物联网在智能电网中有哪些应用

物联网在智能电网中的应用主要包括：(1) 设备状态监测。利用物联网技术对常规机组、水电站坝体、新 能源发电、电力设备进行状态监测，提高一次设备的感知能力。(2) 电力生产管理。利用物联网技术实现调度指挥中心与现场作业 人员的实时互动、电力巡检管理以及重要杆塔的实时监测和防护。(3) 电力资产全寿命周期管理。将射频识别和标识编码系统应用于 电力设备，进行资产身份管理、资产状态监测以及资产全寿命周期管 理，实现自动识别目标对象并获取数据。(4) 智能用电。利用物联网技术有助于实现智能用电双向交互服 务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及 电动汽车充放电，为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用 电效率，以及节能减排提供技术保障。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看，物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破，NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长，服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网，为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》。

电力物联网发展的远景形态：总结了泛在电力物联网发展作用和价值体现，智能电网各个环节概述了物联网技术在电力领域的已有研究和应用基础，智能电网、透明电网和零边际成本电网3个阶段的技术发展趋势，为泛在电力物联网建设的深化提供一些思路，提出泛在电力物联网的若干技术挑战，为泛在电力物联网的未来研究。

零边际成本电网。多生产、传输、消费额外一单位电能，引起的成本的增加趋近于零，满足这个条件，电网就是零边际成本电网，因此属于电力物联网发展的远景形态是零边际成本电网。电力物联网是物联网在智能电网中的应用，是信息通信技术发展到一定阶段的结果。

智能电网的支撑技术

智能电网的主要支撑技术有实现收集、存储、分析、处理、显示海量信息数据的可靠信息技术，高速、双向、实时、集成的通信技术，具备资源优化配置、科学决策、电网运行高效管理、电网异常及事故快速响应的智能调度技术，电能量消费与预测技术，中压或低压配电网上的分布式能源接入技术，规划控制技术，包括电能质量、功率因数、相位、故障事件、变压器和线路负荷等数据在内的参考量测技术及相关传感器技术等。

物联网相关技术在智慧电网中的作用

在当前的电网中，传感器的应用很广泛，但主要是机电类传感器，其获取的方法往往是物理方法，传递的信号往往是模拟量，这就决定了它往往是通过电缆进行传输。智能传感器不但涉及传感技术，还与微机械、微电子、数字信号处理、网络通信直接相关。

它获取信息的方式往往是将所需获取的信息直接转变为光信号或者电信号，输出为数字量。智能传感器还具有一定的信息存储和分析能力，可以对信息进行初级加工再向上一级传递，避免了上级设备对于信息的处理量过大，也节省了网络流量。

物联网技术中，信号一般使用光缆进行传输，对于设备内部的状态量等不便于直接连线传输的信号，还可以采用无线传输，保证数据的实时性。在主站，由于传输来的数据为数字量，就避免了繁杂的数据转换和处理工作，这些优势应当发挥。但是，电网对于信息的可靠性要求很高，特别在信息传输方面。

如果是在民用或者商用行业，信息传递的可靠性要求较低，物联网当前的可靠性水平便可以胜任。但对于电网来说，错误信息传递的结果是很严重的，可能导致电网中自动装置的错误动作，切断正常运行的大量负荷，或者电能计量出现重大失误等。在可靠性无法保证的情况下，物联网技术的重要优势——信息传递将难以发挥作用，这也就相应导致了在网络层之上的应用层无法应用于智能电网。

1、利用蜂窝基础架构–IIoT网关允许电网监控设备利用蜂窝连接性，与多个后端或云系统形成安全连接。
2、电力生产管理。利用物联网技术实现调度指挥中心与现场作业 人员的实时互动、电力巡检管理以及重要杆塔的实时监测和防护。
3、增强的电网安全性–传统的电网监视系统（通过IP网络连接时）容易受到网络攻击。它们缺乏强大的网络安全功能，因为传统协议在设计时并未考虑到现代威胁。IIoT网关可以使用最新的安全方法来最大程度地降低安全风险，并更新和修补安全功能以适应不断变化的网络安全威胁。
4、智能用电。利用物联网技术有助于度实现智能用电双向交互服 务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及 电动汽车充放电，为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用 电效率，以及节能减排提供技术保障。
5、实时推送数据–依赖于集中式的数据轮询会导致大量延迟和扩展能力有限。许多IIoT网关在本地轮询数据并创建可以与传统SCADA系统以及基于云的平台进行通信的数据模型，以利用现代Web服务。
6、设备状态监测。copy利用物联网技术对常规机组、水电站坝体、新 能源发电、电力设备进行状态监测，提高一次设备的感知能力。
7、通过低功耗传感器增强传感–IIoT网关可以从旧协议（例如DNP3或更新的云协议）转换LPWAN传感器数据。
8、利用云–随着分布式电网变得越来越复杂，需要管理更多设备，IIoT网关能够连接到基于云的基础架构，并通过云管理的仪表板与用户共享实时数据和分析。
9、电力资产全寿命周期管百理。将射频识别和标识编码系统应用于 电力设备，进行资产身份管理、资产状态监测以及资产全寿命周期管 理，实现自动识别目标对象并获取数据。

