泛在电力物联网发展建议及关键技术展望

泛在电力物联网发展建议及关键技术展望

李江龙卫伟

国网晋城供电公司，山西省048000

摘要：随着电价体制的改革，新能源大规模高密度接入的发展态势，一方面，社会供电可靠性要求更高，不确定性扰动源与日俱增，电力电子型设备引起的电网形态使得电网安全稳定运行压力巨大；另一方面，面对电力市场放开、输配电价降低、电量增长减速等因素影响，电网企业经营遇到了巨大的挑战。本文主要研究物联网建设中的关键技术，推动我国电力行业的整体进步与发展。

关键词：电力；物联网建设；关键技术

中图分类号：TM76文献标志码：A

引言

为实现电力系统各环节互联、人机交互、状态全面感知、信息高效处理，国家电网有限公司提出了发展泛在电力物联网的战略目标。构建泛在电力物联网是信息融合的发展趋势，也是承载能源数据流的最佳途径。

1、泛在电力物联网体系架构

1.1架构

（1）感知层:利用各种智能测量装置，对电力能源相关各个环节的业务对象进行实时感知和信息采集，有时还需要对信息进行本地初步处理。（2）网络层：对下利用物联网技术、无线通信技术等泛在接入感知层的信息，对上利用光线专网、互联网等向平台层标准化传输信息。（3）平台层：负责对网络层传输的信息进行存储、筛选清洗和数据挖掘等处理，为各类应用提供数据基础。通过打造支撑平台，可实现网络、计算和存储资源的统一优化分配。（4）应用层：承载泛在电力物联网的各类业务，能源服务商可实现应用开发，用户可便捷获取服务。

1.2特点

（1）感知层——全面感知；“全面感知”一方面指的是感知的对象广：横向涉及电、气、热、可再生能源等各种能源系统，纵向贯穿能源生产、传输、存储、消费、交易等各个环节；另一方面指的是感知的实时性强：利用状态监测技术，设备状态的感知频率提高，即设备的状态信息能够被实时感知。（2）网络层——信息贯通；利用强大且灵活的通信方式，如物联网、电力载波线、无线通信、光纤专网等，感知层获取的信息能够被高效快速地传输到平台层，实现不同信息采集系统之间的互联贯。（3）平台层——集约建设、统一调控、软硬件解耦；面向泛在电力物联网的支撑平台可以是一个或多个统一建设和管理的数据中心，并依托云计算技术实现数据中心资源的优化调度。此外，支撑平台的软件部分与硬件部分解耦，可降低对硬件研发厂家的依赖，创建开放式的软件开发环境。（4）应用层——快速迭代、开放共享、协作共生；基于平台层软硬件解耦的特点，支撑平台可以向众多第三方厂家开放，实现应用服务的快速开发迭代。基于共享的信息，各个应用服务可以进一步挖掘信息价值并创造效益，有利于构建开放共享、协作共生的能源行业生态。

2、泛在电力物联网建设中的关键技术

2.1通信技术

电力物联网的建设，要求具备双向、实时、高效等特点，那么就需要积极运用通信技术，促使系统的正常运行及各种功能需求得到充分满足。通过合理应用通信技术，能够深入融合电力网络与通信网络，促使电力传输的利用率、稳定性等得到有效增强。此外，通信技术的保密性较强，内外部环境带来的不利影响可以得到有效避免，进而促使电力运行稳定性得到保证。在应用通信技术时，需要从两个方面着手：①设计开放式的通信框架，这样不仅通信畅通性得到保证，还可以有效提高各种通信元件之间的信息交流质量。②合理确定技术标准。技术标准连接着系统与应用，且技术标准会直接影响到连接程度。因此，为了促使连接程度得到提升，就需要深入研发和适当提升技术标准。

2.2测量技术

电力设备各项参数是电力物联网建设和运行的基础，因此，就需要充分重视测量技术的运用。测量技术主要是将参数检测技术运用过来，深入监测、分析、转换电力系统中各种设备数据，结合数据分析结果，对电力设备的运行状况进行了解，判断是否有故障隐患等出现。总之通过合理应用测量技术，能够有效促进电力系统各个环节的开展，智能配电、智能补偿效果也可以得到增强。

