配電網+物聯網
目前,南方電網公司已經踏上了物聯網應用的探索之路,物聯網成為了公司信息化規劃的重要組成部分。目前,已經在小范圍對物聯網進行了試點研究和應用,例如在智能小區用電管理方面,通過智能插座以及無線組網的方式對家庭用電設備用電情況進行統計,并實現對全屋家電的無線遙控;在高壓變電站,實現了無線自組網的變壓器溫度實時監測,從而減少變壓器因溫度過高引起的故障;基于現實增強技術(AR)的現場作業管理,通過谷歌眼鏡實時進行設備識別和接收設備信息,同時支持遠程技術支援,從而方便班組檢修。同時,還嘗試將物聯網技術與無線專網傳輸、大數據等技術結合,進一步實現電網精細化管理。
電力物聯網可以提供對電網基礎運行業務和企業現代化運營模式的全方位支撐,重點圍繞電力物聯網感知層、網絡層及應用層展開:感知層重點研究統一的信息模型,具體包括統一標識、統一語義、統一數據表達格式、安全防護等,形成相關標準規范,研發系列傳感器、傳感芯片、標準化通信模塊及信息格式轉換設備等。網絡層重點研究并制定統一通信規約,研發標準化通信芯片、無線通信裝置、骨干網通信裝置、標準化接入網關、網管系統等,引入多種融合通信技術,豐富通信手段,解決信息中遠距離可靠傳輸問題。應用層重點研究基于SG-ERP架構的物聯網統一數據模型,實現數據存儲管理及統一服務,開發電力物聯網綜合應用平臺,為現有業務系統及應用服務提供支撐。
首先,電力物聯網實際上是專用網。電力物聯網可用的基層網絡可以有很多種。根據應用的需要可以是電力行業通信專網,也可以是新建的專用于電力物聯網的通信網,在應急情況下就可以部分采用公眾通信網。原則上,電力物聯網只有電力系統才能連進去,電力物聯網的絕大多數信息流只能在電力系統內部流動。其次,電力物聯網往往是受限網絡。物聯網在電力系統中有大量豐富多樣的應用,電力系統不同的應用對信息提出不同的需求。所以,電力物聯網的應用多樣性與承載平臺的通用性之間需要有應用中間件來適配,進行數據過濾、數據挖掘與決策支撐等智能信息處理。物聯網信息對于各種應用是受限的。同時,電力物聯網具有嚴格的用戶身份識別、驗證、鑒權制度,不同用戶享受不同等級的物聯網服務。所以電力物聯網也是用戶受限的。最后,電力物聯網具有高度的安全性和可靠性。由于電力物聯網直接支撐電網業務,所以電力物聯網很大程度上影響著電力系統的安全穩定運行。所以建設堅強智能電網必須要求電力物聯網具有極高的安全性和可靠性。
國家電網公司對物聯網的研究應用。基于“統一規劃、統一標準、統一組織、統一實施”的原則以及SG-ERP總體架構,國家電網公司電力物聯網建設集中了公司系統內電力物聯網核心攻關團隊及優勢資源,進行規劃研究、標準制定、產品開發、產品驗證,并通過建立應用示范,逐步推廣物聯網應用,實現與智能電網的同步建設。
電力物聯網應用
利用物聯網技術,可以提高對配電線路等電網設備的感知能力,并很好的結合信息通信網絡,實現聯合處理、數據傳輸、綜合判斷等功能,提高配電網的技術水平和智能化水平,配電線路狀態監測是其重要應用環節之一,主要包括氣象環境監測、線路微風震動等,這些都需要物聯網技術的支持,包括傳感器技術、智能分析和處理技術、數據融合技術及可靠通信技術。
在配電系統中應用物聯網技術,可提高配電網設備的自動化和數字化水平、設備檢修水平及自動診斷水平,通過物聯網可對設備環境狀態信息、機械狀態信息、運行狀態信息進行實時監測和預警診斷,提前做好故障預判、設備檢修等工作,由于各種原因,電力設備會發生發熱現象,設備各部位溫度表征設備運行是否處于正常運行狀態的一個重要參數,采用無線傳感網絡技術,可實現對設備溫度的實時監控,同樣,物聯網技術可用于電力桿塔或重要設施的全方位防護,通過在桿塔、配電線路或重要設備上部署各種智能傳感器和感知設備,組成多傳感器協同感知的物聯網網絡,實現目標識別、侵害行為的有效分類和區域定位,從而達到對配網設備全方位防護的目標。
