泛在电力物联网的关键技术与应用前景

泛在电力物联网的关键技术与应用前景

王晖

青海省电力公司信息通信公司 青海省 格尔木市 816000

摘要：人工智能以及信息技术的发展为转型升级传统产业提供关键机遇。构建泛在电力物联网将会变革电力系统技术、增长方式以及运行模式等，从而使电力行业以及能源转型升级，应用前景较为广阔。基于此，本文主要探讨了泛在电力物联网的关键技术与应用前景。

关键词：泛在电力物联网；物联网应用；关键技术；应用前景

中图分类号：F274 文献标识码：A

引言

在国民经济不断发展的过程中，人们对电力运行稳定性的需求不断提高，泛在电力物联网的应用，能够推动电力的发展和增值。泛在电力物联网的建设离不开先进技术的有效支持，比如云计算、智能化、大数据等，相关技术的有效应用能够在很大程度上提升电网运行的安全性、稳定性。在未来的发展中，社会经济发展会要求电力系统开放性程度更高、电量供需交易更加便捷，因此电力资源的配置和应用应更加高效，为电力物联网的健康发展创造提供基础。

1 电力物联网概述

电力物联网是指在电网支持下的物联网技术，与普通的物联网工作原理及工作性能相差不大。电力物联网主要包括计算机网络技术、传感技术、通信技术等几个主要工作模块，在工作时依靠以上几个功能进行工作。具体功能介绍如下：

1.1 电力物联网计算机网络技术

计算机网络技术是电力物联网中非常重要的一个工作模块，主要应用计算机网络技术实现物联网的网络互连功能。随着网络技术发展速度越来越快，利用计算机网络技术在物联网中应用，可以有效提升物联网的数据传输速率，保障物联网的工作效率^[1]。

1.2 电力物联网传感技术

传感技术是电力物联网工作的基本技术功能，是针对网络传输过程中某些数据信息的功能，可以用来收集网络中的数据信息，对网络传输过程进行监控，从而保障物联网中各功能部分协同工作。由于传感技术对于物联网整体技术和功能要求比较高，在适当的工作环境下才能达到最佳工作要求，从而实现对于各类型数据信息的保障。这样的要求就目前为止的物联网技术中实现仍然存在一定难度，因此，目前电力物联网的传感技术功能存在一定的欠缺。

2泛在电力物联网的关键技术

2.1智能芯片

就目前我国电力市场发展情况而言，电网建设规模不断扩大，造成此种现象的主要原因在于电力市场需求不断增加，为满足高压力的电力传输活动，各类电力保护装置，以及电网检测设备被应用到电力系统当中，这些设备正常运行过程中，将会不断产生数据，而产出的数据包含着电网运行的重要信息，应该对其进行收集和处理，以求指导电网正常运行，但是传统的数据采集设备无法达到全部数据收集要求，并且收集质量并不高。而带有智能芯片的采集设备可以很好的解决以上问题，不仅可以降低设备应用时的能耗，还能提升收集和计算效率。因为此种芯片的优势众多，所以各个国家纷纷加大了该方面的研究力度以及投入，并且取得了良好效果。例如谷歌公司推出的Edge TPU 芯片，以及我国中科院研究的“寒武芯片”等^[2]。

2.2 5G 与LPWA

对于电力系统而言，无论是海量数据的收集，还是大量数据的处理，都需要建立在良好的网络基础之上。随着电网建设规模的扩大，我国电力建设逐渐深入到高山以及森林等地区，但是这些地区的网络基础并不好。传统的电力物联网技术，对于信息的传递主要应用以太网进行有线传输，并不适合上述地区的应用与建设。而5G 时代的到来，可以说为泛在电力物联网建设提供了技术基础，以5G 为核心的LPMA 无线传输形式，即具有传统技术稳定性，本身也具有高效性与便捷性。