2.3设备技术

设备也是电力物联网系统建设和发展的关键。设备的先进程度会直接关系到物联网系统的运作质量，因此，在电力物联网建设过程中，就需要将一系列先进的电力设备积极运用过来，促使电力运行质量得到不断提升。就目前来讲，电力物联网技术设备开始朝着超导、微电子方向发展。因此，在设备技术研究中，就需要结合这些发展方向，逐步深化研究，不断提升电力物联网系统的容量和通信，显著增强电力物联网系统运行的稳定性。

2.4智能转换技术

研究发现，电力网络数据一般是代码形式存在，人工无法直接读取，那么就需要将智能转换技术运用过来，以便对代码进行转换和读取。智能转换技术能够智能识别各种复杂的数据代码，且自动进行转换，方便人们的读取。通过智能转换技术的应用，人们可以更加高效的掌控电力网络，工作效率也可以得到显著提高。

3、对泛在电力物联网发展建议

3.1电力状态感知

能源互联网状态感知是构建泛在电力物联网最为关键的一步，其状态感知数据的可靠性决定了系统决策及模拟计算的有效性。不同于传统物联网底层传感器网的基础构局方案，该层应当充分依托现有电力能源发输变配用各环节打下的坚实智能感知单元构建泛在电力物联网状态感知层。在发电侧，可依托以数值天气预报为基础输入数据的新能源功率预测平台，结合电力调度D5000系统，实现发电层单元信息实时多维接入，构建发电信息大数据监测与调控平台。在输变电侧则可依托第三代智能变电站结合SCADA/PMU等量测数据，实现变电站/输电网层级信息化设备智能感知。随着电力市场体制改革，主动负荷、电动汽车负荷的不断涌现，可以预见配电侧及用电侧在未来会存在爆炸式的信息数据，而这些数据一方面在提供大量有用信息资源的同时，另一方面无效、低质的数据源会造成信息分析维数及存储的灾难，甚至误导决策。因此，基于该部分的数据感知层一方面在收集大量数据的同时也要具备信息删减及简单聚合的能力，这部分是信息感知层的未来发展重点与难点。依托于国网现阶段打造的配网自动化平台、智能电表营销数据、综合能源互联网服务等平台，构建面向用户的泛在电力物联接口是未来亟需解决的关键技术攻克方向。

3.2信息交互与区域决策

作为信息感知层及全局决策层的中间层，应该充分挖掘5G信息通讯融合能力，构建基于北斗GPS系统的边缘计算服务集群，建设电力多载荷一体化卫星，以实现区域信息交互与区域决策计算。随着连接设备数量的大量增加，网络边缘侧会产生庞大的数据量。如果这些决策都由核心管理中心来处理，则在敏捷性、实时性、安全等方面出现问题。因此，推荐边缘式计算方案。边缘计算的思路来源于章鱼，类似于分布式计算。因此，将信息数据的处理、区域电网的运行甚至是一些重要政策的落地，由系统中心下放到边缘的节点上是颇为高效的泛在电力物联网建设方案。采用边缘式计算决策群可就近处理海量数据，从而实现大量设备高效协同工作，降低网络运行维护成本，实现智慧工业园区、智慧区域电力交易中心、智慧能源区域电力网。

结束语

随着交直流输电规模的迅速扩大，分布式发电设备接入类型与数量快速增加，导致电网复杂程度不断提升，对传统电网形态提出了挑战。另一方面人工智能技术的发展也对电网功能和运行方式提出新的要求。因此，结合泛在物联技术将现有电力系统建设成泛在电力物联网是未来电力能源体系的发展趋势，也是当前阶段国家电网最紧迫、最重要的任务。

参考文献：

[1]林静,林柏.泛在电力物联网建设中的关键技术研究[J].通讯世界,2017(24):185-186.

[2]徐一鸣.面向电力物联网的通信技术研究[D].华北电力大学(北京),2016.

[3]马旭明.泛在电力物联网建设中的关键技术[J].信息技术与信息化,2014(11):164-165.