浅析电力物联网建设中的关键技术

徐喆

【摘 要】泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息连接和交互。泛在电力物联网是泛在物联在电力行业的具体表现形式和应用落地；不仅是技术的创新，更是管理理念和管理思维的创新，对内重点是质效提升，对外重点是融通发展。泛在电力物联网将电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应商及其设备，电力客户及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务；以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。

【关键词】泛在电力物联网；关键技术

1泛在电力物联网的特点

1.1信息感知全面、组网快速灵活

泛在电力物联网中的传感器可以十分方便地根据电力行业的具体应用需求部署在电力系统的各个角落或直接封装于电力设备内部，实现无处不在的全面感知。随着无线通信技术的不断进步与发展，无线传感设备甚至无须架设固定的网络基础设施即可进行灵活部署，并通过自组织协作的方式迅速建立通信连接、快速组网，从而实现对电力系统中各个关键环节、部件及周围环境状态信息的实时感知、采集和处理。这对于涉及范围广泛、结构错综复杂的电力系统来说尤为重要。例如：将传感器部署于处于惡劣环境、可进入性差的海上风电场中对风电机组进行状态监控，可以大幅度降低风电机组的故障率，提高风电场的经济效益。

1.2信息融合度高、通信方式灵活

电力系统的运行调度和运行监控要求信息实时、准确、快速地传递，这需要通过有效的数据融合技术及灵活的通信方式才能实现。泛在电力物联网中的传感器在进行信息传递之前，可以对采集到的信息进行初步压缩，以避免冗余数据传递带来的信道拥塞和数据包丢失等问题，然后再将信息传递给网络中的汇聚中心（也可称网关或基站）进行进一步处理与融合，最后通过专用网络等传递给用户终端。同时，传感与通信设备能够以多跳的方式进行无线通信，通信网络中包含多条通信链路。多跳的方式缩短了物联网设备之间的通信距离，多条通信链路也增加了网络通信的灵活性和容错性。

1.3以数据为中心、面向具体服务

物联网创造了一种收集数据和利用数据的互动。应用于电力行业的成千上万个物联网设备会将电力系统的运行状态等信息均通过数据感知的形式体现出来，即生成大量数据（或称为大数据），因此泛在电力物联网是以数据为中心的网络。然而，大数据必须转化为可操作的、智能的信息才能从中获取价值。对数据的转化和理解是一个将数据包含的意义附加到一个具体经历或服务上的过程。因此，电力行业中的物联网必须针对具体的应用服务来对数据进行处理和应用。也正因为如此，物联网设备在电源要求、外观形状和用户界面设计等方面通常各有不同，根据特定应用服务设计或构建的物联网设备往往只能专属应用于该领域。例如，人们不能将为智能家居而制造的物联网设备用于其他商业、工业或医疗领域。

1.4可扩展性强、智能化程度高

数据信息的采集与传递是泛在电力物联网的基本功能，远程抄表技术的日益普及和应用就是物联网在电力行业中应用的一个很好的案例。除此之外，电力工作人员还可以根据应用需求灵活地增设视频传感器、声音传感器等来更加直观地获取电网的实时运行状况，如智能变电站监控等；与此同时，也可以通过加装温湿度传感器、压力传感器等气象类传感器来获得实时的环境信息，以及时应对突发的恶劣天气状况，如风电场状态监测等。因此，泛在电力物联网具有便于扩展、智能化程度高的特点。随着信息技术的不断进步，在未来的电力系统中，人们将可以利用统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备，通过制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式，实现各类终端设备的即插即用，随时随地的获取信息和享受服务。

2泛在电力物联网的关键技术

2.1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、我国自主开发的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。

2.25G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。

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结语

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]泛在电力物联网引领未来[J].大众用电，2019，34（04）：4.

[2]泛在电力物联网缘何有魅力[J].河南电力，2019（04）：72-73.

（作者单位：国网太原供电公司）