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(guó)家電網(wǎng)有限公司2019年“兩會(huì)”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(dòng)化、互動(dòng)化方向發(fā)展的過(guò)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(kāi)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(guó)網(wǎng)科技部牽頭，實(shí)施了由國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)的國(guó)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(kāi)展智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)示范工程試點(diǎn)建設(shè)。該工程是對(duì)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(guó)家智能電網(wǎng)管理物聯(lián)網(wǎng)
應(yīng)用示范工程
建設(shè)時(shí)間：2012年1月到2013年12月
參與單位：國(guó)家電網(wǎng)原物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心及國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)下屬智芯公司、億力吉奧、國(guó)電通公司等單位
建設(shè)區(qū)域：包括國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域11個(gè)省（自治區(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(gè)環(huán)節(jié)，涵蓋輸電設(shè)備及線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸電線路無(wú)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(dòng)汽車充換電設(shè)施及運(yùn)營(yíng)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(cè)等七個(gè)領(lǐng)域。
【項(xiàng)目檔案】
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)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(chǎng)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(wú)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(jì)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(gè)環(huán)節(jié)的信息感知深度和廣度，為實(shí)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(dòng)化、互動(dòng)化的特征，決定了傳統(tǒng)電網(wǎng)需要在各個(gè)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(shí)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(huì)形成一個(gè)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。”國(guó)家電網(wǎng)原物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心主任李祥珍說(shuō)。
隨著新型傳感技術(shù)的問(wèn)世、通信關(guān)鍵技術(shù)的攻克，以及大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)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(duì)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(shí)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。”國(guó)網(wǎng)設(shè)備管理部處長(zhǎng)呂軍說(shuō)。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(guò)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(shí)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(lái)，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(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的重要技術(shù)手段。電網(wǎng)智能化將成為拉動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，甚至整個(gè)信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力，并將有力推動(dòng)其他行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，進(jìn)而提高我國(guó)社會(huì)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(guó)家智能電網(wǎng)管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程是對(duì)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(xiàng)智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)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(dòng)能力，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
示范工程在智能無(wú)線傳感器、高**射頻識(shí)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(wú)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(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果，申請(qǐng)磚利55項(xiàng)，其中發(fā)明磚利14項(xiàng)，軟件著作權(quán)7項(xiàng)，發(fā)布國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)。
實(shí)踐證明，物聯(lián)網(wǎng)已成為智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化三大特征的重要支撐技術(shù)。示范工程的實(shí)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(dòng)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(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)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(huì)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(shí)間上的互補(bǔ)性，實(shí)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(wú)線傳感器技術(shù)交互信息，實(shí)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(shí)現(xiàn)具備開(kāi)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(shí)時(shí)性、高靈活性和高可靠性的要求。
山東長(zhǎng)島間歇式可再生能源海島電網(wǎng)示范工程通過(guò)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(tái)，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(kāi)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(cè)系統(tǒng)示范工程采用模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸變電設(shè)備智能評(píng)估診斷系統(tǒng)與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；提出并設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)之間的共享和統(tǒng)一管理、分析問(wèn)題。
福建輸電線路無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)示范工程基于無(wú)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(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了能夠應(yīng)對(duì)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(shí)現(xiàn)了無(wú)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(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)地面測(cè)控系統(tǒng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。
遼寧輸電線路無(wú)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(wú)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(wú)人直升機(jī)自主控制器，**提出針對(duì)特殊地理環(huán)境應(yīng)用的無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制方法體系，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人直升機(jī)的全自主飛行。該項(xiàng)目還發(fā)明了一種機(jī)載抗干擾實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，以及基于視覺(jué)的輸電線路自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)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(wú)人直升機(jī)輸電線路自主跟蹤問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人直升機(jī)自動(dòng)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(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩大類共13種傳感器，綜合應(yīng)用于配網(wǎng)設(shè)備，實(shí)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(xiàng)目結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，提出了各種傳感器優(yōu)化配置模型，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行工況的全景監(jiān)測(cè)和綜合判斷。
此外，項(xiàng)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(wú)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(cè)，實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為監(jiān)測(cè)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(xiàng)目解決了傳統(tǒng)手段難以滿足當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的問(wèn)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(dòng)汽車充換電設(shè)施及運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)示范工程通過(guò)在動(dòng)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(shí)現(xiàn)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)力電池實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、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(shí)別設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的性能監(jiān)測(cè)、巡視維護(hù)等應(yīng)用。電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)通過(guò)“三網(wǎng)”（智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、交通網(wǎng)）技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車用戶跨區(qū)域全覆蓋的“三同”（同網(wǎng)、同質(zhì)、同價(jià)）服務(wù)的智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式。同時(shí)，電動(dòng)汽車也能在不使用時(shí)向電網(wǎng)反向輸電，兼具儲(chǔ)能功能。
北京智能小區(qū)項(xiàng)目和江西用電實(shí)證項(xiàng)目均提出居民客戶的雙向互動(dòng)用電及相應(yīng)的用電激勵(lì)政策方案和居民用電空調(diào)負(fù)荷自動(dòng)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(xiàng)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(shí)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(xiàng)目采用關(guān)聯(lián)事件并發(fā)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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。
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