泛在电力物联网综述

沈阳工程学院 隋雨轩 高 阳

泛在电力物联网是将人工智能和移动互联等前沿性现代化信息通讯手段应用于电力系统运行的每一环节，从而构建一个物与物间，人与物间，人与人之间相互联通的智能化服务网络。通过对泛在网络及物联网的解释提出了对泛在电力物联网的理解，并简要介绍泛在电力物联网基本特征。通过对泛在电力物联网的关键技术的介绍进一步了解泛在电力物联网的技术组成。

引言：如今信息全球化、数据开放互联已经成为世界发展的总趋势，各行各业要想在这个信息大爆炸的时代中站稳脚步，就要精准高效的掌握更多行业大数据，探索市场行为与行业大数据的增长关系，把握住信息互联带来的机遇，才能先人一步奠定企业在行业中的领军地位。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。为解决上述问题，国家电网公司董事长在第三届职工代表大会上作了关于《守正创新 担当作为 奋力开创世界一流能源互联网企业建设新局面》的主题报告。报告中明确的提出了将建设“泛在电力物联网”作为企业发展战略目标。

本文从泛在网络以及物联网的释义入手，阐释了对于泛在电力物联网含义的理解，并对泛在电力物联网的基本特征以及构建泛在电力物联网的关键技术进行了简单介绍。

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Mark Weiser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（Internet of things）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 泛在电力物联网关键技术

泛在电力物联网是由智能电网不断发展创新而来，智能电网的关键是能源的兼容利用和替代，构建一个可以自我调节且具备智能判断能力的多能源网络系统。区别于智能电网，泛在电力物联网的关键是对大量的可靠电力信息的高效利用，其体系构建过程中涉及到许多关键性技术，例如智能传感与终端技术、通讯网络技术、数据平台、智能计算、安全性等。为解决上述关键问题，需要进行必要的技术革新。以下为构建泛在电力物联网过程中所需要的关键技术的简单介绍与理解。

2.1 智能传感及智能终端

对于含多维特征参量数据的高精度、智能感知及全局状态信息智能化终端是泛在电力物联网发展中最基础也是最关键的技术。

伴随电力系统的不断发展，越来越多的控制、监测、计量、保护等设备接入运行的系统中，这使得运行的系统产生了大量数据。对于电力设备层的智能传感设备需要保证在复杂的运行情况下采集的多维特征参量数据的准确性。因此，泛在电力物联网中的智能化传感装置在面对复杂的系统运行情况仍要保证采集的光、电磁、声学信号的数据可靠性及精准度。

同时对于多维特征参量数据的感知技术不仅仅要优化智能传感设备，智能化终端的发展也是其重中之重。构建智能化终端过程中需要保证智能化终端的即连即用以及业务终端的一体化管理。谷歌公司近年开发的Edge TPU芯片和中科院研发的“寒武纪”芯片都是具备边缘计算功能以及大量数据信息处理能力的智能化芯片。这种以智能芯片为载体的智能传感与终端设备不仅具有超高的测量精度，而且能耗较小并且可以进行智能计算，这使得网络系统中数据采集、传递的精准度得到了很大提升。它的智能计算功能让系统同时成为拥有自控制能力的智能化终端。这些芯片的出现打破了传统设备只能够实现遥测遥信不能遥控的局面，推动了终端全息化与智能化技术的快速发展。

2.2 一体化通信网络

泛在电力物联网构建起一个人与环境间的信息交互网络，这需要海量数据的支撑。数据的获取与传输对于有些环境复杂的用电地区比较困难，通信网络难以到达环境恶劣的地区导致现场数据很难传送。因此，传统的有线网络通信技术难以满足泛在电力物联网的要求。最新发展的5G通信技术不仅速率高而且其高容量、低延时、低能耗、高可靠性的特点不仅满足泛在电力物联网海量信息传输、万物互联的要求又保障了电力系统的可靠性、灵活控制与响应。

5G通讯技术被称为物联网行业进步的基石。对于不同情况下的5G切片网络通信被视为解决泛在连接问题和系统内全系感知的关键技术。电力系统中需要极高的控制实时性以及可靠性的部分需要接入专属的电力线缆，这一部分对于通信的带宽、可靠性以及延时性等方面性能要求高于5G通信，对于分布式设备则对应于5G通信高密度的连接特性，而且5G通信提高了人工智能、深度学习以及大数据等数据水平的分析能力，其对分布式数据资源的大量输入以及全方位的量测体系的建立和发展具有重大意义。5G技术在电网内多方面得到应用，比如性能增强使得泛在电力物联网的万物互联的实现提供技术支持；软化开放技术对泛在电力物联网的协助管理加强了电网在通信方面的自主性。因此，5G通信技术是构建泛在电力物联网的重要关节，加快5G建设，扩展其覆盖面积，稳定其信号强度这都是当前运营商亟待解决的问题。

2.3 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ONE NET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。

结论：泛在电力物联网围绕着电力系统，结合人工智能、终端传感器、一体系数据平台等技术组成的庞大的网络系统，并将开放共享作为其本质特点。经济安全稳定一直是电力系统运行中的基本要求，而泛在电力物联网所能实现的信息开放共享、信息交互让电力系统运行的实时数据得以传输，不仅能够保障运行时的系统安全稳定，供求实时皆可知也提升了其经济性。泛在电力物联网的建设是电力行业必须要拓展的一条道路，利用好智能传感、智能终端等关键性技术发展建设泛在电力物联网，才能带来更好的用户感受，满足人们对于幸福生活的追求。