白雪杰,郭雷崗,姜麗鴿
(1.平高集團(tuán)儲(chǔ)能科技有限公司,天津 300304;2.鄭州電力高等??茖W(xué)校,河南 鄭州 450000;3.河南平高電氣股份有限公司,河南 平頂山 467000)
隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速進(jìn)步,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)生活的方方面面,各行業(yè)也在不斷挖掘物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的內(nèi)在潛力,有力推動(dòng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)改革和升級(jí)工作的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與各行業(yè)的結(jié)合已成為當(dāng)今時(shí)代的重要發(fā)展潮流。近些年,隨著人們生活水平的不斷提升,人們對(duì)供電質(zhì)量和總量的要求也在不斷提高,相關(guān)企業(yè)和主管部門正不斷加大力度完善能源供應(yīng)體系和供電系統(tǒng),供電系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展更是成為電力行業(yè)亟需解決的重要難題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的有效融合,可充分展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)信息收集以及資源綜合利用層面的優(yōu)勢(shì)。這些數(shù)據(jù)信息的采集和分析,可有效提高智能電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)水平,滿足復(fù)雜多元化的供電需求,實(shí)現(xiàn)智能化供電的最佳效果。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一門復(fù)雜學(xué)科,其不單指某一項(xiàng)技術(shù),而是不同技術(shù)的融合。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將不同學(xué)科融為一體,如電子信息、生物科學(xué)、機(jī)械等。在傳統(tǒng)模式下,這些技術(shù)毫不相關(guān),而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)卻可將這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)綜合利用、完美結(jié)合,構(gòu)成AI智能機(jī)器人等全新技術(shù)。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的有效交流,技術(shù)人員在對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和優(yōu)化后,可適用于各類社會(huì)生產(chǎn)和生活場(chǎng)景,進(jìn)一步改善人們的生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的場(chǎng)景適應(yīng)能力很強(qiáng),對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的提升更是十分明顯,其市場(chǎng)前景十分廣闊。
現(xiàn)階段,因物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自身具有的高度兼容性與發(fā)展空間,尚未對(duì)其形成明確定義,人們只是籠統(tǒng)地把信息技術(shù)與其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)結(jié)合后的產(chǎn)物叫做物聯(lián)網(wǎng),而實(shí)際融合的技術(shù)資源以及對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)類別卻是千變?nèi)f化。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對(duì)相關(guān)設(shè)備和物體進(jìn)行掃描,獲取與其相關(guān)的各類數(shù)據(jù)信息,進(jìn)而讓信息技術(shù)與物體連接成為可能,輔以數(shù)據(jù)交換以及遠(yuǎn)程操作等手段,可進(jìn)一步提高人與物、物與物的交互效率。
近些年,電網(wǎng)智能化發(fā)展已成為整個(gè)供電系統(tǒng)管理工作的重要趨勢(shì),產(chǎn)業(yè)工作者為提高整個(gè)供電系統(tǒng)管理智能化水平和安全系數(shù),也在不斷嘗試更多的新興技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可為智能電網(wǎng)建設(shè)的有效開展提供技術(shù)支持,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的結(jié)合又被稱之為電力物聯(lián)網(wǎng)。電力物聯(lián)網(wǎng)借助信息傳感設(shè)備以及分布式識(shí)讀設(shè)備,可搭建人與電力機(jī)電設(shè)備實(shí)時(shí)溝通協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。電力物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)對(duì)不同元素以及具體行為的感知和識(shí)別,并將這些行為聯(lián)系到一起,最終實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)智能化控制目標(biāo)。電力物聯(lián)網(wǎng)功能主要體現(xiàn)在三個(gè)層面,分別為感知層面、網(wǎng)絡(luò)層面和應(yīng)用層面。感知層面可完成感知控制和通信延伸等操作要求,并可對(duì)各類元素的信息進(jìn)行收集。網(wǎng)絡(luò)層面承擔(dān)數(shù)據(jù)傳遞以及數(shù)據(jù)安全保障,在智能電網(wǎng)內(nèi)部保障數(shù)據(jù)信息安全是一項(xiàng)工作難點(diǎn),而電力物聯(lián)網(wǎng)會(huì)借助電力通信網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)信息的傳遞以及對(duì)各類機(jī)電設(shè)備的控制。應(yīng)用層面主要涵蓋各類基礎(chǔ)設(shè)施、中間件以及各類應(yīng)用服務(wù)等,通過(guò)這些資源可對(duì)感知過(guò)程采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,滿足可視化需求,充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心要點(diǎn)在于不同元素之間的信息交流,因此信息資源的傳遞和溝通效率就成為評(píng)價(jià)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵指標(biāo)。