泛在电力物联网的关键技术与应用前景杨征

泛在电力物联网的关键技术与应用前景杨征

杨征张哲宇

（国网天津城东供电公司天津300000）

摘要：建设泛在电力物联网，是推进“三型两网”建设的重要内容和关键环节。坚持守正创新、担当作为，大胆地闯、勇敢地试，迅速制订泛在电力物联网建设方案，组织泛在电力物联网关键技术研究，推动示范工程建设，着力打造覆盖企业内部生产经营管理和外部客户服务各环节的泛在电力物联网。

关键词：泛在电力物联网；关键技术；应用

1泛在电力物联网是什么?

自3月8日国家电网公司召开泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议后，市场上便迎来一场跨界狂欢。不管是能源行业还是资本市场，泛在电力物联网都立刻成为讨论热点。WIND数据显示，3月11日——概念正式提出的第一个交易日，泛在电力物联网概念板块股价大振，电力设备与新能源板块大涨7.88%，引发电气、光伏、风电、充电桩、电工、电网等多个细分板块共振，逾80只电力相关个股涨停；3月12日，泛在电力物联网指数继续大涨7.94%，岷江水电、远光软件、科林电气、国电南自、金杯电工等超10只个股封板，电网产业链个股爆发，多只个股成功实现两连板，逾20只相关个股涨停。“带‘电’的都涨了！”不少股民发出感叹。这个国家电网公司新提出的“泛在电力物联网”到底有何魅力？又会为能源界带来什么发展新机遇？

2泛在电力物联网的基本构架

泛在电力物联网的基本架构分为3个方面：技术架构、标准架构、应用架构。泛在电力物联网的技术架构分为感知层、网络层、平台层和应用层。感知层完成“发–输–变–用”各个单位数据同源采集，以及通过边缘计算提升各终端智能化；网络层利用“大云物移智”现代通信技术实现电力系统各环节全覆盖；平台层利用物联管理中心和数据中心提升数据高效处理和云雾协同能力；应用层促进电网安全稳定运行，建设智慧综合能源互联网。标准架构为数据平台接入标准。感知层“发–输–变–用”各环节设备产生了海量数据，数据来源不同，数据类型不同，数据长短各异，导致数据之间存在壁垒，难以上下统一贯通利用，建立统一的数据平台标准，可以提高数据质量和实时共享性。泛在电力物联网的应用分为3个部分：保障电网安全经济运行、打造智慧能源综合服务平台并开拓电力市场、构建能源生态体系，如图1所示。

数据共享是泛在电力物联网体系架构的基础，其中通信网络贯穿整个泛在电力物联网的体系架构，安全互动、智能防御的物联网安防技术是整个体系安全稳定运行的重要保证。

3泛在电力物联网的关键技术

3.1智能芯片

随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递；另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的EdgeTPU芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。

3.25G与与LPWA

海量电力数据的传递需要一体化的通信网络。电力系统地域分布广泛，往往涉及高山、森林、冰原等复杂环境，致使通信网络难以覆盖全部，现场数据难以传输。现在物联网有2类主流技术：一类是工业以太网和电力载波为主的有线网络技术，另一类是以5G和低功耗广域网（LPMA）为主的无线网络技术。泛在电力物联网中数据分布广，分散性强，部分不易供电，连接难，采集频次低，传统的有线网络通信技术难以适用，因此以无线网络为主的现代通信技术是实现泛在电力物联网网络通信的主要手段。5G被视为物联网发展的基础。基于不同场景的5G切片网络通信技术被认为是解决电力系统全息感知、泛在连接的关键所在。

针对不同的应用场景，5G切片网络技术可以选择不同的切片，在5G网络通道上实现数据的传输，并接入同样的5G数据平台。以NB-IoT、LoRa为代表的低功耗广域网技术因其广覆盖、大连接、低功耗、低成本的特点成为工信部《物联网发展规划（2016—2020年）》中明确要发展的网络技术。

3.3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。

4泛在电力物联网的应用前景

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，其目标是要构建一个以电力系统为核心与纽带，多类型能源网络和交通运输网络高度整合，能量-信息-经济三元驱动的能源供用生态系统，从而实现能源生态圈的智能自洽、平等开放、绿色低碳、安全高效和可持续发展。坚强智能电网和泛在电力物联网是能源互联网在电力系统的具体实现形式，坚强智能电网是“骨骼肌肉”，支撑电力系统“能源流”的安全稳定传输，泛在电力物联网是“神经网络”，实现电力系统“源-网-荷-储”各环节“信息流”的末梢采集和归集处理。

智能电网和泛在电力物联网，二者相辅相成、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。国家电网有限公司做出两个阶段的战略安排，到2021年初步建成泛在电力物联网，基本实现业务协同和数据贯通，初步实现统一物联管理，各级智慧能源综合服务平台具备基本功能，支撑电网业务与新兴业务发展。到2024年建成泛在电力物联网，全面实现业务协同、数据贯通和统一物联管理，公司级智慧能源综合服务平台具备强大功能，全面形成共建共治共享的能源互联网生态圈。

5结语

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]丁婧，王欣，郑淑文，等.DG接入对微电网电流保护的影响[J].发电技术，2019，40（1）：22-27.

[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，2018，39（3）：204-212.