泛在电力物联网关键技术探讨

康宏 曹林

【摘 要】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、人工智能和云平台技术构成的复杂多网流系统，其具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点。首先阐述了泛在电力物联网的基本概念、特征;其次，从异构网络平台的互操作性和无缝融合技术、海量数据的处理技术和计算技术、5G 与 LPWA三方面探讨了泛在电力物联网的关键技术，最后研究了泛在电力物联网关键技术展望，预期通过物联网的技术让电力系统变得更加灵活，提高整体系统的感知度，从而提升电力系统在控制、调度方面的智能水平。

【关键词】物联网;关键技术;智能化

一、泛在电力物联网

所谓的泛在电力物联网，通俗来讲，就是任何物之间都可以通过任何人、任何时间、任何地点来进行信息互联与交互。在泛在电力物联网的领域中，电力用户、电力设备、相关的电网企业及其设备，还有发电企业、发电设备、电力供应商、供应设备、以及人与物之间都可以进行相互之间的信息互联与交互。泛在电力物联网其实就是物联网技术在电力系统中的专业应用，换言之，也就是将物联网技术应用到电力系统中，因此其技术的本质就是实现了多种多样信息传感设备与通信类资源的一种共享，并且通过泛在电力物联网技术能够让具备物理概念的实体，拥有自我标识、动态感知以及智能处理信息的能力。而擁有了能够让物理实体之间相互感知以及反馈控制的能力之后，就可以形成更加具有智能化的电力生产系统，也能够在未来让我们的生活更具体系化。

二、泛在电力物联网的关键技术

（一）异构网络平台的互操作性和无缝融合技术

由于被感知对象的特性不同，传感设备的种类呈现多样化，而在不同的应用环境下，对应的标识技术、通信技术和服务需求也存在着明显的差异，因此泛在电力物联网是一个典型的异构网络。网络的异构化造成了网络平台连接的复杂性。经过多年的发展，物联网在应用过程中已有很多连接标准，对应于物联网的3个普及任务，可以大致将现有的物联网连接标准分为3类：（1）与数据相关;（2）与通信相关;（3）与服务相关。对于电力系统来说，如果上述三类连接标准缺乏互操作性，则数据表示格式、数据分发机制和数据管理平台，即对应于泛在电力物联网运行的各个环节——信息感知、传递和处理都将面临挑战。要应对这些挑战必须开发和实施全面的连接标准，这对于实现泛在电力物联网物理域和虚拟域之间的互操作性和无缝过渡至关重要。

（二）海量数据的处理技术和计算技术

通过电力能源系统连接的成千上万个物联网设备将会生成大量数据，这些数据具有高速生成、类型多样、时效性要求高、准确性不一致等显著特点，使得数据的存储、共享和管理的过程都变得更加困难。如何通过有效的处理和计算方法将众多数量的数据转化为有价值的信息是一个严峻的挑战。大数据的处理和计算技术将赋予物联网类似于生物神经系统对信息的认知和分析能力，这使得物联网从最初的仅以传递信息为主要目的的连接型网络，向通过处理信息以达成特定的服务为主要目的的智能型网络转变，很多学者针对具体的电力应用领域提出了相应的数据驱动方法来解决数据的处理、分析和计算的问题。

（三）5G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。对于智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制等控制类业务，可以选择具有超低时延的URLLC切片;对于海量用电信息采集、智能汽车充电站/桩、分布式电源接入等信息采集类业务可以选择mMTC海量机器类通信接入切片;对于需要高清视频回传的输变电线路状态监控、无人机远程巡检、变电站机器人巡检等现场业务，可以选择eMBB增强移动带宽切片;对于需要语音信息的调度电话、管理电话、应急通信等，可以选择具有高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的为Voice语音切片。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，。

三、泛在电力物联网关键技术展望

（一）智能传感及智能终端技术

作为泛在电力物联网发展的基础和最为关键的一环，高精度、含多维特征参量的智能感知技术及状态信息全局智能化终端及其布局技术是发展电力物联网不可或缺的一环。对于电力设备层智能化传感装置，首先要保证电力设备复杂工况下多维特征参量数据的有效性。发输变配用等各类电力系统设备，长期处在复杂多变的运行环境，以变压器为例，温湿度、电磁场、压力、气体、水分等信息都会对变压器的可靠稳定运行产生影响。因此，泛在电力物联网中智能化传感装置面对复杂的电力设备工况应保证多维特征参量（光学、电磁、声学信号）传感采集的精度，保证感知信息的可靠性。同时，为了提高系统数据处理分析的效率，智能化传感装置应具备设备状态可靠性评估的能力，将智能传感器件与电气设备本体的一体化融合设计理念不失为一种更为有效的解决方案。

（二）智能化物联网平台技术

建设泛在电力物联网就是要保证电力大数据治理水平的持续提升，实现电力大数据共享与开放 过程中的安全管控;实现面向行业内外的跨领域智能分析应用水平的提升;实现大数据应用组件与分析探索成果的开放与共享。因此，物联管理中心应当以“云雾协同”为架构，提高数据融通和高效处理 能力;掌握图数据库和图计算核心技术，研发高可靠的电网图数据库软件系统和高性能的电网拓扑分析系统;通过图计算、时序数据处理和知识图谱构建技术，解决现有应用系统实时响应能力不足和数据割裂问题，实现用户资产管理链条的全景可视化，支撑公司轻量化资产管理与系统运行;最终实现“一平台、一系统、多场景、微应用”。

四、结语

在我国大力提倡发展泛在电力物联网技术的背景下，本文只是对泛在电力物联网的概论以及关键性技术进行了简要的说明，对于该技术的应用层还有许多内容未能进行详细的分析。但是在我国，泛在电力物联网技术的发展无疑是备受关注的，一直以来，我国在能源类互联网的发展方向都追求“坚强”与“智能”并重，二者之间也一直都是相互促进的，因此，在未来，我国的泛在电力物联网与智能电网之间势必会形成融合发展的局面，而它们之间的融合也必将形成较为强大的价值平台，同时也为更多新科技的发展提供了基础条件，相信在不久的将来，我国一定能够搭建出一个能源、业务、数据三体合一的智能化能源网络平台。

参考文献：

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[2]方周康.试论泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].数字化用户，025（016）：210.

[3]胡畔，周鲲鹏，王作维，et al.泛在电力物联网发展建议及关键技术展望[J].湖北电力，（1）：1-9.

吴岑倩.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].数字化用户，025（017）：215.

作者简介：

康宏，男、1980.5、汉族、内蒙古呼和浩特人、研究生、工程师、研究方向：智慧新能源;

曹林、1978.7、汉族、内蒙古呼和浩特人、研究生、高级工程师、研究方向：新能源。

（作者单位：国电电力内蒙古新能源开发有限公司）