面向智能电网的物联网架构分析

智能电网建设的主要目标在于使电力系统中设备检测趋于智能化，并实现管理的现代化，所以需利用物联网并保证其与智能电网的结合。根据以往学者的研究，对电力物联网的概念可理解为能够实现识别、感知、互联和控制电网基础设施、人员及所处环境的网络系统，其网络架构主要体现在感知层、网络层以及应用层三个功能层面。其中，感知层在智能电网的应用中，会利用自身的通信延伸子层与感知控制子层对机械状态、环境状态以及有关电量信息进行采集，同时将物理实体与网络层、应用层相连接。在网络层方面，主要负责信息的传递与控制，应用于智能电网过程中，物联网会依托电力通信网实现信息的传递与控制。而应用层则指应用的设施与其他各种应用，使智能电网中物联网的相关应用能够实现。

多年来，尽管国内电力行业在通信技术方面做了大量工作，对电网自动化水平的提高发挥了巨大作用。然而，面向下一代智能电网，现有电力信息通信平台仍然远不能满足其内在需求。因此，必须从战略高度重视新型信息通信网络体系结构的研究与试验工作，构建安全、可靠、稳定、适用、快速的智能电网信息通信技术平台。从总体目标上看，面向智能电网的信息通信技术平台应当是高度集成的开放式通信系统。它在覆盖范围上应涵盖电源、电网、用户的全流程，形成统一整体；在业务环节上应覆盖电网建设、生产调度、电能交易、技术管理的全方位；在管理控制上应贯穿电网规划、设计、建设、运行维护、技术改造、退役的全过程；在数据流传送上应包括信息采集、信息传输、信息集成、信息展现、决策应用等各阶段，最终形成电力流、信息流、业务流的高度融合和一体化。智能电网信息通信技术平台除了为电网安全、稳定、经济、优质和高效运行提供全方位技术支撑外，还将为绿色节能环保、资源最优化配置、防灾减灾等方面提供坚强的技术支持。

1）面向智能电网的物联网应用框架

由于现有电力通信网在数据的终端采集上存在大量盲区，如对高压输电线路状态监测多采用人工巡检，无法实现线路的实时监控；系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余；对客户的服务简单、信息单向；系统内部存在多个信息孤岛，缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高，但由于信息的不完善和共享能力的薄弱，使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的，不能构成一个实时的有机统一整体，所以整个电网的智能化程度还不够高。针对目前电力通信网中存在的诸多问题搭建面向智能电网的物联网应用框架，其实质是利用物联网搭建的支撑全面感知、全景实时的通信系统，将物联网的环境感知性、多业务和多网络融合性有效地植入智能电网信息通信技术平台中，从而扫除数据采集盲区，实现实时监控、双向互动的智能电网通信平台。

从具体内容上看，面向智能电网智能输电、智能变电、智能配电和智能用电四大应用模块，应从四大模块的应用需求侧出发搭建电力综合信息平台，面向上层的信息处理和应用。信息平台数据库作为信息处理的有效载体，紧密结合云计算技术，以实现泛在数据的实时处理分析，通过对海量信息的有效处理实现包括对输电线路、变电站设备、配电线路及配电变压器的实时监测和故障检修，统一调配电力资源，实现与用户的信息双向互动，进而实现高效、经济、安全、可靠和互动的智能电网内在要求。针对下层的信息采集和传输，面向智能电网的物联网应用框架在感知延伸互动阶段，应利用大面积、高密度、多层次铺设的传感器节点、RFID标签以及多种标识技术和近距离通信手段实现电网信息的全面采集；针对各个环节的不同特点和技术要求，分别在电力输、变、配、用四大环节搭建传感网络；同时结合多种近程通信技术，通过数据的大量采集提高信息的准确性，为智能电网的高效节能、供求互动提供数据保障。在信息传输阶段，应以电力通信网作为信息传输通道，利用光纤或宽带无线接入方式传输输电线路信息、变电站设备状态信息、电力调配信息以及居民用电信息，实现对全网信息的实时监控。

2）面向智能电网的物联网分层网络架构

面向智能电网的物联网应用功能框架根据各大环节的不同特点提出了不同的应用需求。根据不同阶段完成功能和支撑技术的差异，结合物联网的基本网络模型，将面向智能电网的物联网分为感知延伸层、网络层和应用层三层网络体系架构。(www.xing528.com)

（1）感知延伸层

感知延伸层的监测目标包括与电力环节相关的电力对象、家居对象和智能安防等其他对象。电力对象的感知范围涵盖输、变、配、用四大环节中的气象环境、设备状态信息以及用户用电信息；家居对象的感知则涵盖家庭电表和远程操控的智能家电；其他对象则包含各种负责安防监控的传感器、摄像头、RFID标签等短距离通信设备。从感知对象上采集到的信息经过一定的分类和预处理，通过无线自组织传感网、红外通信、现场总线等多种短距离通信手段接入感知终端和互动终端，在终端设备上体现感知数据并实现与用户的交互式操作。

（2）网络层

网络层又分为接入网和核心网。首先，感知终端和互动终端的信息通过网关屏蔽各网络之间的差异，按数据类别和安全等级分别传至电力接入专网和互联网。电力接入专网主要包括电力光纤接入网和宽带无线接入网，通过电力接入专网与电力核心网互联，对采集数据进行实时、可靠的回传；互联网侧包含以太网、ADSL、3G、xPON 等多种接入方式。

（3）应用层

应用层针对智能电网各项业务的需求搭建各种电力应用平台。各应用平台系统在通过传感手段获得大量数据的基础上提供更加细腻的管理和控制。另外，应该在现有电力应用平台的基础上搭建新型感知互动平台，电网企业通过这个平台与社会用户进行相互的感知与互动。感知互动平台与电力核心网之间的连接必须是在内外网相互隔离条件下，有强有力安全措施保障的间接互联。面向智能电网的物联网平台相较于现有电力通信网，在环境感知性、自愈性、互动性和安全性等方面都具有较大优势，而这些优势无疑是现有电网向着信息化、自动化和互动化的智能电网迈进的根本保障。