泛在电力物联网关键技术探讨及其应用前景预测

泛在电力物联网关键技术探讨及其应用前景预测

潘帆

广东电网有限责任公司韶关供电局 广东 韶关 512000

摘要：随着科学技术的不断发展，我国开始构建以泛在电力物联网为核心的智能电网体系，在大数据分析、物联网应用等基础上推动电网经济运行、安全管理和服务优化。本研究主要从泛在物联网的基本架构出发，分析泛在电力物联网中的设备研发、通信服务及数据处理中的关键技术，确定其关键特征及应用前景，望在一定程度上推动泛在电力物联网建设和发展进程。

关键词：泛在电力物联网；架构；关键技术；应用前景

物联网技术能够实现物与物、物与人之间的信息交互，在全面感知、智能分析和稳定通信基础上实现电网可靠性、经济性的全面提升，已经成为新时期人们关注的焦点。2019年1月13日，国家电网首次在“1号文件”中提出要以泛在电力物联网为核心，在大数据技术、物联网技术、自动化技术等基础上构建深入融合的智能电网。并以此为契机，开展电网战略性改革和创新，使我国智能电网建设迈上了一个新台阶。

1 泛在电力物联网的基本架构

泛在电力物联网是在泛在对象信息交互基础上形成的智能控制体系，能够围绕电网建设中的关键问题实现全面感知、高效交互和智能处理，安全、可靠、稳定地完成电网的电力传输、动态调配和远程控制，是新时期智能电网建设的关键部分，其基本架构见图1。

图1 泛在电力物联网的基本架构

1. 系统结构。泛在电力物联网主要包括平台层、网络层、终端层三大部分，分别完成“发”、“输”、“变”、“用”四个环节的实时通信、远程调度和智能管控，利用数据感知、自组网络、数据通信、智能共享等全面提升电网安全效益和经济效益。

2. 通信标准。泛在电力物联网构建过程中应按照数据类型、通信接口等形成对应通信标准，在协议规约基础上实现信息的可靠交互，如表1所示。

表1 泛在电力物联网的通信标准

3. 服务应用。泛在电力物联网服务体系涉及安全运行分析、能源高效调配、用电动态管理等，需在信息交互、智能分析及远程控制基础上实现电网平台的拓展和优化，以确保电网安全效益及经济效益最大化。

2 泛在电力物联网的关键技术

2.1 智能芯片

泛在电力物联网运行的过程中对智能装置要求较高，采用大量智能芯片进行数据通信和智能处理，为电网微型化、智能化管控奠定了良好基础。

智能芯片具备高精度、低功耗、集成化处理等特点，运用该技术可以有效节约电网空间，在全面数据感知、综合数据采集、稳定数据传输等基础上提升电网通信的可靠性。同时，利用智能芯片还能够进行本地边缘计算，并配合自动化装置达到多元场景的实时分析和远程遥控，形成了安全、经济、高效、环保电网体系。

2.2 智能通信

泛在电力物联网数据通信主要利用5G技术和LPWA开展，其中LPWA实现低功耗网架支撑，5G技术完成全息感知、泛在连接，两者相互配合形成系统化、高效化无线通信网络。

（1）5G技术。可实现物与物、人与人、人与物的信息交互，能够为用户提供“增强现实”、“虚拟现实”、“物联网管控”等多方面技术服务，其数据传输效率高、通信容量大、支持大面积多站多层稳定传输，已经逐渐应用于我国电力通信系统中。基于5G技术的泛在电力物联网可利用URLLC超低延迟切片、mMTC海量切片、eMBB视频切片、Voice语音切片等实现配电自动化、分布式能源接入、智能巡检和实时调度，在切片管理过程中对电网资源、能耗等进行全面协调和优化。

（2）LPWA。低功耗广域网是面向物联网通信形成的网络层架构，其可在5G技术基础上实现局域网的远程连接和分组交互，全面提升了电网大面积通信质量和系统性通信服务管理效果。我国智能电网建设过程中主要以Lora和NB-IoT技术为主，可实现大面积覆盖和超远距离传输，其频段可达470Mhz-510Mhz。

2.3 数据处理

泛在电力物联网在大数据技术基础上实现了海量数据的综合处理，在数据输入后分别进行存储、挖掘、清洗、聚合、融合、共享，以面向指定信息服务内容完成数据信息交互和智能分析管控。

为进一步提升电网运行的安全性、可靠性和有效性，我国泛在电力物联网构建时按照结构化和非结构化数据分别开展分布式存储，在数据挖掘和智能分析基础上有效开展云计算，实现了电网状态数据、运维管理等的深度挖掘，为智能电网建设和发展提供了全面数据支撑。

3 泛在电力物联网的应用前景分析

就目前情况而言，泛在电力物联网开始在电网管理中应用，通过人工智能实现了电力系统暂态分析、运行风险管控、资产管理运维等。上述系统的构建打破了传统电网业务部门之间的壁垒，实现了检修、调度、计量、管理等的一体化，为智能电网建设注入了新的活力。

随着智慧能源研究的不断深入，泛在电力物联网需实现清洁能源的科学消纳，这是我国智能电网建设的必由之路。尤其是在风力发电、光伏发电等过程中，要利用大数据分析、聚合处理等实现清洁能源的全面管控，在虚拟电厂形势下达到多能互补、科学消纳。

除此之外，随着人们生活需求的不断提升，泛在电力物联网需加大对智慧生活的重视力度，在该基础上形成智能电网体系，如智能车联网系统和智慧家居系统。前者主要侧重清洁能源汽车的系统调节、联网交易、能源调配和负载均衡，在实时电力管理基础上实现清洁能源电车经济效益的最大化；后者则偏向智慧家居管理，利用泛在电力物联网完成能量管理、用电决策、安全监测、远程操控和电网互动，以提升家居用电的安全性、可靠性和舒适度。

4 总结

泛在电力物联网的构建不仅能够推动我国智能电网信息化建设和综合化管理成效，还能够实现清洁能源消纳、智慧生活调配，已经成为智能电网建设的重中之重。在泛在电力物联网应用过程中必须做好系统架构的把握，在系统架构、通信设置、功能优化等基础上形成泛在电力物联网基础框架；利用大数据、云计算、自动化等关键技术，进一步提升智能管控效益，保证智能电网高效、经济运行。

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