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物联网与智能电网—基础架构华的新视角

来源:C114中国通信网
2010年10月29日14:20

  曹军威:非常感谢有这个论坛的机会,我是最后一个抓紧时间跟大家介绍一下我们清华大学做了一些物联网在智能电网上做的工作。物联网从基础设施的角度是现有基础角度的过程,我们从基础架构化的角度也有一些我们自己的观点。

  

清华大学 曹军威
清华大学 曹军威

  首先介绍一下背景,我们主要是最近一两年,尤其是今年,我们通过信息技术研究员和电机系的合作,在国家的973计划或者物联网方面我们承担了一些课题,这些方面我们物联网和智能电网两个方面我们进行了一些探索,另外从技术架构的角度进行一些诠释,最后介绍一点我们现有的一些工作。我们的理解很多专家都已经讲过了我快一点过去。

  互联网是人机相连的过程,物联网规模更大,数字交互,范围更广。物联网交互几个层面的东西,比如感知层面对物理空间进行感知识别,通信网络然后到软件系统,对物理信息进行分析处理,最后到实施控制,我们还是强调除了感知还有控制方面的事情。物联网的结构很多专家提到,我们感知层我们强调了感知层,除了信息的上行以外,还有控制指令的下行,就像一个人工作的类比。

  国内外一些动态我们更多从计算和软件还有系统集成角度考虑物联网和智能电网的问题,我们更关注美国06年NSF为CPS信息物流的立项,从研究的角度,在美国计算的角度就提出过Internet of Things的概念。我们后面研究方向主要侧重在计算技术和软件技术方面,能够对物联网除了感知通信角度,能够从网络,云计算,控制的集成方面做工作,物联网的基层效益也不讲了已经很明确了。谈谈智能电网和物联网很多相似的,从概念到架构都是不谋而合的,智能电网也是分层次的概念,它的节点数也是从输电到供电到配电,大家提到的智能家居,小区家庭中间,一直下来规模也是很大的,它是多层多区远程分布,真正智能电网要能做到即测即控要做到物联网方面的感知和控制。

  智能电网从功能上也有分层解构,从中间的物理系统还有高层控制中心,也有监控的一套系统,通过信息网络进行最终调度,这一方面从智能电网跟原来电网区别在于发出配用的各个环节,原来要增加元件,智能设备,实际上在各个方面增加智能传感,把更加多的数据采集上来,能够消除电网检测的盲点。我们现在用到PMU对电站的电流电压和量测的装置,在国内只是装在220千伏以上的节点才有,如果将来真正的要做到智能电网很多环节上都要增加这样的元件,传感测量的保护控制,现有的系统就要增加一些检测的控制,分层分区的数据采集也是必须的,从通信网络方面,现有包括电网都是有很多,电网是走自己的专网光纤,将来在智能电网需求下,希望基于物联网智能监控可能要增加基于互联网,基于通信网络的信息采集,从调度中心的角度,现在EMS调度中心需要增加更加智能的分析决策和智能化的执行。

  智能电网预期目标很直观一、现有的输电能力和各级电力设备利用率,能够通过更好的监控,从输电角度可以提高输电利用率,这个经济效益很大了。二、安全可靠方面更好的监控电网就可以降低现在的冗余度,这样可以使电网设备利用率提高。三、用户的电电质量,用户端和需求边我们可以做检测,为用户提供更好的服务。四、大规模可再生能源的接入。

  我们从基础架构的角度来说物联网是工业化、知识经济,在不断的进化过程中,基础架构从技术,不断基础架构化以后,能够不断的便捷和经济的服务,物联网又一轮的基础架构化,基础架构实际上是对工业经济发展起到支撑作用,传统我们有交通,无线通信,有电网有,现在的英特网,下一代的基础架构会怎么样,下一代我们认为物联网以后现有基础架构的智能化的过程,基础架构是技术发展的必然趋势,它复杂的系统技术,只有经过基础架构化以后,才能够经济有效的发挥作用。 21世纪现在趋势也很明显,传统的基础架构,必须得基于分布的计算机通信传感通信的新整合以后,新的技术架构对知识经济发挥更加重要的作用。

  我们从技术角度研究,我们觉得如果要把基于物联网智能电网系统做一个架构,那么它可能从软件角度通过软件中间件,能够提炼出来做系统集成的架构,传统的互联网提到很多技术来讲,它只注重数字空间工作。传感网把传感器从传感的角度更加加进到架构里面,从信息物流系统角度,更加强调从传感到控制实时的紧密配合,从云计算的角度把数据中心和用户都能强调,怎么把数据中心的资源提供给用户,使用户真正能够最直接便捷的体验到数据中心的能够。从物联网角度如果要实现物联网,从感知、控制、执行,这样一个全过程,我们需要一个软件中间件对物联网整体实现进行集成,我们也做了一些工作,现在物联网从软件计算技术,或者从计算的角度我们认为一个软件中间件是目前产业发展的一个瓶颈,如果要形成一个系统基层的解决方案,需要中间一套间,打通所有的环节,从嵌入式的传感器,嵌入式实时计算实时传输出来,到海量数据衷心的高效能高校性,到用户移动终端设备的移动性,这三方面如何很好的结合起来,我们跟用户进行移动数据终端拓展,对数据源传感器两边进行拓展,能够进行有效的集成。

  从技术的角度我们做了一些工作以后,我们希望能够用到智能电网的一些应用上面,这里面我们一个例子就是,大电网光域气网的阻尼控制系统,基于海量的实测数据,能够对系统的运行状态,进行实时的分析和辨识,考虑电网的相关设备的性能,能够完成是否出现低频振荡,是否出现稳定性方面的隐患,能够形成预警,以形成相应的决策措施,在事故发生能够使装置进行协调工作,能够恢复策略,能够协调措施。我们希望在这些方面做一些实实在在的工作。

  基于我们现在物联网的技术,可以很好的提供这样一套解决方案,在物理系统我们做实验的时候可以用动态实时仿真系统测量,控制器可以动态控制机柜交直流的输电切换,对发电机切机的类似控制,我们可以直接用控制机控制,用户这边用信息技术云计算的手段,把数据分析的结果以各种方式推送给用户,最后我们实现了一个相对于圆型系统,基于PMU和智能电网的控制系统,实现相位测量和远程测量,基础是中国广域测量系统的规模世界第一,但海量数据还未有效利用,电力系统的新型控制手段FACTS不断完善。数据中心技术的不断成熟与性价比的提高。我们在广域上的实时控制初步实验我们可以提高输出功率提高10%。

  我们认为物联网是一个集感知、通信、网络、计算控制系统为一体的数物复合型系统,物联网发展就是基础架构智能化的过程,需要从基础架构学的角度进行科学、系统研究。物联网是否成功取决于行业应用是否成功,智能电网是其中的典型代表。物联网的感知和控制是通过通信、网络和计算的环节集成在一起,有效的物联网软件中间件是其中的关键。物联网软件中间件实现嵌入式计算实时性,数据中心的高效能和终端设备的移动性的完美结合。

  这就是我的一个简单汇报,谢谢大家!

  

(责任编辑:李志宇)
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