智能电网和能源网的物联网技术应用
智能电网和能源网的各个环节及各种电力设备,物联网都会在其发展中起到非常重要的作用。在以下几个环节中,物联网将会促进智能电网和能源网的智能化进程。
(1)发电与储能
智能发电环节大致分为常规能源、新能源和储能技术这3个重要组成部分。物联网技术的应用可以提高常规机组状态监测的水平,实现快速调节和深度调峰,能够有效地推进电源的信息化、自动化和互动化,促进机网协调发展。结合物联网技术,研发集实时监视、趋势预测、在线调度、风险分析为一体的水库智能调度系统,提高水能利用率;基于物联网技术,研究风电、光伏发电等新能源发电及其并网技术,实现新能源和电网的和谐发展;基于物联网技术,研究电动汽车充放电管理与调度系统。物联网技术同样有助于开展钠疏电池液流电池、锂离子电池的模块成组、智能充放电、系统集成等关键技术研究。
(2)输电
输电环节是智能电网中一个极为重要的环节, 目前已经开展了许多相关的工作,但仍然存在许多问题,主要有电网结构仍然薄弱,设备装备和健康水平仍有待提升;设备检修方式较为落后;系统化的设备状态评价工作刚刚起步。电网技术改造可以结合物联网技术,提高一次设备的感知能力,并很好地结合二次设备,实现联合处理、数据传输、综合判断等功能,提高电网的技术和智能化程度。输电线路状态检测是输电环节的重要应用,主要包括雷电定位和预警、输电线路气象环境监测与预警、输电线路覆冰监测与预警、输电线路风偏在线监测与预警、输电线路图像与视频监控、输电线路运行故障定位及t质判断、绝缘子污秽监测与预警、杆塔倾斜在线监测与预警等方面。这些方面都需要物联网技术的支持,包括这种传感器技术、分析技术和通信技术等。
(3)变电
变电环节目前已经开展了设备状态检修、资产全寿命管理研究和变电站综合管理的问题。但设备装备和健康水平仍不能满足建设坚强电网和自动化建设的要求;变电站自动化技术尚不成熟;智能化变电站技术、运行和管理系统尚不完善;设备检修方式较为落后;系统化的设备状态评价工作刚刚起步。利用物联网技术可将重要设备的状态通过传感器上传到管理中心,实现对设备状态的实时监测和预警,提前做好设备更换、检修、故障预判等工作。近年来,随着数字化技术的不断进步和IEC-61850标准在国内的推广应用,变电站综合自动化的程度也越来越高。将物联网技术应用于变电站的数字化建设,可以提高环境监控、设备资产管理、设备检测、安全防护等应用水平。
(4)配电
物联网在配电网的应用主要包括对配电网关键设备的环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息的感知与监测,配电网设备安全防护预警和对配电网设备故障的诊断评估和配电网设备定位检修等方面。目前,我国配电网设备的检修方式还普遍落后,有必要使用先进的物联网技术实现突破。例如配电网现场作业管理,物联网技术在配电网现场作业管理的应用主要有身份识别、电子标签、电子工作票、环境信息监测、远程监控等。基于物联网的配电网现场作业管理系统能真正实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。
(5)用电
智能用电环节是用户感知和体验智能电网的重要载体。随着智能电网的发展,电网与用户交互双向互动化、供电可靠率与用电效率要求的逐步提高,分布式电源、微网及电动汽车充放电系统接入电网。因此,迫切需要研究与之相适应的物联网关键支撑技术,以适应不断扩大的用电需求与不断转变的用电模式。物联网技术在智能用电环节拥有广泛的应用空间,主要有智能表计及高级量测、智能插座、智能用电交互与智能用电服务、电动汽车及其充电站的管理、
绿色数据中心、能效监测与电力需求侧管理等。
(6)基于物联网的电力资产管理
目前,电力企业对资产的管理仍然是以粗放式为主,这种粗放式管理存在很多问题,如资产价值管理与实物管理脱节、设备寿命短、更新换代快、技改投入大、维护成本高。随着智能电网的建设,发、输、变、配、用电设备数量迅速增多且运行情况更加复杂,加大了集约化、精益化资产全寿命管理实施的难度。利用物联网技术能够实现自动识别目标对象并获取数据,可为实现电力资产全寿命周期管理、提高运转效率、提升管理水平提供技术支撑。
(7)智能化电力设备
智能化电力设备能以数字方式全面提供系统的各种状态信息,并具有自我诊断和自适应的控制能力。物联网可在以下几个方面实现电力设备智能化:
1)信息感知。
物联网技术可有效实现电量和非电量监测信号的分布式传感、传输与处理,进而实现电流的非接触测量。
2)智能诊断。
对电力设备状态进行检测与故障诊断,是提高设备可靠性、保障系统安全运行的重要途径。物联网技术可在信号采集、信号传输、信号处理等方面辅助智能诊断的实现。
3)智能操作。
研究不同工况下的开关最佳运动特性,及基于数字化的实现方法和技术,这就是电力设备的智能操作。物联网技术可以实现智能操作中的实时状态采集、操作模式决策等功能。
4)信息交互网络。
信息交互网络是智能电网的基本环节和纽带。物联网的无线组网技术可应用到电力设备较集中的环境中,利用无线通信技术简化系统构成,使得根据需要灵活自动重构网络,提高了供配电系统的安全性和可靠性。