就当下我国电网建设实际情况以及今后发展态势而言，5G 将会成为泛在电力物联网建设基础技术之一。基于5G 通信网络的切片通信形式被认为是解决电网全息感知以及泛在连接的根本技术。例如在进行分配式自动化建设过程中，可以选择URLLC 切片，此类切片的低时延性能较为突出，可以保证分配自动化质量。在进行信息采集以及电源接业务建设中，可以选择mMTC 切片，此类切片具有良好的通信性能。在进行语音业务的购进时，可以选择Voice 切片。

3泛在电力物联网的应用前景

3.1数据分析

数据分析要以了解和融合信息为基本前提。从来源上看，电力数据相对复杂，数据在时间、时效性等方面存在一定的差异，因此传统的数据分析方式不能直接应用到电力物联网中。泛在电力物联网平台具有多源异构的特征，能够实时积累电力系统产生的大量数据，比如计量、控制、监测等数据[5]。电能替代设备的市场门槛不高，泛在电力物联网的技术应用范围相对广泛，一些先进技术已经应用到实际生产中，同时不少功能还处于推广阶段。泛在电力物联网的应用能够在很大程度上推动电网的智能化发展，提升物联网平台的监管效果，为电力物联网的发展创造有利条件。

3.2　提升电网安全经济的运行水平

从当前形势来看，我国电网存在不少问题，比如网架结构不合理、能源分布均匀性差、电网调节能力弱等。泛在物联网技术的发展在很大程度上促进了能源的均匀分布，为电力系统“发– 输– 变– 配”各个环节的安全稳定运行创造了条件。与此同时，泛在物联网有助于促进我国能源建设效果，提升清洁能源的开发和应用，比如太阳能、风能等。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，可以建立以火电机组为底层支撑的能源统一调控系统。在电力系统数据有效监测和分析的基础上，能源监控和调度更加方便，能够及时解决用电系统和线路方面的难题，实现电力系统的智能化发展^[3]。

3.3　实现清洁能源的有效消纳

从能源消费比例来看，我国的太阳能、风能等清洁能源应用比例相对较低。我国地理条件复杂，西部地区太阳能和风能资源较为丰富，但在实际应用过程中存在诸多问题。泛在电力物联网可以运用人工智能技术，结合物联网的全息感知，实现源、网、荷、储的灵活互动；利用人工智能等技术，对风电、光伏发电进行超短期发电预测，结合负荷情况和新能源的基本特点，能够实现分散能源的集合，为清洁能源的广泛应用提供了基础。不仅如此，在电力操作环节，获得相应的身份认证后，工作人员能够进行在线控制，促进了人员的有效沟通，有助于工作效率的全面提升。

3.4提升电网资产管理水平

从近些年的发展情况来看，我国能源交易总量逐年增加，交易量在2500 亿元以上。与新型能源的电能交易相比，传统的电能交易量相对较高。随着泛在电力物联网的发展，电力市场的交易局面将会发生很大改变，新型能源有了良好的发展空间，电力系统的整体发展会趋于更加稳定。在电网规模不断扩大的过程中，电力系统更加自动化、智能化，有效整合了电力资产，在资产管理过程上具有了精益化的特点。在过去很长一段时间，设备的检查主要采用人力或者电子设备的方式，由于电力系统相对复杂，工程量较大，人工检测需要消耗大量的人力、物力和财力，且检测的可靠性得不到保障。在泛在电力物联网的支持下，通过对电子数据和设备进行分析，实现了电力资源采购、规划、建设、运营等协调发展，增强了电力物联网的配置效果，从而全面提升了电网资产管理效果^[4]。

结束语

随着交直流输电整体规模的提升，分布式发电设备接入类型以及总量明显提高，致使电网系统变得更加复杂，对传统电网形态有了更为严格的标准要求。此外，人工智能技术的快速变化发展，对电网功能以及运行同样提出全新标准。基于此，对泛在物联网技术加以充分结合，使电力系统发展建设成为泛在电力物联网使电力能源结构体系的重要发展方向，也成为国家电网十分关键的使命。

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.

[3]司为国. 打造泛在电力物联网建设应用创新高地[N]. 国家电网报，2019-05-30（3）.

[4] 杨东升，王道浩，崔明建. 泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J]. 发电技术，2019，40（2）：107-114.