电力系统提供所有部门所需的能源,使用电器组件,使其成为现代生活的支柱。这些系统负责向各种负载--从家用电器到工业机械--提供能源,其方法是形成一个部件网络,传送、供应和部署电力。为负载提供的电源指定为一定电压、频率和相数。这些系统利用各种能源,如煤炭和柴油,并将来源能源转化为电能。这种转换后的能量随后用于能源生产和传输。整个电力系统网络可分为发电、输电、分输电和配电变电站。
在能源系统中应用物联网可显著提高效率。物联网是一种交换数据的连接设备网络.使用传感器和执行机构实时收集数据并将其存储在云中,使数据能够更快地相互作用,同时最大限度地提高存储能力。当被应用到电力网络时,iot技术将带来敏捷系统、先进的数据管理和数据分析以及智能网格等进步。然而,将基于IT的解决方案集成到现有的网格中并不是一个简单的问题。本文介绍了与在电力系统中部署iot相关的主要挑战,并讨论了解决这些挑战的几种方法。
传感网络
无线传感网络利用许多传感器节点收集环境监测、军事监视和动物追踪等情景下的数据。收集到的数据通过无线传输传输到服务器.在边远地区安装的传感器节点的能源供应有限,难以轻易更换或充电。为了最大限度地利用其正常运行时间并确保长的使用寿命,电力系统的传感器应配备终身电源。这与其他电气设备类别的要求有所不同,也是一个需要完成的繁琐任务。
传感器节点配备有有限的能量供应,当传感器网络部署在边远地区时,电池不容易被替换或充电。因此,对于电力系统中的无线传感网络,低功率的设计可以帮助最大限度地提高电池寿命,并且可以部署能量收集来实现传感器的终生能量源。
连接性
连接性是任何IOT系统中的一个关键要素,因为连接方案是所有系统设备相互连接并能够与云进行通信的管道。可靠的连接性是电力系统设计中的一个问题,特别是对于那些将部署在地理位置偏远、覆盖面不全的地区的系统。
范围、带宽和耗电量是决定网络连接方案的主要决定因素,选择最终将取决于特定网络连接项目的需求。对于边远地区的电力系统运行,卫星连接将是最佳选择,而在提供充分网络覆盖的地点,可使用蜂窝或Wi-Fi。
电力管理
在一个给定的电力系统中,iot设备执行一系列的功能,因此需要持续不断的能源供应,以满足系统各元素的需求。电力需求因活动而异.例如,传输和接收功能消耗了大量可用电源。有效的 电力管理 因此,如果要有效地执行该系统,那么它是至关重要的。最常见的节能方法是在适当的时候将系统放入睡眠模式(调制解调器、轻睡眠或深度睡眠)。
网络安全
毫无疑问是一个相互通信的连接设备网络。由于在电力系统中收集的数据用于分析趋势、提供建议和检测潜在问题,因此这些数据对于确保电力系统正常运行至关重要。因此,电力数据是网络攻击的一个脆弱目标,特别是如果不采取适当的安全措施。漏洞点包括使用默认密码、不安全通信和不安全的个人信息。如果保障措施不到位,即使自动化和人工智能的部署也会有问题。很多iot流量是未加密的,并且没有足够的安全支持来应对威胁。企业必须通过采取诸如封锁链、防火墙和强有力的认证协议等措施,来严肃对待网络通信系统安全问题。
复杂
iot或任何其他技术的指数增长必然会推高其复杂性。随着每一家公司都在研究自己的方法来开发这样复杂的解决方案,协议的数量也在不断增加。此外,大规模实施综合信息技术解决方案需要大量的财政投资,因为它涉及设备、网络、支持和应用。
每一个工作区的成本取决于应用的类型。例如,开发一个工厂监控应用程序将需要使用MQTT协议。如果同一应用程序需要一个具有API集成的强大用户界面,那么可以使用TP协议。如果需要实时监测传感器数据以进行维护,则可能需要COAP协议。显然,为如此复杂的应用程序设计一个架构是一个巨大的挑战。
传感器可靠性
传感器在IOT系统中发挥着至关重要的作用,从环境中收集数据并将其传送回服务器。电力系统中使用的传感器必须准确可靠,以确保正确的数据分析。然而,大功率波动可能会损害这些传感器,诸如受到冲击、高温、尘埃和其他污染物的影响等条件可能会缩短它们的寿命。工程师可以通过选择适合在特定环境中工作的传感器来防止问题的发生.这就要求考虑传感器可能面临的所有操作条件,指定一个适合于任务的传感器,并相应地设计系统。
缺乏基础设施和技能组合
由于生物技术网技术在医学、教育、采矿和运输等各部门都得到了使用,因此只有在满足了所有先决条件,例如充分的电力供应和数据收集基础设施之后,才能实施生物技术网系统。就电力系统而言,现有的基础设施将需要额外的空间,以建立综合通信技术项目的硬件,并为监测工作进行必要的连接。必须实现这一目标的规模是巨大的,因为几乎所有目前的基础设施都是在考虑到电力系统组件的情况下建立的。
30.信息和通信技术仍然是一个相当新的概念,正在缓慢地进入主要技术部门。部署到现有的系统需要工程师具备必要的技能,并正确地了解现有的电力系统,而该系统正在被集成。维护这些复杂而昂贵的系统也需要有熟练的专业人员。
环境安全
如果自然灾害或其他事件发生,导致电力系统崩溃,则可以利用国际通信技术网的端到端备份功能。设计具有电源和数据备份的iot系统一直是一个挑战。由于额外的硬件在设计中消耗了空间,并涉及资源利用的经常性成本,公司往往忽略那些功能和数据不那么重要的系统。即使实现了电源备份机制,它也很容易发生故障,因为停电可能比灾难事件本身持续的时间更长。
在这种情况下,数据分析和优化算法可以帮助官员确定向受影响地区提供应急电源的替代途径,提供更关键/更重要的系统。这些算法还可用于为没有直接受灾害影响但由于输电线路受损而面临停电的地区提供备用电力传输源。
但是,由于不同区域使用不同的iot系统架构,设计这些算法时面临定制的挑战。每次都必须从零开始设计算法和备份机制,这取决于条件和对更关键的系统元素的理解。
