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摘要：目前，随着社会的进步和经濟的增长，电力工程也迅速发展起来。智能电网的关键技术涉及到许多领域，是物联网技术的智能化电网的重要基础。应该构建一个智能的集成管理平台，包括网络设备感知、网络通信、数据融合和应用平台，实现全智能电网运营管理系统，互联网信息支持系统应基于网格信息整合与分层分类整合，实现信息的垂直渗透和水平整合，为智能电网提供可靠的信息支持。
关键词：输配电设备;泛在电力物联网;建设思路;发展趋势
引言
输配电设备状态的全面感知是保障电网安全运行、提升电网驾驭能力、实现电网智能运行的先 决条件。随着大量新能源的接入，电网的形态已经由传统的交流电网转变成交直流混联电网，大量电力电子设备的接入增加了电网的复杂度，光伏、风电等新能源的波动性增加了电网的不确定性和不可控性，因而对电力设备状态的感知提出了更高的要求;同时，近年我国极端气候频发，环境对电力设备的影响更加明显。通过先进的设备感知技术、通信技术和数据分析技术实现输配网设备业务数字化到数字业务化的转变，是当前电网企业转型发展的重要手段。
1物联网技术
物联网是一种信息传感设备，需要实时监控、连接和交互，并通过互联网形成一个庞大的网络。目的是维持人与网络之间的关系，并进而识别、管理和控制。物联网的技术和架构是成熟的，对智能电网的发展有着重要的推动作用。物联网架构可划分为 3 层，即感知层、网络层和应用层。传感器层包括各种传感器，比如温度和湿度传感器、RFID 标签、读取器、相机、GPS 传感终端等。感知层的作用是识别物体并收集信息。网络层由互联网、宽网格、网络管理系统和云计算平台组成，它是物联网的中心，负责对感知层获取的信息进行处理。应用层是物联网和用户界面，与行业需求相结合。与传统的互联网相比，物联网有其独特的优势——它广泛应用于各种传感技术，在物联网上有各种各样的传感器，每一个都是信息的来源，不同类别的传感器所捕获的信息的内容、格式是不同的。传感器数据是实时的，以一定的频率收集环境信息，并不断更新。物联网技术的重要基础和核心是互联网，可实时、准确地传达信息。为了保证数据传输和发布的正确性和及时性，物联网传感器必须适应各种异构网络和协议。
2输配电设备物联网差异化建设方案
2.1输电线路物联网建设方案
输电线路短则几十km，长则数百km，跨越不同的气候区域，运行环境极其恶劣，监测对象之间物理空间跨度大，供电和通信问题突出。从监测参量来看，除了通道监测、故障定位和飞机巡检对通信数据量有较大的需求外，其余的如导线温度、微气象监测等都属于海量小数据特征，主要表现为单次上传数据量小、实时性要求低;而雷击闪络、避雷器动作监测属于事件型，实时性要求更低。因此可根据输电线路广域、海量监测小数据、长时间间隔的特点构建输电线路泛在物联网。
2.2变电站物联网建设方案
变电设备运行工况多在力、热、电等多物理场作用下，其故障机理复杂，故障判据有待明确;同时变电站物理空间相对集中，变压器、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）、刀闸等不同类型设备同时运行，电磁环境恶劣，局放、声音等设备运行表征信号会向空间扩散，相互耦合，导致缺陷位置定位非常困难。因此，针对所有设备都存在并可在空间传播的局放、声音、热等表征信号，可通过多点同步监测实现初步定位;针对不同设备特有的表征参量或者衰减较快的参量，可在设备本地就近测量。同样，由于变电站空间集中，带电区和安全区毗邻，因此巡检作业人员安全管控问题突出。基于上述需求，变电站物联网建设方案如图1所示。感知层由站域级边缘计算单元、站域级集成感知阵列、设备级感知网络和设备级感知传感器组成。站域级边缘计算设备负责变电站环境、状态、行为、电气参量的全面融合，实现设备本体及运行环境的深度感知、风险预警，主动触发多参量和多设备间的联合分析并推送预警信息。
2.3配电物联网建设方案
