和互 动服务体系，关键技术和设备实现重大突 破和广泛应用。
物联网让配电网络更智能
❖配电网自动化场景
配电网络实时监控：可以对变压器的各相电表 电度量、大用户用电情况等信息进行监视
• 故障区段快速定位：可以通过分析配电终端监
配变终端监视控制
控器上传的信息，来判断故障区域
• 隔离故障与非故障区段：可以及时发现存在故
障的设备点，并基于配变控制终端实施远程控
制操作，进行故障区段与非故障区段配电网的
统联接。 M2M终端监控管理系统负责接收配网设备上传的业务
数据和网络管理数据。业务数据也可通过移动数据终端接收后，
直接上传到应用中心系统。
监控装置
物联网让变电设备巡检更便捷
电力设备、杆塔上安装RFID标签，RFID标签就像身份证一样，记录其一切信息，包括编 号，建成时间、日常维护、修理过程及次数，此外还可以记录杆塔相关地理位置和经纬 坐标，以便构建基于GIS的电力网分布图。根据基于GIS的电力网分布图来查看设备、杆 塔分布，以便快速确定问题杆塔的地理位置。为巡检人员提供有效的标示信息。
卫星定位巡检终端 •射频识别（Radio Frequency Identification， RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触 式自动识别技术（以下通称RFID技术）。RFID 标签具有体积小、容积大、寿命长、可重复使 用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移 动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。
全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。
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各国对于未来信息化战略，都以不同的概念 向物联网发展
中国：2009年8月 感知中国
美国： 2008年底 IBM向美国政府提出的”智 慧的地球”战略
强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施 欧盟：2009年6月 物联网行动计划
具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全 日本： 2009年8月 i-Japan战略
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物联网网络层
各种通信网络与互联网形成的融合网络，被普遍认为是最成熟的部 分 除网络传输之外，还包括网络的管理中心和信息中心，以提升对信 息的传输和运营能力 是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知 层的结合，向上与应用层的结合
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网络层
——移动通信网是最有效、最具优势的物 联网传输载体
对我国启示
依靠技术革命，调整产业结构，转变经济增长方式，应对世界新技术革命的挑战
学习和借鉴发达国家的各种泛在网络战略，进一步推进信息化战略，在下一轮信息化革命中占 据制高点
物联网的体系架构
物联网 绿色农业 工业监控 公共安全 城市管理 远程医疗 智能家居 智能交通 环境监测
应用层
物联网 网络层
2G网络
此后，研究机构、制 造商、IT服务商等， 纷纷与电力运营商合 作，退出自己的智能 电网解决方案并开始 试点。
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008 2009 2010
联盟第五次框架 计划（FP5）
1998年1月1日
欧 洲
此间，不少项目开始实施并达 到预期效果
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终端故障 管协消议息分识理析别
终端出现故障时，平台针对终端状态进行 确认以利故障排除；平台并且提供程序空 中下载更新，大幅提升终端维护的效率。
WMMP协议
电力用户集中 抄表平台
流信 识量息 别控制
平台于信息通道主动识别终端所发出的信 息，并且予以处理，不会影响业务数据正 常传输。
信消息息识别 自适应
无线网络
隔离
• 快速恢复供电的功能：对于监测到的跳闸等异
常状态，可以快速实施远程合闸动作。
后台管理平台
方案详解：
1.配网自动化终端由配网设备和移动数据终端构成，采用
RS485/232接口和配网设备连接，将相应监控数据通过GPRS网络
传输到M2M终端监控管理系统。
2.应用中心系统采用专线或隧道的方式，与M2M终端监控管理系
❖ 社会活动
多媒体通信环境将大大方便人们的社 会交往
我国物联网发展战略路径的建议
普遍应用阶段
在全国城乡建立与经济和社会发展需求相
信
适应的普遍信息服务体系，建成完善的物
息 化
普遍应用阶段 联网产业链和产业布局，确立中国在全球
水 平
物联网产业发展中的核心地位。
技术成熟，应用普及，国际竞争
规模应用阶段
技术演进，应用深化，产业融合
关键应用阶段
技术创新，应用驱动，格局形成
规模应用阶段 随着技术的演进，进一步扩大物联网信 息化应用的深度、范围和规模，显著提 升物联网应用的信息化份额，形成物联 网产业与传统产业融合互动的发展格局 。
关键应用阶段 以相关行业的领先企业为龙头，探索工业信
产业竞争力 息化、农业信息化和社会信息化中的关键应 用，以应用创新拉动技术创新，初步形成合 理的产业格局和产业价值链。
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应用层
——智能电网是未来物联网的典型应 用
电力 + 信息基础设施
感知、传输、处理在智能电网中无处不在
感知
传输
处理
来源：Elster
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目录
世界进入物联网时代
智能电网与物联网
智能电网是物联网应用的具体实现 智能电网信息化应用简介
国家战略，利国利民
我国智能电网的建设总体情况
中国智能电网总体目标 “中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨 干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信 息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先 的坚强智能电网。”
基于物联网的用电信息采集互动服务
实时采集电表运行指标给抄表平台，实现对电表的实时计费管理，真正实现对最终用户用 电量调度管理。
电力远程抄表终端
M2M平台
终端接入 管理
基于运营商的独特性，平台得以经由 WMMP在终端接入时就实现终端接入管理， 确保终端在线的安全性及可靠性。
终管消端息信识息理别
平台对于终端的基本信息、实时状态及历 史记录进行实时管理，并且提供在线信息 维护功能。