面向智能电网的物联网架构分析

张伟ZHANGWei

（西安培华学院，西安710125）

（Xi´anPeihuaUniversity，Xi´an710125，China）

摘要：目前，智能电网和信息产业的发展已经被提升到国家经济发展的战略决策层面，如何利用好物联网技术开发智能电网是电力系统发展中需要解决的重要问题。本文结合物联网的相关技术特征，通过对智能电网的输电、变电、配电和用电四个环节进行需求分析，提出一个面向智能电网的物联网体系结构。

Abstract:Atpresent,thedevelopmentofsmartpowergridsandinformationindustryhasbeenpromotedtothestrategicdecisionlevelofnationaleconomicdevelopment,howtomakegooduseoftheInternetofthingstechnologytodevelopthesmartpowergridsisoneoftheimportantproblemsneedtobesolvedinpowersystemdevelopment.Inthispaper,combinedwiththerelevanttechnologyfeaturesoftheInternetofthings,throughanalyzingthefourstagesoftransmission,substation,powerdistributionandelectricitydemandofsmartpowergrids,aarchitectureofInternetofThingsfacedtosmartpowergridsisputforward.

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：物联网；智能电网；体系结构

Keywords:InternetofThings；smartpowergrids；architecture

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）21-0083-02

0引言

近几年，随着我国电网信息化程度的不断提高，真正实现智能电网一直是我国相关部门的重要课题，但在实现智能电网的过程中仍面临着一些亟需解决的问题，比如如何加强各区域电网骨干网架，提升电网稳定水平，增强电网运行的灵活性；如何建设坚强骨干电力网架，提高电网抵御多重故障的能力；如何完善电力相关企业信息化建设，实现与用户之间的信息互动等，面对这些实现智能电网过程中的绊脚石，只有解决掉这些实际存在的问题，才能真正实现智能电网，而解决这些问题的关键是如何利用好物联网技术开发智能电网，这是因为物联网通过各类信息传感设备，比如激光扫描器、全球定位系统、无线传感器、射频识别等，可将互联网和任何物品相连，实现人与物、物与物之间的信息交互和通信，因此结合物联网的相关技术特征，建立面向智能电网的物联网体系结构是很有必要的。物联网作为一种新型通信网络，已在很多领域取得了广泛的应用，比如物流、安全服务、建筑等，效果良好。

1基于物联网技术开发智能电网概述

目前，智能电网和信息产业的发展已经被提升到国家经济发展的战略决策层面，我国电力系统面临的最重要的待解决的问题就是如何利用好物联网技术开发智能电网。首先电力部门应深刻理解物联网在智能电网管理平台中的应用，意识到把物联网引入到智能电网管理平台是在现有电力通信网的基础上，利用传感器网络扩展物物之间的通信方式，通过减少各个环节的人工参与度，达到提升电网安全系数的目的。同时，将物联网与互联网紧密结合在一起，实现各类网络的互联互通。通过利用物联网建立智能电网，建成的智能电网与现有电网相比，在很多方面都更具优势，比如业务范围更广、抗灾害能力更强、信息交互更快捷方便等。

很多年以来，我国都致力于研究电网通信技术，希望提高电网自动化水平，并取得了一些成绩。因此，我国必须从战略高度重视新一代电力网络的技术升级与设备开发等工作，构建更加安全、可靠、稳定的智能电网平台。

基于物联网建成的智能电网应是一个高度集成的开放式系统，其业务主要包含三个层面，即电源、电网和用户，三个之间是相辅相成的关系，形成一个统一的整体，其应该是电力流、信息流和业务流高度融合和一体化的一个系统，另外该系统具备绿色环保、资源优化、防灾减灾等方面的技术支持。

2面向智能电网的物联网应用框架

现阶段我国的电力通信网在终端的数据采集上还存在很多弊端，大量盲点无法消除，系统自愈和自恢复能力低；服务信息传输无法达到双向控制；系统内部多类信息都是独立存在的，无法全面实现信息共享；尽管系统的部分功能已经实现了自动化，但是由于诸多客观原因的限制，导致系统无法形成一个实时的有机统一体，因此整个电网的智能化程度还有待提高。

正因为现有电网存在太多的弊端，如何构建一个能够面向智能电网的物联网应用框架，使得电网具备全面感知、实时通信的特点，能够清除数据采集盲点，实现信息共享，达到实时监控、双向互动已是当务之急。