配网设备量大面广、设备种类多且分散、造价低、可靠性差，同时配网运维力量薄弱，导致配网设备故障率高，用户感受到的停电事件96%是由配网引起的，同时配网作为电力系统的最后1km，与用户联系紧密，供电质量、用电服务同样也是配网的日常工作，因此配网物联网建设的工作重心是以优质的供电服务工作来提高用户体验。由于配电业务多且杂，其感知数据涉及运行环境、配电设备、配网运行状态、计量数据和用户数据，并且城市配电网和山区配电网的运行环境和要求也不尽相同，因此配电物联网接入数据种类、网络复杂度和应用多样性都比输变电设备要复杂。配电物联网的架构如图2所示，根据我国配网的建设情况，将馈线终端设备（FTU）、配变终端设备（TTU）、配电终端设备（DTU）和智能运维监测终端（MTU）作为配网的边缘计算设备。FTU主要汇集附近故障录波指示器、断路器状态监测和环境数据，通信方式可以是4G/5G、LoRa等;TTU主要汇集变压器负荷、变压器状态、低压用户用电、低压配电房运行状态、低压用户电能质量等信息，通信方式可以是485总线、以太网、电力载波、微功率无线、LoRa等;DTU主要汇集直流屏、保护测控装置、变压器等设备的自动化参量，并实现各电气回路开关设备的遥控分、合控制;MTU主要汇集中压配电站房内的环境、设备状态、安防等信息，同时实现与辅控设备联动，通信方式可以是485总线、以太网、LoRa等。
3输配电设备物联网建设发展趋势
泛在电力物联网的建设旨在让电网的数据成为一种可增值的资源，通过对这些数据资源的利用来提高电网的安全、设备能效，从而降低运维成本。这些数据的获取成本包括数据获取、传输、存储、维护、计算等全链条的开支，在泛在电力物联网的建设中，需对数据获取成本进行经济学定义，以实现企业的精细化管理，后期还可通过经济市场的方式带动低成本感知技术的发展。同时，泛在电力物联网的建设使得设备从投运到退运整个过程的状态信息都能全面感知，传统的设备巡视和运维手段都将被电力物联网所取代，因此大量的设备运维岗位会被技术所取代，从而实现设备运维的少人化或无人化。
结束语
本文中电力物联网相关核心技术的研究与示范系统建设将电力通信网网络不断向电网生产现场及用户延伸，对于构建覆盖电网生产、经营、管理、服务的各类节点的泛在感知网络具有重要的指导和示范价值。一方面，泛在感知的电力物联网实现了更多节点的覆盖，能够全面提升电网生产、电网服务、电网管理的全面感知、数据采集及服务互动能力;另一方面，电力物联网的建设及大量用于物联网采集的传感器、终端、系统的研制为数据采集提供了便捷的手段，极大降低了电力物联网感知各类数据的成本，为智能电网大数据采集与大数据规模开发和应用奠定了技术、装置和网络基础。
参考文献
[1]卢志俊，黄若函，周招洋.物联网技术在智能电网中的应用[J].电力系统通信，2018，31（7）：50-52.
[2]马韬韬，李珂，朱少华，等.智能电网信息和通信技术关键问题探讨[J].电力自动化设备，2018，30（5）：87-91.
[3]李建岐，雷煜卿，侯宝素.RuBee技术简介及其在电力物联网中的应用[J].电网技术，2017，34（8）：199-204.
关键词：输配电设备;泛在电力物联网;建设思路;发展趋势
引言
输配电设备状态的全面感知是保障电网安全运行、提升电网驾驭能力、实现电网智能运行的先 决条件。随着大量新能源的接入，电网的形态已经由传统的交流电网转变成交直流混联电网，大量电力电子设备的接入增加了电网的复杂度，光伏、风电等新能源的波动性增加了电网的不确定性和不可控性，因而对电力设备状态的感知提出了更高的要求;同时，近年我国极端气候频发，环境对电力设备的影响更加明显。通过先进的设备感知技术、通信技术和数据分析技术实现输配网设备业务数字化到数字业务化的转变，是当前电网企业转型发展的重要手段。
1物联网技术
物联网是一种信息传感设备，需要实时监控、连接和交互，并通过互联网形成一个庞大的网络。目的是维持人与网络之间的关系，并进而识别、管理和控制。物联网的技术和架构是成熟的，对智能电网的发展有着重要的推动作用。物联网架构可划分为 3 层，即感知层、网络层和应用层。传感器层包括各种传感器，比如温度和湿度传感器、RFID 标签、读取器、相机、GPS 传感终端等。感知层的作用是识别物体并收集信息。网络层由互联网、宽网格、网络管理系统和云计算平台组成，它是物联网的中心，负责对感知层获取的信息进行处理。应用层是物联网和用户界面，与行业需求相结合。与传统的互联网相比，物联网有其独特的优势——它广泛应用于各种传感技术，在物联网上有各种各样的传感器，每一个都是信息的来源，不同类别的传感器所捕获的信息的内容、格式是不同的。传感器数据是实时的，以一定的频率收集环境信息，并不断更新。物联网技术的重要基础和核心是互联网，可实时、准确地传达信息。为了保证数据传输和发布的正确性和及时性，物联网传感器必须适应各种异构网络和协议。
2输配电设备物联网差异化建设方案
2.1输电线路物联网建设方案
