物联网技术在电网工程施工管理中的应用研究
​王普强
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​王普强,. 物联网技术在电网工程施工管理中的应用研究[J]. 电网技术研究,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.157157.
摘要:
电力物联网是建设能源互联网的重要支撑,对促进国家能源结构变革、实现源网荷储的智能协调优化、提升用户用能体验至关重要。然而电力物联网建设处于起步阶段,有必要对相关技术的创新发展进行研究,寻找电力物联网关键技术突破点并探索高效的创新路径。电力物联网关键技术包括新型设备研发、平台互操作技术、海量数据处理技术、网络安全和新一代人工智能技术。5G通信技术与电力物联网的深度融合及应用场景。提出一种适用于电力物联网的无限通信接入技术,实现通信底层技术与电力业务的融合。这些文献从技术应用场景的角度分析了许多关键技术在电力系统的应用,但随着现代信息技术的飞速发展,信息技术的种类、应用场景都在发生变化,此外电力物联网的物理信息融合特征导致其覆盖的技术领域更广,因此需要从协同创新的角度研究电力物联网技术发展。
关键词: 物联网技术;电网工程;施工管理;应用研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157157
基金资助:

引言

泛在物联就是指任何时间(anytime)、任何地点(any-where)、任何人(anyone)、任何物(anything)之间的信息连接和交互。能源互联网的结构示意图如图1所示,建设泛在电力物联网,实质上就是将传统的电力网络与互联网结合起来,打造能源互联网,继续深化能源革命。将坚强智能电网与泛在电力物联网两者融合协调发展,可打造出由能源流、业务流、数据流三流合一的能源物联网价值平台。泛在电力物联网是以电网为平台,分别将用户、企业、供应商与其设备,以及人与物相连,实现数据共享从而服务于整个社会,为市场提供更多增值可能性。作为“三型两网”中的第二张网,泛在电力物联网通过应用大数据技术、云计算技术、物联网技术、移动互联技术、人工智能技术和边缘计算技术实现电力系统中各环节的万物互联和人机交互,从而最大程度实现对内提升质效,对外促进业务全面贯通。

1物联网技术与继电保护状态检修

继电保护状态检修的基础是5G无线射频识别(RFID)和GPS定位技术,实现对继电保护设备的唯一性身份识别、地理位置的精准定位。通过采集继电保护设备的运行环境状况、保护设备各项采样值、装置告警信息、保护动作信息、压板状态、缺陷及故障历史记录、历史检修相关数据、定值修改记录、保护设备改造记录等各项信息,建立全过程状态监测台账。将实时数据推送至移动终端,供继电保护专责、继电保护维护班组参考制定检修计划。物联网技术在继电保护状态检修中的应用,提高了运维班组的工作效率和继电保护设备的检修效率,降低了由计划检修或定期检修造成的人工成本的浪费,保证了机组的稳定运行。针对传统检修模式存在的问题,对继电保护设备进行实时在线分析与评价。采用继电保护状态检修模式,提高继电保护设备的专业管理水平和运维检修质量,降低检修成本,确保设备稳定,实现对火电厂继电保护设备的安全、高效、绿色检修。

2故障诊断方案设计

通过设置不同的数据层次实现多种类型的数据诊断。在数据采集层中,通过在电网电力系统中设置各种物联网传感器,通过各种不同的传感器采集数据信息,比如振动传感器、谐波传感器等,也可以通过采集电路采集电流中的电网数据信息,提取输变电设备中的故障特征。由于电网系统中的数据大部分都是模拟信息,在具体应用时,可通过A/D转换单元将输变电设备信号的模拟信号转换为数字信号,然后再进行下一步的分析或者计算。在数据传输层中,通过有线或者无线传输的方式将输变电站设备中的信息传递到上一级单元。传输途径包含有以太网、云平台、RS485传输单元、GPRS网络或者CDMA网络等,传递到数据分析层进行数据分析或者计算。在数据分析层中,采用BP神经网络模型(back-propagationnetwork)对电网中的大型数据库内的小类别数据进行计算。在计算时,通过映射的方式处理输变电设备中的电网故障信息数据类型的复杂非线性关系,通过行波定位的方法实现故障点位置的诊断,通过二者结合,实现电网系统中输变电设备的数据信息诊断和故障位置诊断。使用户能够快速地实现故障信息的精确估计和检测,进而获得输变电设备输出信息的故障定位和诊断。诊断后的数据信息通过远程数据传输端口传递到数据监控层进行监控,进而实现底层数据的物联网传递,用户无需在现场即可实现底层数据的远程监控。

3泛在电力物联网、配电网两者的融合

就泛在电力物联网而言,其和配电网之间的融合能够作用于配电系统,来支持其供电状况的彻底转变,对其进行展望,可概括为如下几点。首先,着眼于泛在电力物联网,其通信系统有着非常强大的功能,能够对所有设备运行的现实状况做到实时的感知,后凭借其在数据挖掘上所具备的特有能力,在不依靠电气量提取与人工现场巡查的条件下便可实现对配电系统当中潜藏异常的迅速识别,并就配电网本身的运行风险做出非常准确的评估。由此就在很大程度上打破了现阶段电力设备“随坏随修”的窘境,将状态检修提升到了一个新的高度。其次,我国的电力行业在新世纪以来获得了快速的发展,这一过程当中电网与用户间所存在界限的模糊程度不断提升,异质能源的混杂程度亦不断提升,并在实际应用当中表现出了显著的协同性。这对于智能配电网而言,提升其运行的自主性和灵活性就成为现实的需要。这一过程当中,应当基于一系列可以感知到的大数据,来支持高精细负荷分布与建立预测模型,并依靠要引入边缘计算技术来使配电网的运行更具弹性,从而能够在不稳定的环境表现出更好的适应性。在异质能源的一系列分析中强调云计算技术的应用,以使能源应用更具合理性。

4 5G技术

5G作为物联网发展的基础,被看作是解决电力系统全息感知、泛在连接的关键所在。根据具体所应用的场景选择相应的切片,在5G网络通道上实现数据传输,并访问相同的5G数据平台。此外,以LoRa、NB-IoT为代表的低功耗广域网技术由于具备大连接、广覆盖、低成本、低功耗等特点,因而成为未来几年物联网发展规划中明确要发展的网络技术。但是现今LPMA与5G在电力系统中的应用较少,随着未来科技的发展,芯片成本的降低,低功耗广域网技术(LPMA)与5G定会是建设泛在电力物联网的重要助力。

结束语

随着智能电网、微电网和综合能源系统的发展,电力系统源-网-荷-储子系统距离被拉近,子系统间互动频繁、相辅相成,比如源网端协调能够发挥电网调节作用将分散式和集中式的能源供应进行优化组合,降低接纳新能源电力给电网安全稳定运行带来的不利影响。物联网作为连接源-网-荷-储各端的纽带,在增强电力物联网各子系统互动,促进电力系统运行、优化、调度和控制的智能化起到了重要作用。源-网、网-荷、荷-储的互动随能量信息流而产生,属于基本的耦合模式,而微电网和区域能源系统的存在使得源-荷、源-储和网-储等跨越其他子系统的互动成为可能,并且有利于整个电力系统清洁高效运转。储端与源端的紧密耦合不仅是为了克服新能源发电给电力系统带来的不确定性,储能技术的突破也是电动汽车、新能源消纳等环保领域进一步发展的突破口。

参考文献

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