泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析倪玮强张烨

泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析倪玮强张烨

倪玮强张烨

倪玮强张烨

（国网沧州供电公司河北沧州061000）

摘要：现当今，随着我国科技不断进步，我国的电力行业也得到了很大程度的发展。本文对泛在电力物联网的概念及特点进行了阐述，依据中国能源发展规律，提出了泛在电力物联网的发展建议。结合电力系统实际现状，提出了建设泛在电力物联网需要突破的关键技术。通过梳理泛在电力物联网的基本概念，聚焦下一步重点研究工作。

关键词：泛在电力物联网；关键技术；应用前景

引言

近年来，随着社会经济的迅猛发展及能源需求的日益增长，能源供应的压力不断增大。同时，大量煤炭、石油等非清洁能源的使用所带来的环境污染问题也日益严重。因此，未来的电力系统必然将为可持续的全球经济增长提供高渗透率的清洁分布式能源。大量分布式能源的不断接入给电力系统的经济运行和安全管理提出了前所未有的挑战。

1泛在电力物联网的概念及特点

1.1泛在电力物联网的概念

泛在电力物联网是指充分应用“大云物移智”等现代化信息通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知，信息高效处理，应用更加灵活等特征的智慧服务系统。泛在电力物联网是电网公司具有智慧化、多元化、生态化特征的“第二张网”，与电网公司坚强智能电网相辅相成、融合发展，二者协同并进形成强大平台，构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。

1.2泛在电力物联网的特点

泛在电力物联网具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点。全息感知是指电网各环节设备与用户状态的全面感知和业务全面穿透。泛在连接是指实现电网设备、用户及数据的全时空泛在连接。开放共享是指电网数据价值的共享融通，为能源行业和市场主体发展创造共享平台。融合创新是指泛在电力物联网和坚强智能电网深度融合，生产者和消费者共同参与电网业务创新，支撑电网公司创造更高水平价值。

2泛在电力物联网关键技术

2.1智能传感及智能终端技术

作为泛在电力物联网发展的基础和最为关键的一环，高精度、含多维特征参量的智能感知技术及状态信息全局智能化终端及其布局技术是发展电力物联网不可或缺的一环。对于电力设备层智能化传感装置，首先要保证电力设备复杂工况下多维特征参量数据的有效性。发输变配用等各类电力系统设备，长期处在复杂多变的运行环境，以变压器为例，温湿度、电磁场、压力、气体、水分等信息都会对变压器的可靠稳定运行产生影响。因此，泛在电力物联网中智能化传感装置面对复杂的电力设备工况应保证多维特征参量（光学、电磁、声学信号）传感采集的精度，保证感知信息的可靠性。

2.2能源信息物理系统融合技术

为构建泛在电力物联网，需将电力网与设备物联网有机融合，从而实现系统高效化、一体化仿真。如何设计信息物理系统融合的架构是其中关键技术之一。现阶段不仅缺少融合的技术标准体系，也缺少面向能源互联网的信息物理系统融合模型与仿真方法。电信息与物联网信息不仅仅需要相互交互，更需要将两者信息融为整体，建立综合性仿真模型及实验平台，实现面向信息流、业务流和能源流深度融合的联合仿真。在综合考虑能源供给不确定性的基础上，研究全范围能源期望交互能力，量化评估多能节点、线路。

2.3一体化通信网络技术

（1）研究信息大容量传输技术。对于系统内大规模信息传输数据需要研究支持泛在电力物联网的骨干网结构形式及组网方式，保证各类网络协议下信息的融合技术，例如，同步数字体系（SDH）网络与光传送网（OTN）网络；同时研究泛在电力物联网业务在骨干网中的路由算法及性能指标；研发适应泛在电力物联网业务承载及持续演化的仿真平台，进而保证智能监测及故障分析，充分探索基于AI技术的电网业务。（2）支撑泛在电力物联的高可靠IPv6（互联网协议第6版）网络技术。2017年11月国务院办公厅发布了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。作为下一代互联网关键核心技术，基于IPv6底层的物联网通讯方式是未来的主流形式。为建设泛在电力物联网，应该研究泛在电力物联网高可靠IPv6网络建模方法，保证高可靠IPv6网络的大流量广域承载，并优化各连接微域使其协同高效工作，以综合管控技术降低IPv6网络跨域时延。（3）发展广覆盖、大连接通信接入技术。基于5G技术的泛在电力物联网，服务对象众多，为了应对不同设备通讯接入需求，需要基于边缘计算技术，研究5G网络切片在电网的应用，并研发适用于泛在电力物联网的低功耗、低成本窄带通信芯片，从而开发面向低压配用电物联网的电力线载波与无线通信融合技术及装置。（4）面向泛在电力物联网的集成通信协议技术。为了保证泛在电力物联网内各类设备的高效接入，需要构建带有设备自识别、自动注册、设备特征标识等共性功能的泛在电力物联网通信协议；满足能源互联网多业务场景、跨领域应用交互的泛在电力物联网通信协议适配；同时发展网络通信协议跨层优化技术，实现泛在电力物联网业务场景数据模型、信息模型和通信协议的映射。

3泛在电力物联网应用前景

3.1保障电网安全运行

泛在电力物联网建设和发展可有效解决现阶段我国的电力存在能源分布不平衡、电网结构不合理、调节能力差等问题。一方面，利用数据共享和大数据分析等先进手段，依托运检智能分析决策系统，推动电网运维检修高度数据化和智能化，实现电网设备实时监测、主动预警、智能巡查、优化控制及高效管理。另一方面，对风能、太阳能、负荷进行实时监测，建立电力能源统一调控系统，提高电网灵活性和调节能力。此外，泛在电力物联网实物ID深化应用，可实现电网设备规划设计、采购、建设、运行等全环节、上下游信息贯通，提高精益化管理水平，保障电网安全经济运行。

3.2促进清洁能源消纳

目前我国的可再生能源的应用率比较低，风能、太阳能等清洁能源没有得到广泛和高效应用。由于风光发电的间歇性，部分地区因缺乏调频调相机组、电网灵活性不足等导致弃风、弃电现象。泛在电力物联网通过建设虚拟电厂智能管控平台，通过分布式清洁能源数据和用电负荷信息的计算、分析和存储，优化分布式能源与电力调度系统、电力交易平台互联互通，实现区域的协调控制，按需增减负荷，减少分布式能源并网冲击，从而有效促进清洁能源广泛、安全消纳。

3.3推动综合能源服务

泛在电力物联网打造以“用户为中心”的综合能源服务平台，为电网公司与用户之间提供广阔沟通平台。综合能源服务平台围绕能效管理、需求响应和电力交易三方面内容，提供能源互联网用户服务，拓展能源消费新模式，满足用户多样化用能需求，引导用户积极参与综合能源服务体验，促进综合能源新模式、新体系、新业态推广普及。

结束语

总之，“坚强”与“智能”并重是我国能源互联网发展的内在要求和方向，而“坚强”和“智能”这两者本身就是相互促进的。因此，可以预见，承载数据流的泛在电力物联网与承载电力流的坚强智能电网必将相辅相成、融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。

参考文献：

[1]杨东升，王道浩，周博文，等.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].发电技术，2017（2）.

[2]傅质馨，李潇逸，袁越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设，2017，40（5）：1-12.

[3]李勋，龚庆武，乔卉．物联网在电力系统的应用展望［J］．电力系统保护与控制，2018，38（22）：232-236．