浅谈智能电 中的物联 技术应用与发展

1.1 源侧的应用
物联 技术在电源侧的应用主要体现在传感器应用及对发电机实时状态监测，主要分成传统电源和分布式电源两个部分的应用来阐述，其中通信一般依靠工业以太 来实现。
对于传统电源方面，物联 技术可以应用于对发电设备进行远程故障诊断，文献设计了发电设备远程监测系统，能够检测发电机组的实时情况，并根据机组的异常情况查找故障原因。
对于分布式电源方面，物联 技术可以对风能、太阳能等新能源发电进行监测和调节，从而使新能源更好的并 接入和运行。在光伏发电方面，文献可以实现对偏远地区的光伏系统进行监测和控制。文献除了可以实现光伏系统的监测，还可以实现对光伏系统中功率点的跟踪。在风能发电方面，由于风电场具有单机数目大、分布地区广且大的特点，因此需要长时间频繁维护。若将物联 技术应用于风电场组 ，则可以大大降低其运营维护的成本，文献提出了基于物联 的风电机组状态视频监控系统，可以监视设备运行状态。文献利用物联 中的深度学习模型实现预测和诊断风力发电的故障，能够提高风力发电机组的运行可靠性并减少成本。
总而言之，在电源侧物联 可以加快新能源的发展，规范新能源的并 和运行，但目前基于物联 开发出的这些监测系统仍存在系统不够完善、故障率较高的问题，且在通信方面，由于分布式电源具有随机性、点多面广等特点，可能会造成实时数据采集负担、远程监测数据滞后等问题。因此，物联 在电源侧的应用需要改进的是加强监测系统系统的可靠性以及系统的数据传输和处理能力。
1.2 侧的应用
传统物联 技术在输电侧的应用主要体现在对输电线路状态的监测及线路检修管控，其中通信一般依靠专用通信 (光纤 络)或通用分组无线服务(General Packet Radio Service, GPRS) 络。物联 在输电侧的应用可以解决目前监测系统存在的运行维护费用高、数据传输率低等问题，从而提高输电效率。
对于输电线路的通信方面，目前基于物联 技术的各种监测系统的区别在于数据采集的方式不同或传输的通信方式不同。文献通过对不同物联 通信技术的组合，从而实现对长距离输电设施的信息传输和监控。对于高压线路的监测方面，文献实现了高压输电线路的在线监测，通过对高压线路的参数测量，提高了其通信稳定性，但仍存在电磁干扰、防潮、防雷以及各种自然环境等防护问题。对于输电塔的保护方面，文献设计了输电塔保护系统，可以实现对高压骨干输电塔的故障分类、定位和预警。
 
在变电侧的应用主要是对变电站电气信息、状态信息和操作信息进行监控预警，一般通过光纤或工业以太 进行通信。
在变电设备监测方面，物联 的应用可以解决传统变电设备监测装置相互独立、数据无法共享、计算负荷分配不均及不具备故障初步诊断功能的问题。文献均实现了对变电站内主要变电设备的实时监测和对存在的故障隐患进行 警和预警，文献针对智能变电站设备提出全景信息建模方案，提高了设备性能。文献通过计算传感数据的可信度，可以防止异常数据导致变电设备的故障。文献利用红外图像与可见光图像配准方法，实现对变电设备异常状态监控。文献设计了基于工业物联 的高速监控系统，实现远程可视化。在变电站通信方面，对传感器 络进行设计，实现了变电站数据智能分析、远程控制的功能。
在配电侧的应用包括对设备提供智能管理，对电力设备的运行状态进行监测，支撑配电自动化的实现，目前配 自动化中的通信主要是依靠光纤，没有条件的地方则主要依靠 GPRS 无线公 。
在设备状态监测方面，物联 技术可以对配电 中的设备运行状态、运行环境状态进行监测，有助于提升电 运行水平。对于目前输变配电设备监测存在人工定期检测作业方式效率低、人工监测方式存在监测不到位的问题。实现了对输变配电设备状态的在线运行监测和智能管理，比传统监控方案更能确保设备信息感知与监控之间的信息可靠交互。在配电自动化方面，利用云计算实现了配电自动化，提高了 络的带宽及减少延迟。将物联 技术应用于主动配电 络，提高主动配电 络的效率和可靠性。
总而言之，物联 技术的应用有助于提高 侧的运维水平和智能化程度，提高了智能变电站的运行管理水平，实现灾害的实时监测和预警。但物联 技术在输电侧应用仍存在通信传输速率较低以及信息在传输过程中被遮蔽等问题；在变电侧的应用存在设备之间电磁干扰以及传感器选择和安装等问题；在配电侧的应用存在监测系统数据准确率较低的问题、复杂采集 络的控制问题，以及智能终端选型、投资布点的问题。因此，物联 在输电侧应用需要改进的是加强对气象等影响因素的监测和提高数据实时传输的效率；在变电侧应用需要改进的是传感器的配置，以及解决通信干扰的问题；在配电侧应用需要改进的是监测系统的通信问题，提高系统的传输效率和准确性以及配 智能设备布点的合理规划。
