泛在电力物联网建设技术构架及实现方案

刘晨龙

【摘 要】在新能源快速发展和结构不断优化的前提下，坚强智能电网和泛在电力物联网建设的概念不断被提出。泛在电力物联网建设主要是将现代信息技术和先进通信技术应用于电力系统中，以实现电网运行更安全、能源利用更高效的目的。在此基础上，对泛在电力物联网的基本概念进行介绍，针对泛在电力物联网建设的关键技术，初步提出泛在电力物联网建设技术构架;然后结合其技术构架给出了泛在电力物联网建设实现方案。实验表明，所提方案为加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业，为落实“三型两网、世界一流”战略目标提供一个全新的思路[1]。

【关键词】泛在电力物联网;新能源;智能电网;信息技术

引言

目前，交直流输电模式的广泛应用，分布式发电设备的类型与数量不断增加，这使得电网的复杂程度不断加深。此外，大量的新兴能源作为日常供电的原料，致使电能的买卖价格不断发生变化，同时还要保证日常供电的安全稳定，繁多的电力电子设备的使用让电网安全运行的压力与日俱增。此外面对电力市场的开放，输配电价格不断降低，用电需求增长减速等问题，让电力行业的经营困难重重。

1泛在电力物联网

1.1泛在电力物联网定义

泛在网络一词首次出现于计算机科学家MarkWeiser提出的泛在计算，是在当前具备的网络技术基础上进行的一次全面的应用革新。泛在网络由字面意思可想而知存在于我们周围各处的网络，并且不断地吸纳其他新网络，从而给泛在网络增添新的业务和功能，达到在没有任何时间、空间、地域的限制进行人人之间，人和物之间。物与物间的信息置换，直至“无所不在、无所不包、无所不能”。物联网（Internetofthings）从字面来看网络中的事物都是相互连接的，利用智能感知、识别技术与通信感知技术将传感器、控制器、人和物之间以一种全新的形式建立起联系，打造新型物与物、人与物相联的智能信息化网络。泛在电力物联网是国家电网公司董事长寇伟提出的新概念，就是将泛在物联技术引入电网。国网公司对泛在电力物联网给出了如下概念：“泛在电力物联网将电力用户及设备、电网企业及设备、发电企业及设备、供应商及其设备、以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发展、供应商和政府社会服务，以电网为枢纽，发展平台和共享作用，为全行业和更多市场主题发展创造更大机遇，提供价值服务”。

1.2泛在电力物联网的特征

泛在电力物联网的构建立足于当下的实体电网与通信技术，是泛在物联技术应用于电力行业的具体表现。在各领域间形成了物理互联、通讯互联以及商业互联，实现了逐步由“垂直封闭”向“水平开放”的转型，具有全面感知、泛在物联、融合创新、以及开放共享这一本质特点。区别于现有的电力网络与信息通信系统，泛在电力物联网可全面感知各能源领域整个运行期间内的设备和用户状态以及全业务的穿透能力，全方位的将电力系统基本的“发、输、变、用”环节与社会行业机构、用户以及供应商连接起来，推动了数据融合，促进能源互联业务创新，实现安全多方位的开放共享，给用户更加优质的服务体验[2]。

2泛在电力物联网建设的技术构架

2.1信息感知层

对于电力物联网中的信息感知层，是利用智能传感设备对电网末端运行设备进行实时数据采集、监测和感知。电网运行的数据流贯穿发电、变电、输电、配电及用电全过程。对于电力系统一次设备信息，一部分属于设备基础数据，另一部分是设备实时运行状态数据。实时数据需要相对应的智能监测设备对其监测和感知，例如：红外测温仪、监测摄像头、巡检机器人及无人机等。电力系统二次设备，例如：继电保护装置和电能监测设备具备对电网运行数据的采集功能。用电侧设备包括智能电表、智能家电、电动车充电桩等。一方面，它们能将系统运行数据和用户电量消耗数据进行采集;另一方面，也能将设备运行数据、电力系统运行数据、用户耗能及电力能源交易数据传输至系统平台。

2.2边缘计算层

边缘计算是指在数据源附近进行计算、初步分析、存储和应用的开放式平台。电力物联网边缘计算层由电力终端设备、智能设备、边缘节点处设备构成，对系统终端层上传的数据进行简单计算和初步处理，同时将处理结果上送至云中心。边缘计算层将终端层与网络层进行更全面、更细化的连接，经过其简单的计算分析，可大大缓解了云中心处理数据的压力。随着电网的逐步发展，电网架设安装的设备越来越多，大量的数据需要传输和计算。可以在边缘节点处灵活部署设备，更接近终端设备、用户设备，能准确及时对电力系统运行和用户用电情况进行反馈，从而能更好的进行电力能源的调度。

2.3网络传输层

传统的电力网络传输包括工业以太网、电力载波通信和光纤通信。泛在电力物联网网络层传输层在已有的网络传输基础上着力发展电力无线专网和终端通信建设，增强带宽，以实现深度全覆盖，满足新兴业务发展的需要。网络传输层是在感知层与平台应用层建立通信连接，对所采集到的数据、信息进行高效、安全的传输。网络传输除了网络架构的搭建问题，最重要的是传输安全性及传输數据的速度。泛在电力物联网的数据来源是多元化的，数据的格式是多样的，因此需要网络的融合性和数据兼容性更强。同时，多源的数据会给网络带来更大安全风险。为了解决数据在各个环节所产生的安全风险，最优的信息保密技术亟待研究和应用。随着国内5G技术的快速发展，电5G通信也应用于电力物联网领域。5G通信具有无线覆盖面广、传输时延短、系统安全性高、传输速率高等特点，能较好应用泛电力物联网的网络建设中。

2.4智能化物联网平台

泛在电力物联网的构建就是将电力大数据导入一体化的数据平台从而来提升对于海量的电力数据的管理，同时保障电力大数据开放与共享过程中的安全性。因此，进行数据管理的一体化数据平台不仅需要进行云端计算和大数据处理还需要具备智能检测故障的能力。当下有许多一体化数据平台在实际实践中逐步得以应用，例如阿里Link物联网平台、移动ONENET物联网平台等。由这些已经投入使用的一体化数据平台运行经验可知，构建泛在电力物联网的一体化数据平台必须要以可实现大数据、人工智能和云计算功能的物联网平台为技术基础。

结语

本文提出了泛电力物联网建设技术构架与实现方案，阐述了基本概念到技术重点，为电力企业深化改革，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业提供新思路。但是，泛电力物联网建设是一个庞大且复杂的工程，完全建设起来还需要攻克很多技术难题，希望本文的内容能为下一步的研究提供参考[3]。

参考文献：

[1]王毅，陈启鑫，张宁，等.5G通信与泛在电力物联网的融合：应用分析与研究展望[J].电网技术，2019，43（5）：1575-1585.

[2]陈江.泛在电力物联网关键技术探讨[J].通信世界，2020，27（1）：254-255.

[3]茹超超，岳珈增，郑扣扣.电力系统下的泛在电力物联网技术探析[J].电子元器件与信息技术，2020，4（1）：110-111.

（作者单位：河南工学院）