输电线路短则几十km，长则数百km，跨越不同的气候区域，运行环境极其恶劣，监测对象之间物理空间跨度大，供电和通信问题突出。从监测参量来看，除了通道监测、故障定位和飞机巡检对通信数据量有较大的需求外，其余的如导线温度、微气象监测等都属于海量小数据特征，主要表现为单次上传数据量小、实时性要求低;而雷击闪络、避雷器动作监测属于事件型，实时性要求更低。因此可根据输电线路广域、海量监测小数据、长时间间隔的特点构建输电线路泛在物联网。
2.2变电站物联网建设方案
变电设备运行工况多在力、热、电等多物理场作用下，其故障机理复杂，故障判据有待明确;同时变电站物理空间相对集中，变压器、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）、刀闸等不同类型设备同时运行，电磁环境恶劣，局放、声音等设备运行表征信号会向空间扩散，相互耦合，导致缺陷位置定位非常困难。因此，针对所有设备都存在并可在空间传播的局放、声音、热等表征信号，可通过多点同步监测实现初步定位;针对不同设备特有的表征参量或者衰减较快的参量，可在设备本地就近测量。同样，由于变电站空间集中，带电区和安全区毗邻，因此巡检作业人员安全管控问题突出。基于上述需求，变电站物联网建设方案如图1所示。感知层由站域级边缘计算单元、站域级集成感知阵列、设备级感知网络和设备级感知传感器组成。站域级边缘计算设备负责变电站环境、状态、行为、电气参量的全面融合，实现设备本体及运行环境的深度感知、风险预警，主动触发多参量和多设备间的联合分析并推送预警信息。
2.3配电物联网建设方案
配网设备量大面广、设备种类多且分散、造价低、可靠性差，同时配网运维力量薄弱，导致配网设备故障率高，用户感受到的停电事件96%是由配网引起的，同时配网作为电力系统的最后1km，与用户联系紧密，供电质量、用电服务同样也是配网的日常工作，因此配网物联网建设的工作重心是以优质的供电服务工作来提高用户体验。由于配电业务多且杂，其感知数据涉及运行环境、配电设备、配网运行状态、计量数据和用户数据，并且城市配电网和山区配电网的运行环境和要求也不尽相同，因此配电物联网接入数据种类、网络复杂度和应用多样性都比输变电设备要复杂。配电物联网的架构如图2所示，根据我国配网的建设情况，将馈线终端设备（FTU）、配变终端设备（TTU）、配电终端设备（DTU）和智能运维监测终端（MTU）作为配网的边缘计算设备。FTU主要汇集附近故障录波指示器、断路器状态监测和环境数据，通信方式可以是4G/5G、LoRa等;TTU主要汇集变压器负荷、变压器状态、低压用户用电、低压配电房运行状态、低压用户电能质量等信息，通信方式可以是485总线、以太网、电力载波、微功率无线、LoRa等;DTU主要汇集直流屏、保护测控装置、变压器等设备的自动化参量，并实现各电气回路开关设备的遥控分、合控制;MTU主要汇集中压配电站房内的环境、设备状态、安防等信息，同时实现与辅控设备联动，通信方式可以是485总线、以太网、LoRa等。
3输配电设备物联网建设发展趋势
泛在电力物联网的建设旨在让电网的数据成为一种可增值的资源，通过对这些数据资源的利用来提高电网的安全、设备能效，从而降低运维成本。这些数据的获取成本包括数据获取、传输、存储、维护、计算等全链条的开支，在泛在电力物联网的建设中，需对数据获取成本进行经济学定义，以实现企业的精细化管理，后期还可通过经济市场的方式带动低成本感知技术的发展。同时，泛在电力物联网的建设使得设备从投运到退运整个过程的状态信息都能全面感知，传统的设备巡视和运维手段都将被电力物联网所取代，因此大量的设备运维岗位会被技术所取代，从而实现设备运维的少人化或无人化。
结束语
本文中电力物联网相关核心技术的研究与示范系统建设将电力通信网网络不断向电网生产现场及用户延伸，对于构建覆盖电网生产、经营、管理、服务的各类节点的泛在感知网络具有重要的指导和示范价值。一方面，泛在感知的电力物联网实现了更多节点的覆盖，能够全面提升电网生产、电网服务、电网管理的全面感知、数据采集及服务互动能力;另一方面，电力物联网的建设及大量用于物联网采集的传感器、终端、系统的研制为数据采集提供了便捷的手段，极大降低了电力物联网感知各类数据的成本，为智能电网大数据采集与大数据规模开发和应用奠定了技术、装置和网络基础。
参考文献
[1]卢志俊，黄若函，周招洋.物联网技术在智能电网中的应用[J].电力系统通信，2018，31（7）：50-52.
[2]马韬韬，李珂，朱少华，等.智能电网信息和通信技术关键问题探讨[J].电力自动化设备，2018，30（5）：87-91.
[3]李建岐，雷煜卿，侯宝素.RuBee技术简介及其在电力物联网中的应用[J].电网技术，2017，34（8）：199-204.