泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析王辛

泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析王辛

王辛

关键词：泛在电力物联网；技术；应用

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。物联网技术正处于应对这一挑战的最前沿，它可以通过泛在的感知技术赋予电力系统动态的灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源之间的互动能力，从而使电网从单纯的电力传输网络向智能能源信息一体化基础设施扩展，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。

1泛在电力物联网的概念

1.1泛在电力物联网的定义

泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息互联和交互。而泛在电力物联网是指电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备、以及人和物的信息互联和交互。泛在电力物联网是物联网技术在电力系统中的应用，其本质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的共享，从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动，使得有关物体相互感知和反馈控制，形成一个更加智能的电力生产、生活体系。

1.2泛在电力物联网的基本特征

泛在电力物联网立足现有电网实体与通信技术，将不同能源系统物理互联、时空信息互联、商业互联相融合，具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特征。全息感知是指通过RFID、传感器等，动态获取“发–输–变–配–用”各个环节不同设备、不同用户的状态信息。泛在连接指通过电力专网或移动网络将电力系统中所有设备、用户的信息和数据全时空连接。开放共享指在统一平台上利用智能技术对数据进行共享和管理，提高数据质量，挖掘有效信息，实现数据上下贯通，全方位实时交互。融合创新即通过不同设备、用户，不同时空信息，对内实现全业务在线，电网安全稳定运行。对外建成智慧综合能源服务平台，开拓电力市场，促进电力改革。

2泛在电力物联网的关键技术

2.1异构网络平台的互操作性和无缝融合技术

由于被感知对象的特性不同，传感设备的种类呈现多样化，而在不同的应用环境下，对应的标识技术、通信技术和服务需求也存在着明显的差异，因此泛在电力物联网是一个典型的异构网络。网络的异构化造成了网络平台连接的复杂性。经过多年的发展，物联网在应用过程中已有很多连接标准，对应于物联网的3个普及任务，可以大致将现有的物联网连接标准分为3类:(1)与数据相关;(2)与通信相关;(3)与服务相关。对于电力系统来说，如果上述三类连接标准缺乏互操作性，则数据表示格式、数据分发机制和数据管理平台，即对应于泛在电力物联网运行的各个环节———信息感知、传递和处理都将面临挑战。要应对这些挑战必须开发和实施全面的连接标准，这对于实现泛在电力物联网物理域和虚拟域之间的互操作性和无缝过渡至关重要。因此，需要借鉴现有的物联网连接标准，进一步提出适用于电力系统应用环境的网络连接标准，以实现差异化传感设备之间数据、通信和服务的互操作性，以确保多种类型异构传感网络在电力系统各个应用领域中的渗透和无缝运行。

2.2智能化终端

目前电力物联网业务终端主要包括智能电表、输变电监测装置、配电自动化装置、调度自动化测点等。现有终端标准不统一，需建立统一架构体系，统一标准智能化终端研发，形成业务终端统一接入和管理：①需规范智能业务终端上联接口协议和数据格式，结合智能芯片精度高、体积小、低功耗等特点，推动新型业务终端规模化应用和存量终端更新换代、标准化接入。②需加快研究跨专业数据同源采集和多终端功能集成与跨专业复用，提升业务终端在线率。

2.3物联网平台

随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动OneNET物联网平台，阿里link物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动OneNET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题；阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据云计算人工智能”的物联网平台。

3泛在电力物联网应用前景

3.1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。

3.2提高电网安全经济运行水平

目前我国电网存在能源分布不均，网架结构不合理，电网调节能力不足等问题。泛在电力物联网通过物联网技术，可以有效解决这些问题，促进电力系统“发–输–变–配”各个环节的安全稳定运行。结合物联网技术，研发风能、太阳能、负荷实时监测和功率预测系统，建立以火电机组为底层支撑的能源统一调控系统。结合物联网技术提高输电环节可靠性、设备状态自动诊断技术，利用智能传感及智能终端提升保护、通信等二次设备的感知能力和终端智能，实现联合处理、数据传输、综合判断等功能，提高电网的智能化水平和可靠性程度。结合电力物联网技术，建立智能配电管理系统(IDMS)，实现配网状态监测、智能巡检、快速故障诊断恢复、优化运行控制与管理全部在线；对于难以线上工作的现场作业环节，通过电子身份认证、电子工作票，在线监督，可以降低人员冗余，提高工作效率。

结语

泛在电力物联网是支撑我国能源互联网高质量发展的重要保障，是电网公司由传统电网企业向综合能源服务商转型的重大转折点。泛在电力物联网建设任重道远，需要突破智能化终端、通信网优化、大数据分析等多项关键技术及重点任务。泛在电力物联网的建成将在保障电网安全运行、促进清洁能源消纳、推动综合能源服务等方面发挥积极深远的作用，为全球能源互联网建设奠定坚实基础。

参考文献

[1]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，

2019，40（5）：1-12.

[2]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，2010，38(22):232-236．