从内容上来看，如图1所示，面向智能电网的物联网充分考虑了电网各个环节的应用需求，然后确立了智能输电、智能变电、智能配电和智能用电四大模块，通过分析四大模块的应用需求，构建电力综合信息平台，该平台的作用是对数据进行实时处理分析，统一调配电力资源，实现与用户的信息双向互动，具体的操作步骤是以信息平台数据库为载体，通过采用云计算技术等方法，对海量信息进行有效处理，达到建立信息平台的目的，实现智能电网的内在要求。

针对下层的信息采集和传输，面向智能电网的物联网应用框架在不同阶段表现不一，具体来说：在感知延伸互动阶段，通过各种各样的方式全面的收集电网信息，收集电网信息的方式主要包括近距离通信手段、利用多种标识技术、利用RFID标签等，全面收集了电网信息后，需根据不同环节的不同特点和技术要求，有针对性的对每个环节建立传感网络，同时为了保证信息的准确性，应利用多种近程通信技术采集更多的电网信息，不断完善信息网，进而达到提高信息真确性的目的；在信息传输阶段，新型电网以电力通信网为信息传输通道，传输信息时利用光纤或宽带无线接入方式，从而实现对全网信息的实时监控。

3面向智能电网的物联网分层网络架构

参考物联网基本网络模型，结合不同阶段完成功能和支撑技术的差异，可把面向智能电网的物联网分成感知延伸层、网络层和应用层三层网络体系架构。结构模型如图2所示。

3.1感知延伸层

感知延伸层的监测目标有很多，比如家居对象、电力对象和智能安防等其他对象。其中家居对象是指涵盖家庭水热电表和远程操控的智能家电；电力对象是指涵盖输、变、配、用四大环节中的各项数据，比如用户用电信息、设备状态信息和气象环境信息等；而其他对象主要是指一些短距离通信设备，比如RFID标签、摄像头、传感器等。通过感知延伸层收集到的信息，需要对其进行必要的分类和预处理，然后选用合适的短距离通信手段接入感知终端和互动终端，如此感知数据就出现在了终端设备上，而且还可以实现与用户之间的良好互动。

3.2网络层

网络层包含接入网和核心网两种。首先应通过有效的方式消除各网络之间的差异，把感知终端和互动终端的信息依照数据类别和安全等级分别传至电力接入专网和互联网。电力接入互联网包括多种接入方式，比如太网、ADSL、3G、xPON等；电力接入专网主要包括电力光纤接入网和宽带无线接入网，通过电力接入专网，可有效实现对信息的实时监控、双向互动。

3.3应用层

应用层是在分析智能电网各项业务需求的基础上，建立的电力应用平台。该平台系统通过使用传感手段，在采集大量数据的基础上对信息进行更加完善的管理和控制。此外，由于新型电网与传统电网相比，发生了很多变化，所以应在现有电力应用平台的基础上进行创新，建立新型感知互动平台，实现社会用户和平台之间的感知与互动。主要注意的是必须是在内外网相互隔离条件下连接感知互动平台与电力核心网，其间接互联必须有强有力安全措施保障。

4建立物联网对人类社会生活各个层面影响的效果

建立物联网对人类社会生活各个层面影响的效果如表1所示。

5结论

通过建立面向智能电网的物联网体系结构，可有效解决现有电网条件下阻碍我国实现智能电网的诸多问题，促进我国实现智能电网的步伐。通过建立智能电网，能够提高电网资产利用效率，提高供电可靠性和电能质量，同时对人类社会生活各个层面影响深远，具有巨大的经济、环境和社会效益。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：

[1]龚钢军，孙毅，蔡明明，吴润泽，唐良瑞.面向智能电网的物联网架构与应用方案研究[J].电力系统保护与控制，2011，10.

[2]张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术，2009（13）.

[3]张本利，刘和.物联网在智能电网中的机构框架与应用研究[J].通信管理与技术，2014，12.

[4]王英武，刘肖骢.浅析物联网技术在智能电网发展中的应用研究[J].中国电力教育，2011（03）.

[5]陈欢，王斌.物联网与灰色神经网络在智能电网中的研究[J].价值工程，2011（09）.

[6]饶威，丁坚勇，李锐.物联网技术在智能电网中的应用[J].华中电力，2011（02）.

[7]王广辉，李保卫，胡泽春，宋永华.未来智能电网控制中心面临的挑战和形态演变[J].电网技术，2011（08）.

[8]唐忠，杨春旭，崔昊杨.智能电网关键技术及其与物联网技术的融合[J].上海电力学院学报，2011（05）.

[9]黄鹏.物联网技术的架构与应用[J].计算机科学，2011（S1）.