泛在电力物联网的关键技术与应用前景分析

泛在电力物联网的关键技术与应用前景分析

徐交国薛警卫

国网新疆电力有限公司奎屯供电公司,新疆奎屯市833200

摘要：随着人工智能水平的提升以及物联网的发展，泛在电力物联网方面的有效利用，其实是实现电力数据的增值服务。泛在电力物联网的发展是基于电力系统，通过通信网、人工智能、云平台等技术手段，实现能源的合理配置，以实现电网的经济安全运行。同时，要对电力系统实行开放政策，促进电能供需交易的运转。还要对电力资源的配置和运作进行有效的管理和评估，促进电力物联网健康发展。

关键词：泛在电力物联网的；关键技术；发展前景

引言

泛在电力物联网在数据的处理与分析、信息安全、商业模式的变化、基础设施的建设、高新技术的研究等方面还有许多亟待攻克的技术难关。不过，随着国家政策的扶持以及相关行业专家的探索，已经逐步形成了一套初步的支撑建设的信息通信理论体系。未来，通过社会各方的密切合作，通过理论创新、技术研究和模式变革，终将实现建设世界一流能源互联网这一目标。

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–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智能芯片

泛在电力物联网的技术应用包括三大因素，即对电力数据进行采集、传递，电力数据分析和管理以及电力信息的综合应用。泛在电力物联网的核心技术是智能芯片，当前越来越多的计量设备接入电力系统，且电力设备的运行会产生大量的数据。而目前大多数的电力数据采集设备仍然依赖于传统的工业采集设备，数据的有效性较低下、不够精确，也使得终端的智能设备程度化降低，无法实现智能判断与自适应调节能力的统一，进而影响入网和分散式管理智能化网络系统。泛在电力物联网的发展是基于电力信息的有效整合，通过对电力资源利用、电力数据的传递以及数据分析，促进终端智能化发展。

2.25G与LPWA

电力数据的大量传输，需要通讯设备实现一体化发展。当前我国的电力设备分布较广，遍布几千个城市，因此存在供电分散范围广、供电连接难的问题，在无线网络条件下的技术，很难满足当前的发展需求。而泛在电力物联网对于LPWA和5G技术的运用，将会成为重要的通信手段。第五代移动通信技术，即5G，是4G通讯设备之后的延伸，正在研究中。5G网络的运行速度为10Gb/s（相当于下载速度1.25Gb/s）。5G作为物联网发展的必要条件，很大程度上在于5G网络功能能够解决电力传输、地域等方面限制网络的问题。当前4G的人均速率为5~10Mb/s，5G的速度将提升十倍，5G网络峰值速率能达到1.2Gb/s，下载一个2GB高清电影，最快20s就可以完成，这样的带宽和网速能满足包括智能服务机器人在内的大量物联网设备的接入。因此对于电力的输送方面，泛在电力物联网的运用具有一定的实效性和效率。5G网络的主要目标是让终端用户随时随地能够实现联网状态，5G网络将来支持的设备远远不止基本的智能家庭设备如鸟巢式室内恒温器等。

2.3物联网平台

当前物联网平台已经大范围普及，通过对电力系统的数据进行合理分析，可以有效地实现电力信息的高效利用。一体化信息数据平台，需要具备当前大数据处理的能力，实现电力系统故障诊断的人工智能水平，对相关的信息进行预算。以此实现大小城市各个项目内容的在线操作，实现云计算、云数据和人工智能的一体化。

3泛在电力物联网的应用前景分析

3.1电力物联网的发电环节

由于物联网可以针对不同类型风电机组的稳定性与动态性，以及由此导致的电网电压稳定性等因素进行研究，提出风电场接入电网系统的可靠性进行分析方法，建设可靠性模型，最后研发相关分析应用软件。研发风能实时监控和风电功率预测软件；建设风电机组或风电场联网的测试系统；研究风电场的继电保护技术与相关保护方案，研发变流器、变桨控制和主控以及风电场综合检查技术，风电场低电压穿越技术；研发我国自主知识产权的风电运行、控制和保护系统，并在全球范围内大面积推广使用。

3.2电力系统输电环节

作为智能电网众多环节中最重要的一个环节，我国已对输电环节进行了大量的相关工作。但是现阶段仍然存在很多隐患，例如，我国电网框架仍不完善，相关设备先进水平和维护水平仍然低下，不能完全满足现实需求；针对线路的检修方法，我国刚建立起相对先进的系统化线路检修程序，但仍无法完全满足生产实际所需。我国智能电网的输电环境还是存在很多问题和隐患有待进一步完善，可以把先进的物联网技术融入电网系统，尽可能利用现有技术提高智能电网中输电环节技术。这些改进包括针对线路、杆塔或电容器等一次性设备的改进和更新，也包括对通信等二次设备与营销系统的完善。

3.3智能电网的用电阶段

智能电网的用电环节也是整个电力系统的重要组成部分，因为这一环节是直接面对社会和用户的，是使用者体验智能电网建设成果的重要途径，所以智能电网用电环节是建设与完善智能电器全过程中很重要的一环。应该将用电环节和物联网技术相结合，工作重心是要建立基于物联网技术的智能用电系统，包括建立用电信息收集体系，智能用电与智能家居服务的物联网标准，要努力建设结合物联网技术的智能用电系统，建立科学合理的电动汽车和充电桩的物联网信息收集和分析工作，实现电动汽车和充电系统的统一管理，最后将物联网技术融入其他领域，建立完善的监控系统。

3.4智能电网配电工作

作为智能电网众多环节中重要的一环，配电网同时也是现阶段众多环节中最脆弱的一环。我国在智能电网自动配电，配网状态监控等众多环节，仍有大量工作需要落实。但是由于实际工作中，电网的复杂与脆弱，导致实际配电网的工作难度较高，容易出现事故和隐患。提高我国电网配电工作的安全性和高效性，是建设智能配电网的一个重要问题。

结束语

泛在电力物联网是以电力系统为核心，结合智能终端传感器、通信网、人工智能、云平台技术，构成的复杂多网流系统。泛在电力物联网通过电力系统设备信息交互、人物信息交互，实现能源生产与消耗的实时平衡，保障电网的经济安全运行；另一方面也可以促进电力市场的开放，实现供需交易的快速响应，以及清晰明了的电网资产评估。泛在物联技术与电力系统的结合，最终将会构建多方参与的能源生态体系。作为第三次能源革命的核心技术，泛在电力物联网是未来能源产业的发展方向。

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，2019（2）：107-114.

[2]朱永利，石鑫，王刘旺.人工智能在电力系统中应用的近期研究热点介绍[J].发电技术，2018（3）：204-212.