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物聯網技術與智能電網融合的有益探索

http://xinwen.bjzpc.com?? 2019-02-27  來源:百方網 
核心提示 國家電網有限公司2019年“兩會”提出建設“三型兩網、世界一流”企業的戰略目標,要打造狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的泛在電力物聯網。在電網向信息化、自動化、互動化方向發展的過程中,物聯網技術的應用至關重要。
 
2012年,公司就開始探索物聯網技術與智能電網的融合發展,由國網科技部牽頭,實施了由國家發改委立項的國家智能電網管理物聯網應用示范工程,在北京、山東、上海、江蘇、浙江等多地開展智能電網物聯網示范工程試點建設。該工程是對物聯網技術在智能電網中應用的有益探索,工程成果在多地電網發揮著重要作用。
國家智能電網管理物聯網

應用示范工程
 
建設時間:2012年1月到2013年12月
 
參與單位:國家電網原物聯網技術中心及國網信通產業集團下屬智芯公司、億力吉奧、國電通公司等單位
 
建設區域:包括國家電網公司經營區域11個省(自治區、直轄市)
 
建設內容:涉及智能電網發、輸、變、配、用等各個環節,涵蓋輸電設備及線路狀態監測系統、輸電線路無人機智能巡檢系統、分布式發電及微電網接入控制、電動汽車充換電設施及運營管理系統、智能小區/樓宇、智能園區、配網狀態監測等七個領域。
 
【項目檔案】
 
物聯網技術是實現智能電網信息化、自動化、互動化的重要手段
 
智能電網作為物聯網最主要的應用場景之一,受到業界廣泛關注。感知、傳輸和處理在智能電網中無處不在,物聯網技術將在電網建設、安全生產管理、運行維護、信息采集、安全監控、計量及用戶交互等方面發揮巨大作用,可以全方位提高智能電網各個環節的信息感知深度和廣度,為實現電力系統的智能化以及信息流、業務流、電力流提供支持。
 
“智能電網信息化、自動化、互動化的特征,決定了傳統電網需要在各個環節與先進物聯網技術相融合,物聯網則是實現這三大特征的重要推手。隨著智能電網建設以及物聯網技術的大量應用,將會形成一個以電網網絡為依托,覆蓋城鄉并連接家庭、用戶、用電設備的龐大物聯網網絡。智能電網和物聯網的相互滲透、深度融合和廣泛應用,將有效整合通信和電力系統的基礎設施資源,提高電力系統信息化水平、安全運行水平、可靠供電及優質服務水平。”國家電網原物聯網技術中心主任李祥珍說。
 
隨著新型傳感技術的問世、通信關鍵技術的攻克,以及大數據與云計算技術的蓬勃發展,我國在技術上已具備打造全業務泛在電力物聯網的可能,后續可以進一步加大對物聯網技術在智能電網中應用的探索力度。
 
“傳統配電網管理模式不滿足新時期配電網發展需求,迫切需要深入應用‘云大物移智’等先進技術,從本質上提升配電網建設、運維、管理水平,滿足能源轉型需求。”國網設備管理部處長呂軍說。例如,可以在管控手段薄弱的配電網應用“云大物移智”等先進技術,通過構建以智能配變終端為核心的配電物聯網,進一步實現信息系統與配電系統的融合,提升區域能源管理能力,滿足分布式能源接入、多元化負荷管控需求,提升中低壓配電網精益化管理水平。
 
未來,智能電網和物聯網二者將相互滲透、深度融合。物聯網技術將成為實現智能電網信息化、自動化、互動化的重要技術手段。電網智能化將成為拉動物聯網產業,甚至整個信息通信產業發展的強大驅動力,并將有力推動其他行業的物聯網應用,進而提高我國社會生產生活等各方面的信息化水平。
 
物聯網技術可應用于智能電網發、輸、變、配、用各環節
 
國家智能電網管理物聯網應用示范工程是對物聯網技術在智能電網中如何應用的一次探索與嘗試,包含287項智能電網試點項目,部署了電壓電流、溫濕度、噪聲、拉力、風偏等65種傳感裝置,大幅提升了智能電網發電、輸電、變電、配電和用電環節的信息采集、智能處理和雙向互動能力,取得了良好的經濟和社會效益。
 
示范工程在智能無線傳感器、高安全射頻識別標簽、多模信息融合處理技術、超高壓輸電線路強電磁環境可靠通信、無人機飛行控制系統、負荷優化控制等方面取得了一批具有自主知識產權的研究成果,申請專利55項,其中發明專利14項,軟件著作權7項,發布國家電網企業標準3項。
 
實踐證明,物聯網已成為智能電網信息化、自動化、互動化三大特征的重要支撐技術。示范工程的實施,提高了電力系統信息化水平、安全運行水平、可靠供電及優質服務水平,促進了電網智能化設備、電動汽車、新能源裝備、居民及工業用電設備的產業化發展,對相關產業帶動提升作用明顯。
 