我國配電網環境多樣、復雜,自然環境、人為活動都會對配電網線路產生影響。物聯網在這方面的應用主要包括:巡檢人員的定位、設備運行環境和狀態信息的感知、輔助狀態檢修和標準化作業指導等。
電力物聯網發展電力物聯網技術將在智能電網的諸多環節廣泛應用。有些物聯網技術已經被應用,有些還需要加大推廣應用力度。
配電環節是智能電網中一個極為重要的環節,目前已經開展了許多相關的工作。結合物聯網技術,可以更好地實現這些高級應用,提高輸電環節的智能化水平和可靠性程度。物聯網在輸電環節中可以實現具有較大規模的產業化應用。
變電環節是智能電網中一個十分重要的環節,目前已經開展了許多相關的工作,主要是全面開展變電站綜合自動化建設。物聯網在配電網自動化方面的應用主要集中在以下幾個方面:快速故障診斷、隔離和自動恢復供電、無功/電壓控制、配網潮流檢測分析計算等。
電力設備的狀態檢修是工業化國家普遍推行的一種科學的設備檢修管理策略。物聯網技術在配電網現場作業管理方面的應用主要包括:身份識別、電子標簽與電子工作票、環境信息監測、遠程監控等。搭建配電網現場作業管理系統,實現確認對象狀態,匹配工作程序和記錄操作過程的功能,減少誤操作風險和安全隱患,真正實現調度指揮中心與現場作業人員的實時互動。
結合物聯網技術可以研究不同類型風電機組的穩態特性和動態特性及其對電網電壓穩定性、暫態穩定性的影響;提出風電場接入電網的可靠性分析評估方法,建立可靠性模型,開發相應的分析軟件。開發風能實時監測和風電功率預測系統;建立風電機組/風電場并網測試體系;研究風電場繼電保護技術及保護配置方案、定值整定;研究變流器、變槳控制、主控及風電場綜合監控技術、低電壓穿越技術;開發出具有自主知識產權的風電運行、控制、保護等系統,進行產業化推廣應用。聯網技術的應用有助于研究大規模核電、風電和特高壓輸電對系統內抽水蓄能容量規模的要求;研究“三華特高壓同步電網”中抽水蓄能電站的聯網效益,主要分析錯峰、調峰、水火互濟、跨流域補償、互為備用和調劑余缺的能力;研究大型抽水蓄能電站在智能電網功能定位,逐步實現調峰填谷、核蓄互助、風蓄互補,開展大容量蓄能機組直接接入特高壓電網的研究、實現蓄能機組事故備用、潮流調整等功能擴展;研究抽水蓄能電站的智能調度運行控制技術,依靠自主創新,開發研制抽水蓄能電站關鍵設備,包括計算機監控、調速、勵磁、變頻器等,并投入示范應用;初步研究蓄能機組跟蹤風電功率變化的功率調節技術,在風蓄互補系統中發揮更大作用;制定滿足電力系統需求的蓄能機組機網協調和輔助服務等技術標準。深化抽水蓄能黑啟動功能研究,200MW及以上蓄能機組帶地區小負荷孤網運行可靠保證。物聯網技術同樣有助于開展鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池的模塊成組、智能充放電、系統集成等關鍵技術研究;開展智能電網中儲能電源規劃設計和運行調度技術的研究;逐步開展儲能技術在智能電網安全穩定運行、削峰填谷、間歇性能源柔性接入、提高供電可靠性和電能質量、電動汽車能源供給、燃料電池以及家庭分散式儲能中的應用研究和示范。加強大型壓縮空氣儲能等多種蓄能技術的研發,在重大技術突破的基礎上開展試點應用。 來源:智能電網