1.3 荷侧的应用
物联 在负荷侧的应用显著是低压抄表方式的转变，除此之外，物联 可以实现在用电管理、用电方面的应用，进一步推动了智能家居、智能建筑方面的发展。
 
在智能用电服务方面，智能用电服务系统是智能电 建设在用户侧的重要组成部分，物联 技术有助于提升电 与用户的互动，提升用户的生活质量，建了双向互动服务总体构架，实现电力流、信息流和业务流的双向互动。设计了一种基于多种通信方式混合组 的智能用
电服务系统，也有效地提升了电 和用户的互动。利用 ZigBee 技术进行用电信息采集，针对用户不同的用电特点，为制定节能方案提供有力支持。
在智能家居、电动汽车方面，设计了基于实时电价的智能用电系统，还能达到平稳的电
力负荷、提高能源利用的效果。在智能家居方面，设计了一个基于 B/S 架构的物联 智能家居系统，实现对智能家居系统的应用。用物联 实现楼宇智能化。但物联 在用电侧的应用仍存在数据采集的效率问题。设计了智能低成本家庭自动化系统，可以实现家庭用电监控计量以及在线计费。
在电动汽车方面，物联 技术也促进了电动汽车充电技术的发展。设计了充电导航路径选择模型，可以为电动汽车出行者制定快捷方便合理的充电导航路径。文献[52]提出一种物联 架构，有助于电动汽车智能充换电服务 络的运营。
由此可见，物联 技术能有效提升负荷侧的用电效率和用电管理水平。但是，物联 现有应用存在用电数据挖掘不够用电信息等问题，因此，物联 在负荷侧应用需要改进的是进一步对用电数据进行深入挖掘，从而获取有价值的用电信息，以实现应用。
综上可知，传统物联 技术在电 的源侧、 侧和荷侧三方面都有不少应用，随着物联 技术的不断发展，未来其应用场景也会更加丰富。
2 电力物联 关键技术
物联 三个关键技术是物联 整体架构的重要组成部分，三者是各类应用环节的技术基础，为物联 中数据的传输作了重要支持。传感器作为数据获取的源头，通信技术组成了数据传输 络，边缘计算提高了数据的传输速度，云计算是数据处理和管理的平台，从而使海量的电力数据在泛在电力物联 中变得更加可靠，实现电力数据的综合应用。
三个关键技术的交叉应用，也为物联 在智能电 中的应用提供了更大的空间。传感器与边缘计算的结合，可以及时处理和分析更靠近生成数据源的数据，使数据处理变得分散，从而降低数据的延迟和管理成本。传感器与 LPWAN 技术等先进通信技术的结合，有利于分布式电源的运维，可以解决风电场范围广大且分布稀疏导致的运维成本高的问题。通信技术与云计算的结合，提高了通信的质量和计算量，从而提高了 络优化的效率。物联 三个关键技术使物联 具备了控制功能、传输采集通信、智能化边缘计算等性能，从而使得物联 的通信对象范围得到拓展和扩大,将原有的人与人的互联转化为人和世界万物的联系。
 
2.1 传感器方面
传统传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并按一定规律变换后输出，典型的器件有电阻应变式传感器、电荷耦合器件、霍尔传感器等。随着传感器不断发展，具有信息处理功能的智能传感器占据较大的应用空间，智能传感器也是物联 获取外界信息的重要途径。与传统传感器相比，智能传感器具有高精度、高可靠性、自适应强等优势。
目前，小微智能传感器是传统传感器的发展方向，小微智能传感器是传统传感器与微处理机相结合的产物，也称为巨磁阻传感器(Giant Magneto Resistance, GMR)，具有采集、处理、交换信息的能力，因其具有的特低功率、便于安装、抗干扰等特点使智能电 透明化运行成为可能。因此，可以利用小微智能传感器解决传感器在物联 中的应用瓶颈，例如将小微智能传感器应用于物联 的感知层，实现智能电 的大数据测量和收集，进一步拓展传感器在物联 中的应用范围。小微智能传感器作为透明电 重要的单元，仍存在电压测量、功率较大等问题，其未来将要突破的瓶颈是自行实现能量的补给以及电压测量的问题。