总体规模和市场份额均位居全球前列，整体发展态势良好。

《“十四五”现代能源体系规划》提出，创新电网结构形态和运行模式，加快构建现代能源体系。加快配电网改造升级，推动智能配电网建设，提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性。积极发展以消纳新能源为主的智能微电网，实现与大电网兼容互补。

未来随着全球能源环境的变化，环保要求日益严格，电力企业需要更加注重节能减排，以及发展清洁能源，如风能、太阳能等。另一方面，随着智能电网和新能源技术的发展，电力企业需要更加注重科技创新和数字化转型，以提高效率和竞争力。

当今中国的电力企业正逐渐向数字化转型，数字孪生电网是数字化转型中的一个重要趋势之一。通过对虚拟对象或过程进行模拟、分析和优化，以提高现实世界中的效率和质量。电力企业的生产过程中涉及大量的设备，设备数字孪生可以通过虚拟仿真的方式，对设备的运行情况、性能参数、故障检测等进行实时监测和预测。通过设备数字孪生，电力企业可以实现对设备的远程管理和控制，减少人为干预和运行停顿的可能性，并实现对电力需求和供应的实时监控和调节，提高供电可靠性和能源利用效率。

为传统发电厂的控制管理，调度升级等业务功能做可视化转型，提供智慧虚拟电厂负控可视化解决方案。图形引擎强大的渲染功能、高性能的 WebGL 技术，多维度、实时的、动态呈现虚拟电厂接入的各类负荷资源运行实时状态与技术参数变化趋势；展示虚拟电厂运营调度过程以及评估指标信息展示虚拟电厂各类负荷资源技术参数变化趋势，以可视化技术全面支撑虚拟电厂经营决策。

上述得负控管理系统是一个着眼于全面加强电力信息管理的，集负荷控制、远程抄表、电量数据分析和监测以及电力营销管理等多种功能于一体的综合性分析与处理系统。数字孪生技术利用大数据、云计算、人工智能等数字技术对分布式资源物理实体的特征、行为、过程和性能等进行虚拟建模，是实现虚拟电厂、负荷系统运行优化的理想途径。

未来能源企业需要更加注重绿色低碳发展，以满足市场需求和政府要求。智能电网和新能源技术的发展将促进电力企业数字化转型，提高生产效率和服务水平建立多元化的能源供应链，以适应市场需求和应对风险。

再以变电站日常维护来说：需要大量的巡检人员对设备进行检查，不仅效率低下也十分危险，且高温、暴雨、大雾等严酷天气频发，为人工巡检带来许多阻碍。

配合户外巡视机器人的智能巡检系统代替人工巡视，实现变电站的自主监测、监控预警和数据远程集控管理，使得巡检更安全、更精益且更及时。通过智能的巡检系统，根据报警设备发出报警信息，第一时间到达目标位置，能够实时查看巡检视频及报警信息，工作人员可及时知晓并作出相应的处理。智能巡检的运用，不仅提高了工作效率，减轻运维人员劳动强度，降低运维成本，同时，有效提高了无人值守变电站的安全监控管理。

数字孪生和数字化技术在电力企业中的应用，可以实现对设备、电网和运营管理等方面的优化和提升，提高生产效率和质量，降低成本和风险，进而实现电力企业的可持续发展。通过Hightopo三维虚拟仿真的变压器组装动画，介绍变压器设备的工作原理以及装配过程，直观展示变压器主要部件的构成及安装位置，配以文字说明介绍其主要特性，逼真且具有科技感带入。由 HT 自主研发的这套 3D 可视化系统，可作为变压器现场安装及维护工作的仿真培训资料，高效而又灵便的实现新员工的变压器工作原理教学。

三维可视化系统将多种复杂的管理系统信息聚集在虚拟仿真环境下，搭建电力环境全场景的呈现，通过智能数据分析，人工智能巡检、实时监控告警等功能的结合，使运维人员更高效的集中监控管理，有效减少电力系统负面安全影响和经济损失，而且能够为变电站进一步的智能化做好积极准备，实现站内设备连续性数据统计，揭示数据规律变化，深度挖掘数据，并科学精准地安排运维工作。

通过3D可视化，将变电站的整体结构、设备分布情况进行立体化呈现，同时提供鸟瞰、漫游、自动巡检等多种演示方式，满足多样化展示需求，可以将真实环境形象逼真的展现在眼前。

实现对变电站管理规模的扩大化、管理工具的多样化、管理信息和管理数据的海量化展示，助力变电站多维数据的深度挖掘及智能分析。

将生产实际业务无缝融合到平台中，使得对日常的管理工作做到标准化、精细化、自动化，实现企业智能化、专业化管理。

同事，在新型电力系统下，电网运行逐渐呈现智能化、数字化的特点。发展“源网荷储一体化”运行急需“云大物移智链边”其中的云计算、大数据、电力物联网、边缘计算等技术手段，让电网系统配备拥有海量数据处理分析、高度智能化决策等能力的云端解决方案。从而实现各类能源资源整合、打通能源多环节间的壁垒，让“源网荷储”各要素真正做到友好协同。

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