1.4.3　电力物联网工程技术主要研究方向

1. 物联网的力量影响电力行业的未来

在这个万物互联（物联网）的时代，电力行业将扮演怎样的角色？智能电表和智能电网技术，已经和众多的物联网设备融为一体，为建设电力物联网服务。这些技术已经为电力行业和消费者带来了实实在在的好处。智能电网如今通过网络和设备来高效传输数据，但是未来的物联网真的就是把设备连接到一起这么简单吗？除了智能以外，现代化的电网还需要主动，就是说实时响应必须成为电网的一种内化的能力。如今，测量和电网系统收集大量的数据会在后端环节加以利用。主动电网充分利用数据进行现场实时调整，通过物联网的力量来提高工作效率，为电力机构和社区创造更多的价值。

2. 物联网技术通向智能电网之路

物联网本质上是一系列的技术和相关的业务流程，这些技术和流程为电力设备带来了互联互通的能力，让这些设备可以将自身的状态信息传递给其他系统，而用户可以对这些状态信息加以利用，发掘出更多的价值和机会。在电力行业，物联网技术的应用紧随技术发展的趋势。电力公司很少尝试最新的技术，但却热衷于使用成熟技术来优化资产管控，提升安全型，控制电网，预防停电事故。SCADA和AMI是IoT在电力行业的两个典型应用。

SCADA（数据采集与监视控制系统）：物联网在行业内的发展可以追溯到20世纪50年代，那时的电力公司使用SCADA系统来对远端发电和电力传输系统进行集中化监控。在SCADA系统中，传感器和制动器由中央主单元控制，通过人机接口提供用户界面，采集带有时间戳的数据，供后端系统分析使用。

AMI（高级计量体系）：AMI是一套双向通信系统，连接电力公司和用户端的智能设备。其主要模块包括家庭网络、家庭显示终端、能源管理系统、智能电表、通信网络、数据管理系统等，AMI系统如今在智能电网中扮演着重要的角色。

计算：数据库和分析工具的不断进步为预测和指定分析应用带来了快速发展，使商业机构和消费者可以利用SCADA、AMI及其他物联网设备生成的大量数据。

ADMS（先进分销管理系统）是一种物联网技术，解决方案供应商正在大力发展这种技术，以实现态势感知。一套ADMS系统就是一个集成的软件应用，这个应用充分利用已有的和新出现的技术来建立一套集中化的监控系统。这套监控系统使用各种内置的子系统和分布式资源来保证业务可靠性，识别现代电网中的不可控因素，保护资产及人身安全。ADMS帮助智能电网充分发掘三大价值循环驱动中的潜力，在智能电网中扮演至关重要的角色。

物联网应用帮助电力行业提升效率和业绩，为电力行业带来了新的发展机遇。

（1）通过传感器收集数据，提升电网弹性。

（2）通过数据分析，帮助电力机构主动管理资源。

（3）通过改善现有电网，使所有利益相关方都可以有针对性地进行发电和用电决策。

通过这三个阶段，物联网提供了一系列指标，确保电力机构不仅仅可以在这个新的竞争环境中生存下去，并且可以实现蓬勃发展。此外，能源价值链的核心环节是输配电（T&D）网络，T&D网络在实现物联网应用方面至关重要。

现在，智能电表可以直观且持续地感知到它们与电网中其他设备（如馈线、电路、相位、变压器、分布式发电、其他仪表）之间的关系。这种感知是通过对网络中各种电网设备电气特性的连续监控和算法解释来实现的。这种持续的自我感知为智能电网应用开辟了一条全新的道路。如果没有可靠、持续更新的连接模式，这些应用就没有实现的可能。

3. 电力物联网技术主要应用方向

利用物联网技术，可以提高对电网线路等电网设备的感知能力，并很好地结合信息通信网络，实现联合处理、数据传输、综合判断等功能，提高电网的技术水平和智能化水平。输电线路状态监测是其重要应用环节之一，主要包括气象环境监测、线路微风震动等，这些都需要物联网技术的支持，包括传感器技术、智能分析和处理技术、数据融合技术及可靠通信技术。

在电力系统中应用物联网技术，可提高电网设备的自动化和数字化水平、设备检修水平及自动诊断水平。通过物联网可对设备环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息进行实时监测和预警诊断，提前做好故障预判、设备检修等工作。由于各种原因，电力设备会发生发热现象，而设备各部位温度表征设备运行是否处于正常运行状态，采用无线传感网络技术，可实现对设备温度的实时监控。同样，物联网技术可用于电力杆塔或重要设施的全方位防护，通过在杆塔、输电线路或重要设备上部署各种智能传感器和感知设备，组成多传感器协同感知的物联网网络，实现目标识别、侵害行为的有效分类和区域定位，从而达到对配网设备全方位防护的目标。

电力设备的状态检修是工业化国家普遍推行的一种科学的设备检修管理策略。物联网技术在配电网现场作业管理方面的应用主要包括身份识别、电子标签与电子工作票、环境信息监测、远程监控等。搭建配电网现场作业管理系统，实现确认对象状态，匹配工作程序和记录操作过程的功能，减少误操作风险和安全隐患，真正实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。

结合物联网技术可以研究不同类型风电机组的稳态特性和动态特性及其对电网电压稳定性、暂态稳定性的影响；提出风电场接入电网的可靠性分析评估方法，建立可靠性模型，开发相应的分析软件；开发风能实时监测和风电功率预测系统；建立风电机组／风电场并网测试体系；研究风电场继电保护技术及保护配置方案、定值整定；研究变流器、变桨控制、主控及风电场综合监控技术、低电压穿越技术；开发出具有自主知识产权的风电运行、控制、保护等系统，进行产业化推广应用。

物联网技术的应用有助于研究大规模核电、风电和特高压输电对系统内抽水蓄能容量规模的要求；研究抽水蓄能电站的联网效益，主要分析错峰、调峰、水火互济、跨流域补偿、互为备用和调剂余缺的能力；研究大型抽水蓄能电站在智能电网功能定位，逐步实现调峰填谷、核蓄互助、风蓄互补，开展大容量蓄能机组直接接入特高压电网的研究、实现蓄能机组事故备用、潮流调整等功能扩展；研究抽水蓄能电站的智能调度运行控制技术，依靠自主创新，开发研制抽水蓄能电站关键设备，包括计算机监控、调速、励磁、变频器等，并投入示范应用；初步研究蓄能机组跟踪风电功率变化的功率调节技术，在风蓄互补系统中发挥更大作用；制定满足电力系统需求的蓄能机组机网协调和辅助服务等技术标准；深化抽水蓄能黑启动功能研究，200MW及以上蓄能机组带地区小负荷孤网运行可靠保证。

物联网技术同样有助于开展钠硫电池、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；开展智能电网中储能电源规划设计和运行调度技术的研究；逐步开展储能技术在智能电网安全稳定运行、削峰填谷、间歇性能源柔性接入、提高供电可靠性和电能质量、电动汽车能源供给、燃料电池以及家庭分散式储能中的应用研究和示范；加强大型压缩空气储能等多种蓄能技术的研发，在重大技术突破的基础上开展试点应用。