除此之外，物联 技术在智能电 中的应用还有无线传感 络，它通过节点内置传感器进行采集和处理 络覆盖区域中的目标信息[55]。无线传感器 络具有自组织性、抗干扰能力强等特点，它能为物联 带来传感、互通和驱动的高性能。但无线传感器 络也存在一定的缺陷，首先不同应用场合下无线传感器 络的结构和协议不同，需要设计相同的标准接入到电力通信 ；其次无线传感器 络在电 中会受到电磁干扰，可能会导致数据采集和传输过程中出现失误，需要完成电磁兼容的可行性设计；无线传感器 络节点需要持续的能量供应，若将小微智能传感器与无线传感器 络相结合，从中可以挖掘小微智能传感器在智能电 中可能的应用点。目前，无线传感器 络已经开始逐步应用于智能电 的数据收集的场景中，如无线自动抄表、远程系统监控、设备故障诊断等。
2.2 通信方面
传统物联 中一般针对距离的远近采用不同的通信技术，在局域 的场景中，一般采用短距离无线通信技术如 WIFI、蓝牙等，具有易部署、功耗低、速率高的特点，但应用距离有限。在范围较广的连接中，可以采用移动蜂窝 通信技术如 3G、4G，虽距离远、覆盖广、速率高，但功耗大、成本高。除此之外，传统物联 还存在多种通信技术的融合问题。针对传统物联 通信技术功耗与距离无法兼容、信号串扰等问题，未来通信技术将向高传输速率、低功耗、远距离、减少干扰等方向发展。其中具有代表性的未来通信技术有：宽带载波、5G、低功耗广域 络(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)等。
2.2.1 宽带载波通信技术
宽带载波通信技术采用先进的正交频分复用技术 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)，即一种通信编码技术，利用覆盖范围广泛的电力线作为高速数据通信的载体，可以免布线、低成本地实现用户的数据终端接入宽带通信 络。相较于目前的窄带载波技术而言，宽带载波拥有***核心优势：高频点、远离电力线干扰；多载波、自动规避干扰；高速率、减少通信延时。宽带载波通信技术可以解决多台变信号串扰问题，可以更好地支撑智能用电。除此之外，宽带载波通信技术可以为智能配电 中信息采集等场景提供高速可靠的信息通道。若将其应用于城区的中压电缆，可以满足配电系统中海量数据的传输要求，解决通信速率较低的问题。
2.2.2 5G 通信技术
5G 是实现物联 的关键技术，可以解决海量无线通信需求，将采用包括大规模天线阵列、超密集组 、新型多址、全频谱接入和新型 络架构在内的一组关键技术，以满足各种场景的差异化需求，文献对此提出了应用于 5G 大规模物联 连接的 络框架。低功耗宽连接和低时延高可靠场景主要面向物联 业务，是 5G 新拓展的场景，解决传统移动通信不能很好地支持物联 及垂直行业应用的问题。5G 系统具有很高传输速率、超大容量带宽、低延时低功耗的点对点传输等特点。可以应用于分布式电源发电状况的监测，提高能源的利用率；电缆的状态评估，有利于发现和预防故障发生；无人机巡检输电线路，可以拍摄更多更高清的图片视频，提高巡检可靠性；还可以应用于智能变电站、变电站机器人、配电自动化等场景。
2.2.3 低功耗广域物联 (LPWAN)技术
LPWAN 可以优化物联 应用中的 M2M 通信场景，是以星型 络覆盖，支持单节点覆盖可达 100 km的远程无线 络通信技术。LPWAN 的特点在于覆盖远、功耗低、低带宽以及可以使用非同步通信。LPWAN 在 络配置方面有很大的灵活性，可以支持定位服务和移动对象，并具有抗干扰的能力。LPWAN 可以应用于源 荷互动、电气设备温度监测、配电故障指示器等，还可实现包括发电厂、变电站、电动交通基础设施、分布式发电运维、环境监测等能源互联 业务的海量小数据连接需求。
2.3 云计算方面
云计算技术。云计算利用 格计算将多个计算机实体集成到一个强大的计算系统中，并通过相关技术将计算能力分配给用户。与传统计算模型相比，云计算具有高速互联 传输能力、接近无限存储和计算能力强大等优势。可以将云计算应用于电 调度、电 信息通信、电力数据存储等，实现海量数据的存储和处理以及处理平台的统一管理和弹性扩容
2.3.1 智能电 调度系统
随着智能电 的建设，电 结构变得越来越复杂，规模也越来越大，为了对电 进行实时监控和调度。如何对大量智能监测终端所产生的大规模运行数据信息进行实时可靠的采集、传输、存储和管理就显得十分必要。
在电 调度运行分析的过程中，以云计算为核心，以统一模型的数据库为依托，采用相应的服务总线技术，把分布在各个局站的调度子系统的数据和功能，用系统结构化的架构整合在一起，构建具有实时性强、可靠性高的电 调度云计算平台。从而实现对不同的调度实现数据共享，支撑支持系统的运行，满足大计算量应用的需求。以及对大规模信息数据可靠的存储和管理。
2.3.2 电 大数据分析平台