與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)類型有很多,如交換技術(shù)、無(wú)線技術(shù)和網(wǎng)關(guān)技術(shù)等,這些技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展也是提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)場(chǎng)景適應(yīng)能力的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中,M2M技術(shù)是一種機(jī)器對(duì)機(jī)器的信息技術(shù),這種技術(shù)可在控制系統(tǒng)與機(jī)器設(shè)備之間創(chuàng)建一條科學(xué)的溝通渠道。因此,M2M技術(shù)的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步改善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用水平。配合使用WiFi技術(shù)等近距離數(shù)據(jù)信息傳遞手段以及GPRS技術(shù)等遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),可進(jìn)一步減少M(fèi)2M技術(shù)的應(yīng)用限制?,F(xiàn)階段,M2M技術(shù)僅局限于機(jī)器與機(jī)器的溝通,這讓技術(shù)應(yīng)用受到很大限制,技術(shù)人員應(yīng)加大M2M技術(shù)在各類行業(yè)的滲透,加快發(fā)展短程信息無(wú)線交換技術(shù),進(jìn)而推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)工作的升級(jí)和創(chuàng)新。
網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可為物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建一條穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)交換橋梁,而各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用也同樣離不開信息通信系統(tǒng)的支持。因此,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,是保障物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的重要前提,也使物聯(lián)網(wǎng)向社會(huì)生產(chǎn)生活更深層次融合成為可能。
傳感器承擔(dān)數(shù)據(jù)信息收集工作,數(shù)據(jù)采集又是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以應(yīng)用的前提。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,傳感器技術(shù)工藝也在不斷進(jìn)步,這就讓數(shù)據(jù)采集變得更為精準(zhǔn)可靠。如果沒(méi)有傳感器的幫助,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,數(shù)據(jù)采集效率和準(zhǔn)確性會(huì)受到很大影響,而數(shù)據(jù)采集效率太慢,也會(huì)給后續(xù)信息處理和分析帶來(lái)干擾。這種情況下,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將無(wú)法發(fā)揮其本質(zhì)效用,系統(tǒng)完整性會(huì)被破壞,各項(xiàng)控制和溝通命令更無(wú)法得到有效執(zhí)行。
傳感器技術(shù)在與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合過(guò)程中,工作人員需要將感知收集信息功能作為系統(tǒng)研發(fā)的突破口,盡可能提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量和效率,為后續(xù)處理和各項(xiàng)命令執(zhí)行打好基礎(chǔ)。此外,系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程也要注重傳感器自身的網(wǎng)絡(luò)信息化,由不同傳感器組成特定的數(shù)據(jù)采集體系?,F(xiàn)如今,傳感器已被應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)環(huán)節(jié),發(fā)展前景廣闊,技術(shù)應(yīng)用效果十分良好,傳感器自身也實(shí)現(xiàn)了技術(shù)層面的創(chuàng)新和升級(jí)。多元化和集成化的智能傳感器以及生物信息傳感器的廣泛應(yīng)用,更凸顯了傳感器技術(shù)的綜合性和功能特征,傳感器技術(shù)的發(fā)展高度更是成為評(píng)價(jià)各項(xiàng)高新技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。例如,我國(guó)某國(guó)際機(jī)場(chǎng)在搭建防入侵系統(tǒng)過(guò)程中,共布置3萬(wàn)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)地面和低空領(lǐng)域的全面覆蓋,這種超大范圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)更是說(shuō)明傳感器技術(shù)的應(yīng)用已非常普遍。
智能電網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)和調(diào)控、資產(chǎn)全壽命周期管理的信息決策、電力網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的智能互動(dòng)等行為均需要依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成,這些智能化控制和管理工作使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的聯(lián)系更為緊密。依照當(dāng)前行業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn),智能電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面:
(1)可實(shí)時(shí)提供各發(fā)電機(jī)組和各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和參數(shù),進(jìn)而提高發(fā)電過(guò)程中的運(yùn)行維護(hù)水平。
(2)可實(shí)時(shí)監(jiān)控水力發(fā)電站壩體各部位壓力變化,以傳感器群的方式監(jiān)控壩體變形現(xiàn)狀,進(jìn)而為規(guī)避水庫(kù)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)提供數(shù)據(jù)支持。
(3)利用氣象傳感器可快速完成風(fēng)力發(fā)電廠和光伏發(fā)電廠所在區(qū)域的各類氣象數(shù)據(jù)的收集,如風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、降水量、光照強(qiáng)度等,進(jìn)而為新能源發(fā)電體系提供有效輔助,提高整體發(fā)電效率。
(4)輸電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控過(guò)程中,借助傳感器可實(shí)時(shí)觀測(cè)變電站和輸電設(shè)備的微氣象環(huán)境、線路覆冰、導(dǎo)線溫度和弧垂幅度、輸電線路風(fēng)偏、桿塔傾斜度、絕緣子表面污漬程度等信息,將這些信息與電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)組合,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電網(wǎng)絡(luò)存在的隱患,最大限度提升電力能源網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。
(5)工作人員可在輸電桿塔、輸電線路以及各類機(jī)電設(shè)備上設(shè)置多類別傳感器,完成目標(biāo)識(shí)別以及侵害行為的具體分析和定位,提高對(duì)電力設(shè)備的全方位防護(hù)效能。
(6)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)配屬的傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備以及環(huán)境等信息,實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與人員的智能互動(dòng),盡可能減少人為因素對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的破壞,消除安全隱患,提升作業(yè)質(zhì)量。
(7)智能電網(wǎng)借助智能監(jiān)控和實(shí)時(shí)反饋功能,可實(shí)時(shí)獲取不同用戶的用電需求,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能用電雙向交互服務(wù),有效改善供電可靠性和用電效率,為節(jié)能減排工作的順利開展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
(8)傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能電網(wǎng)中各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)獲取設(shè)備狀態(tài)信息,維護(hù)人員借助這些信息可有效評(píng)估不同設(shè)備的可用時(shí)長(zhǎng),滿足周期成本最優(yōu)控制決策需求,實(shí)現(xiàn)電廠資產(chǎn)全壽命周期管理,提高電網(wǎng)運(yùn)行和管理水平。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的深度融合,其作用范圍可覆蓋電廠、電網(wǎng)和用戶側(cè)。多端資源的高效配合和互動(dòng)讓智能電網(wǎng)在信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化層面更具優(yōu)勢(shì),智能電網(wǎng)服務(wù)水平的進(jìn)一步改進(jìn)會(huì)極大程度改善人們的生活品質(zhì),生產(chǎn)生活過(guò)程更顯智能和節(jié)能。
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)時(shí),對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自身的完備性要求很高。以當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平角度分析,電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要集中于控制能力和水平的提升,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滿足智能電網(wǎng)的調(diào)控需求。對(duì)于智能電網(wǎng)系統(tǒng)而言,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性,滿足多類別用戶的用電需求,適應(yīng)多種供電場(chǎng)景,并及時(shí)應(yīng)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)變化。現(xiàn)階段,我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)工作可分為發(fā)電、輸電、配電等多個(gè)環(huán)節(jié),這些環(huán)節(jié)的相互配合和協(xié)調(diào)是智能電網(wǎng)不斷升級(jí)的根本。因此,政府相關(guān)部門應(yīng)不斷加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用推廣宣傳工作,提高對(duì)產(chǎn)業(yè)的整體調(diào)控和監(jiān)督,加大研發(fā)資金投入,設(shè)立專項(xiàng)資金項(xiàng)目,使先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備得到有效利用,提高智能電網(wǎng)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活的保障效用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的推廣和應(yīng)用,是完善我國(guó)供電事業(yè)體系的重要機(jī)制。因此,物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與供電企業(yè)之間應(yīng)加強(qiáng)合作,快速推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力產(chǎn)業(yè)層面的系統(tǒng)研發(fā)和實(shí)施,發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)力量。
