2 面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案

 

    2.1 面向智能電網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案

 

    面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其目的首先在于提高電力系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化與自動(dòng)化程度。這類應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)主要依托于物聯(lián)網(wǎng)末端的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用場(chǎng)景主要包括高壓輸電線路、變電站一、二次設(shè)備尤其是一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)等應(yīng)用，通過(guò)對(duì)線路與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)感知及趨勢(shì)預(yù)測(cè)，提高電網(wǎng)的安全水準(zhǔn)，降低電網(wǎng)的運(yùn)行成本；也包括像配電網(wǎng)自動(dòng)化及用電信息采集等電網(wǎng)需求側(cè)通信的應(yīng)用。由于以上這些應(yīng)用對(duì)通信的實(shí)時(shí)性要求不高，而通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，非常適合采用低成本、低功耗和小型化的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)自主形成一個(gè)多跳網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物與物之間的直接通信。節(jié)點(diǎn)的較高密度分布使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠滿足一定的精度要求。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集的信息數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，由于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理和控制模塊、通信模塊和供電模塊等，因此可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類，選擇合適的預(yù)處理方式，對(duì)視頻信息、氣象信息、線路及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行集中分類和數(shù)據(jù)融合，這樣可以大大減少數(shù)據(jù)通信量，減輕網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)負(fù)擔(dān)，減少節(jié)點(diǎn)能量消耗。但由于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的處理能力有限，它所采集的數(shù)據(jù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只能進(jìn)行粗粒度的處理，因此信息數(shù)據(jù)必須傳至智能電網(wǎng)ICT 分析處理平臺(tái)進(jìn)行細(xì)粒度的處理分析，根據(jù)處理情況發(fā)送命令，做到故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。

 

    圖3 是一種適用于智能電網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的傳感網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。底層為部署在實(shí)際監(jiān)測(cè)環(huán)境中的傳感器、智能終端、RFID 標(biāo)簽等輸入、輸出實(shí)體，向上依次為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，最終連接至智能電網(wǎng)ICT 平臺(tái)分析處理系統(tǒng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)利用感知延伸終端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集輸電、變電和配電環(huán)節(jié)中的設(shè)備狀態(tài)信息、線路狀態(tài)信息、氣象環(huán)境信息和配用電一體化信息，將采集的數(shù)據(jù)匯聚至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將分類預(yù)處理后的數(shù)據(jù)信息傳至接入網(wǎng)，進(jìn)而統(tǒng)一進(jìn)入電力通信核心網(wǎng)。傳感數(shù)據(jù)通過(guò)電力通信專網(wǎng)發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行信息的統(tǒng)一分類、分析和處理，數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后由ICT 平臺(tái)發(fā)出相關(guān)指令，按相同方式逆向傳輸至終端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障處理。

 

    

    圖3 面向智能電網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的傳感網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

 

    2.2 面向智能用電的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

 

    智能電網(wǎng)的用戶除了包括居民用戶、工商業(yè)大用戶等傳統(tǒng)型用戶外，還將包括電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)等新型用戶。

 

    在傳統(tǒng)型用戶的智能用電物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中主要的連接對(duì)象是用戶的智能雙向電表。電網(wǎng)企業(yè)根據(jù)用電性質(zhì)與場(chǎng)合的不同選用不同功能的智能雙向電表，對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、竊電檢測(cè)等多種應(yīng)用（如表2 所示）。通過(guò)智能雙向電表終端設(shè)備的引入，全方位采集用戶用電信息，實(shí)現(xiàn)從大用戶到普通居民用戶的全方位負(fù)荷監(jiān)測(cè)與管理。智能電表通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)、電力線載波通信（PLC）或現(xiàn)場(chǎng)總線，再通過(guò)電力接入網(wǎng)和傳輸網(wǎng)，將電表數(shù)據(jù)上傳至用電信息采集等應(yīng)用平臺(tái)。

 

    

    表2 智能電表監(jiān)測(cè)對(duì)象一覽表