信息通信技术支撑泛在电力物联网建设

陆瑶

【摘 要】能源互联网是以电力能源为中心，多种能源协同，消费协同，集中式、分布式协同，大众广泛参与的新型生态化能源系统，主要表现为坚强智能电网与泛在电力物联网深度融合。其中，泛在电力物联网还处于起步阶段，是能源互联网建设的关键一步。泛在电力物联网的建设对提升用户体验、提升电网运营水平、促进新能源消纳和培育新兴业务有明显的积极意义。

【关键词】信息通信；技术；电力物联网；建设；分析

1导言

电力物联网是物联网在智能电网中的应用，是信息通信技术发展到一定阶段的结果，其将有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，改善电力系统现有基础设施利用效率，为电网发、输、变、配、用电等环节提供重要技术支撑。

2泛在电力物联网

2.1泛在电力物联网含义

泛在电力物联网是“三型两网”中的第二张网，通过“大—云—物—移—智”和边缘计算、区块链等先进技术实现电力运营各业务的万物互联和人机交互，将所有与电网相关的人、事和设备连接起来，实现对内“数据一个源、电网一张图、业务一条线”推动数据共享融通、业务全面贯通，同时，对外广泛连接多样服务，延伸业务范围，拓展服务对象，创新商业模式，积极培育和发展新兴业态。

2.2泛在电力物联网的特征

泛在电力物联网的提出，将实现从“采集+集中控制”向“采集+控制+区域自治”的转变，逐步从“垂直封闭”转向“水平开放”，以开放共享作为其本质特征。与现有电力通信网络和信息系统不同，泛在电力物联网将具备能源系统全周期内各环节设备和用户的全状态感知和全业务穿透的能力，全时空泛在连接电力基础设施、政府行业机构、用户和供应商，推动数据融通，实现安全开放共享，促进能源互联网业务创新，为客户提供更优质的服务。

2.2.1能源全过程管理

基于智能终端的深度感知能力和边缘计算技术，通过主动采集源端数据，实现对风、光、水、火、气等多类型能源的多时空尺度优化调度，并灵活协同控制主动负荷，实现对新能源消纳能力的提高和跨区域送/受端的协调控制，从而解决大规模新能源跨省区消纳问题，优化新能源布局。泛在电力物联网应用多参量传感集成技术，实现对电力设备本体及其运行环境的全面感知。深度数字化表述运行状态，实现从设备至系统的主动预测和故障态势感知，为电力设备的安全运行提供了保证。在提升电网的运检效率的同时，也解决了计量设备健康状态监测和质量水平科学评价等难题。同时，与人工智能相结合，泛在电力物联网具有分布自治和集中调控协同统一能力，可有效解决复杂互联电网的实时响应控制与运行稳定安全的难题。在配用电侧，泛在电力物联网采用边缘计算、软件定义终端、站端协同等关键技术，实现配电网设备的灵活接入、互联互通和就地智能决策。基于统一的协议标准和数据模型，实现资产密集型配电设备运维的标准化和智能化。基于大数据挖掘技术，泛在电力物联网可以有效地支撑起电网侧与用户侧的数据互动，促进用电数据深化应用，助力构建清洁低碳、安全高效的综合能源体系。

2.2.2电力物理子系统与信息子系统的深入融合

中国现有电力系统已面向不同业务建设起多种信息平台。据统计，日采集数据量达到60TB。但各业务平台间缺乏统一规划协调，平台数据无法共享共用，造成了“数据孤岛”局面，数据应用壁垒严重，无法充分发挥数据价值。究其原因是因为现有电力通信协议仅解决了数据传输的标准化问题，但还缺乏统一完备的数据描述模型。泛在电力物联网基于统一制定的感知数据模型，将打通“数据孤岛”，利用多模多制式现场通信网络，支持各种智能物联网终端的即插即用，支撑能源互联网的全景全息监测。同时，利用大数据技术充分挖掘数据内在价值，进而实现信息与物理系统深度融合，基于细粒度化全景数据指导电网及综合能源系统优化调度运行和增值服务。

3泛在电力物联网关键技术

3.1全面感知

泛在电力物联网是以数据为中心，需要智能物联网终端全面采集电力系统静态和动态数据，因此，泛在感知技术是泛在电力物联网的基石。

3.1.1高精度传感技术和微型传感器

为更准确、精细、全面地获知电力设备和系统的运行状态，需要研究复杂电气工况下多维特征参量的光学、电磁、声学等高精度传感机理，研发新的传感技术，进一步提升可靠性、稳定性和信噪比，为系統决策和协同调控提供大数据支持。在高精度传感技术研究的同时，微型传感器还需兼顾低功耗和普世性，以适应电力及综合系统中的极端使用场景。例如：低功耗传感、信号处理和通信方法、自取能技术以及多模多制式现场通信技术等。

3.1.2终端智能化技术

大规模泛在性使物联网终端趋于小型化且功能单一。因此，需要通过物联代理、边缘计算等终端智能化技术实现终端间协同工作，完成强大功能。具体包括：利用感知数据统一模型与基于边缘的数据聚合方法，实现设备状态参量建模、传感数据解调及故障定位；在终端中采用物联代理方法实现数据与应用分离，增加终端硬件灵活扩展性，实现软件灵活动态加载与卸载；利用边缘计算智能分析能力，提升泛在电力物联网边缘侧数据处理能力，实现智能终端的分布自治控制，从而减小云端及主站的集中控制和信息处理压力并提升系统响应速度。

3.2泛在网络

3.2.1“空—天—地”一体化通信网络协议

泛在电力物联网网络架构要求多种网络协议和通信模式的融合，满足广覆盖、大连接的新需求，即实现“空—天—地”一体化通信和信息交互。因此，与传统网络结构不同，卫星通信成为跨地域、跨专业、跨业务的泛在电力通信网络的新兴关键一环。但目前卫星通信连接技术在带宽和时延方面仍存在不足。可用带宽利用不充分，往返时延及偏差大等问题都制约了卫星通信技术在电网中的应用。因此，开发卫星通信的新协议技术，与其他通信网络融合形成“空—天—地”一体化通信系统，将促进广域互联电网的大数据采集、传输和在各个专业领域的开放共用。

3.2.2第五代移动通信网络

第五代移动通信网络（5G）无线网络具备高效的网络连接和通信能力，是信息通信网络转型的关键技术。5G无线网络支持千倍的容量增益，支持千亿数量级的设备超低延时连接，支持10Gbit/s级下行传输带宽，为用户提供超快响应体验。因此，5G无线网络的发展和应用将为泛在电力物联网的建设带来颠覆性的影响，是实现不同用户與电力设备零距离、零等待泛在连接的有效技术手段。为满足泛在电力物联网多业务全场景的应用需求，5G无线网络将提供多样化和差异化的用户接入和服务，并灵活高效地使用所有可用的离散频谱。例如：针对电力应急抢险等特殊应用，就需要提供紧急状态下海量数据的宽带抗干扰应急传输，为突发事件态势图谱和可视化指挥提供网络基础，研究并实现支撑超高清的视频传输的5G无线通信技术。

4结论

泛在电力物联网的建设，其最终目的是为了实现建设世界一流能源互联网企业的目标追求。能源互联网的构成，需要坚强智能电网与泛在电力物联网“两网”的深入融合，因此泛在电力物联网的建设不可或缺。泛在电力物联网，利用“大云物移智”技术，促进能源的多元化、清洁化、综合化发展，从而实现用能、运维成本不断降低，更好地满足用户对多种用能的需求。

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（作者单位：国网唐山供电公司）