智能電網(wǎng)電力設(shè)備的計(jì)劃、操控和調(diào)度須消耗大量的人力和物力。如果是常規(guī)電網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng),其信息資源和人力資源極為有限,電力網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)電能的科學(xué)高效調(diào)配。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中,技術(shù)人員可從這一角度入手,針對(duì)不同環(huán)節(jié)大量部署傳感器和各類感知識(shí)別設(shè)備,幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備、控制系統(tǒng)和測(cè)量設(shè)備之間的信息集成和共享。在此模式下,維護(hù)保障人員的工作壓力將得到有效控制,智能電網(wǎng)控制效率也會(huì)全面提升,與供電相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)之間實(shí)現(xiàn)有效協(xié)調(diào),供電過(guò)程更為安全可靠。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促使智能電網(wǎng)的智能化和自動(dòng)化特征全面展現(xiàn),并使管理和控制工作更為精準(zhǔn)有效,電力企業(yè)在制定各項(xiàng)決策時(shí)也能得到全面系統(tǒng)的信息支持,從而保障企業(yè)發(fā)展決策制定與企業(yè)發(fā)展實(shí)際完美契合。產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用模式有清晰的了解和認(rèn)知,精準(zhǔn)把控不同環(huán)節(jié)的具體需求以及相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展特性,合理運(yùn)用各類傳感器設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)控制思維,提高生產(chǎn)管理工作的實(shí)效性,推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)工作的可持續(xù)健康發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可大幅提高數(shù)據(jù)信息采集和傳輸效率,并可在智能電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;智能電網(wǎng)下不同環(huán)節(jié)的工作人員可依照這些數(shù)據(jù)信息,及時(shí)調(diào)整供電網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷,依照不同用戶的用電需求,制定科學(xué)且合理的能源供應(yīng)方案,保證智能電網(wǎng)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活的服務(wù)能力,社會(huì)生產(chǎn)生活質(zhì)量也會(huì)不斷提升,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用也將更加成熟。例如,智能電網(wǎng)管理人員可針對(duì)不同發(fā)電模式的工作特性安排供電計(jì)劃,在白天使用太陽(yáng)能進(jìn)行供電,在夜晚使用水電或火電進(jìn)行補(bǔ)充;如果區(qū)域環(huán)境允許,可放大清潔能源供應(yīng)占比,削減火電等高污染供電方式的供電比例。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下,可通過(guò)能源調(diào)度工作體系快速獲取電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀況信息,快速收集不同用戶的供電需求,電網(wǎng)運(yùn)行也將變得更為高效可靠。
電力供應(yīng)主管部門應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展的影響,積極采取各項(xiàng)有效宣傳策略,加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用宣傳工作,讓供電企業(yè)真正認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為其管理和服務(wù)工作帶來(lái)的改變和提升。此外,政府電力機(jī)關(guān)可定期舉辦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)展覽會(huì),宣傳各類系統(tǒng)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的影響,并廣泛開展試點(diǎn)工作,讓企業(yè)親身驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用和效果,從而改變企業(yè)管理思維,提高其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重視。主管部門可專門設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)宣傳站點(diǎn),以實(shí)際應(yīng)用為例,讓電力企業(yè)從多個(gè)層面了解到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)效用,精準(zhǔn)展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同環(huán)節(jié)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),強(qiáng)化對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的有效編輯,為產(chǎn)業(yè)工作者提供有效的知識(shí)學(xué)習(xí)途徑。
隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)生活水平的提升,人們對(duì)供電系統(tǒng)的要求更高。因此,電力企業(yè)應(yīng)快速推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合,多角度開展智能電網(wǎng)的科學(xué)管控,不斷改善電能的調(diào)配能力和電力能源的供應(yīng)水平,讓智能電網(wǎng)變得更具智能化特征,確保能源轉(zhuǎn)運(yùn)的安全可靠,全面推動(dòng)電力產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。