——工信部產業發展中心智能電網與裝備專家委員會主任劉建明
 
在發電環節
 
浙江省鹿西島分布式發電并網示范工程利用海島風、光資源在時間上的互補性,實現高滲透率下別墅群風光互補供電模式,利用基于物聯網的無線傳感器技術交互信息,實現群與群之間能量互補,為島上建筑群提供分布式供能系統;采用滿足微網監控需求的基于物聯網技術的控制通信協議擴展,以及適應分布式電源接入的信息模型擴展,實現具備開放、標準、充裕、強健、集成特征的微網雙向通信網絡架構,滿足微網監控系統高實時性、高靈活性和高可靠性的要求。
 
山東長島間歇式可再生能源海島電網示范工程通過采用基于物聯網感知層高速信息采集技術,建立了海島微電網內運行設備、環境氣象、輸配電線路的全景運行狀態信息監控平臺,解決了海島電網在高可再生能源滲透率條件下并網/孤島雙模式穩定運行及平穩切換中的技術難題;開發了海島微電網“源、網、荷”電壓/頻率優化控制策略,實現了對微電網運行控制的全方位功率/能量支撐,保障了35千伏海島微電網并網/孤島多模態運行控制的電壓/頻率穩定性。
 
在輸變電環節
 
寧夏輸電設備及線路狀態監測系統示范工程采用模型驅動技術,實現了輸變電設備智能評估診斷系統與生產管理信息系統、調度自動化系統、狀態監測系統的集成和信息融合;采用人工神經網絡、多信息融合處理等技術,實現了設備狀態的實時診斷和風險評估;提出并設計了輸變電設備紅外圖譜數據的診斷分析方法,解決了紅外圖譜數據在各個系統之間的共享和統一管理、分析問題。
 
福建輸電線路無人機智能巡檢系統示范工程基于無人機傳感系統,首次研發了適用于山區電網巡檢的專用無人機飛行控制系統,開發了能夠應對山區復雜環境的多種飛行安全策略;基于物聯網的傳感系統,研究實現了無人直升機在電力系統防災減災和線路巡視中的高壓線避障技術;基于物聯網的信息處理中心,自主研發了基于三維電網地理信息系統(GIS)開發無人機地面測控系統,提高了整個系統的自動化水平。
 
遼寧輸電線路無人機智能巡檢系統示范工程將智能機器人技術與無人直升機相結合,發明了一種具有強環境適應性的無人直升機自主控制器,創新提出針對特殊地理環境應用的無人直升機自主飛行控制方法體系,實現了無人直升機的全自主飛行。該項目還發明了一種機載抗干擾實時數據采集及傳輸系統,以及基于視覺的輸電線路自動檢測識別系統,實現了與超高壓輸電線路強電磁環境的兼容以及特殊地理環境下的遠距離通信,并解決了無人直升機輸電線路自主跟蹤問題,實現了無人直升機自動巡線作業。

在配電環節

河南鶴壁物聯網示范工程將環境監測和狀態監測兩大類共13種傳感器,綜合應用于配網設備,實現了配網設備狀態檢修和全壽命周期管理等功能。
 
項目結合實際應用情況,提出了各種傳感器優化配置模型,實現了配網設備運行工況的全景監測和綜合判斷。
 
此外,項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線傳感裝置,并將該類傳感器首次應用于配網設備監測,實現了電纜屏蔽層主絕緣泄漏電流、變壓器低壓側零序電流的實時監測,為監測電纜主絕緣和變壓器三相負荷不平衡提供了新手段。
 
該項目解決了傳統手段難以滿足當前設備狀態評價的問題,并創新設備全壽命周期管理手段,提升了設備狀態檢修和全壽命周期管理水平。
 
在用電環節
 
江蘇電動汽車充換電設施及運營管理系統示范工程通過在動力電池箱安裝物聯網電子標簽,標示該組電池的物理及電氣特性,實現充換電服務網絡中動力電池實時在線監測、全生命周期管理等應用;在換電設備上安裝電子標簽識別設備,實現動力電池的性能監測、巡視維護等應用。電動汽車運營管理系統通過“三網”(智能電網、物聯網、交通網)技術融合,實現對電動汽車用戶跨區域全覆蓋的“三同”(同網、同質、同價)服務的智能充換電服務網絡發展模式。同時,電動汽車也能在不使用時向電網反向輸電,兼具儲能功能。
 
北京智能小區項目和江西用電實證項目均提出居民客戶的雙向互動用電及相應的用電激勵政策方案和居民用電空調負荷自動調控方案,建立了不同客戶的分析模型,闡述客戶需求側管理系統內在規律。
 
上海智能小區/智能樓宇項目首次基于用電可視化、負荷優化控制等物聯網相關技術,研究客戶空調作為負荷控制資源的可行性及其實施效果;首次提出用于居民用電管理的完整指標體系,全面地量化客戶響應行為的效果。在智能樓宇方面,該項目采用關聯事件并發處理技術,實現了對各行業間關聯并發事件的處理,形成了數據整合策略。
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