基于泛在电力物联网的辅助决策系统的分析与设计

基于泛在电力物联网的辅助决策系统的分析与设计

发表时间：2019-12-06T13:12:07.477Z 来源：《电力设备》2019年第16期作者：王景阳

[导读] 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，在我国，国家电网有限公司也提出了打造泛在电力物联网的构想，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。

(吉林省等希科技有限公司吉林长春 130000)

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，在我国，国家电网有限公司也提出了打造泛在电力物联网的构想，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；电力系统；关键型技术

引言

作为可持续发展的电力系统，在未来必将为世界经济的增长提供更具有渗透率的清洁分布式能源。而且关于电力系统在经济层面的运行与安全管理，也因为大量分布式能源的持续接入而面临着巨大的挑战。物联网技术作为新时代中蓬勃发展的核心科技，正处于勇敢应对这一挑战的技术前沿，物联网技术能够通过泛在的感知技术，为电力系统带来更为灵活的动态感知、实时通信、智能控制以及信息安全等等功能型技术，也能够不断的提高电力系统在运行过程中的智能控制与智能调度的能力，让不同类型的能源实现更有效的互动，从而将电力系统从一个单纯的电力传输媒介，转化成具有智能化的信息一体化的基础设备。在未来，通过泛在感知技术，我们的电力系统将变得更加安全、更加可靠、更加具有可持续性。

1关于泛在电力物联网的概论与理论

1.1泛在电力物联网的相关定义

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。而拥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。

1.2泛在电力物联网的基础特征

泛在电力物联网是搭建在电网实体以及通信技术之上的，它所实现的是物理实体之间的互联、打破时空界限的信息互联以及在商业的资源互联。因此，泛在电力物联网的特点主要是：具备了全息感知的能力；可以进行泛在的连接；实物之间的资源信息彼此都是开放共享的；能够将不同领域的技术进行融合创新。而这些技术相互作用，彼此合作，最终将搭建出一个稳定的智慧型综合能源服务平台，这对电力市场的开拓、电力系统的技术改革都将起到极大的推动作用。

2需求分析

2.1电缆接头本体缺乏有效的带电在线监测手段

电缆在施工铺设阶段以及长期在地下电缆沟和隧道内运行阶段，都会不同程度的破坏电缆的绝缘性能，使绝缘材料的电导率及介质损耗变大，加剧电缆的绝缘老化。电缆沟和隧道内的微气象环境缺乏有效地在线监测手段。电缆沟和隧道内的水分、潮气、化学物质都会对电缆绝缘材料进行渗透，会引发电缆的绝缘老化，从而减少电缆的使用寿命。电缆沟和电缆隧道安全消防措施与监测数据缺乏智能联动。目前隧道内安装有自动排水、烟雾弹、风机等安全措施，应对不同类型的安全风险问题，但是这些措施的启动与否缺乏与隧道内的环境参数的关联，尤其是多因素的智能关联工作尚未开展。针对上述问题，研发了基于泛在电力物联网的隧道电缆综合监测辅助决策系统。整个系统采用16种智能感知传感器，感知单元就地计算决策，与全无线通讯方式相结合，并融合了传感网、WIFI、4G/5G等网络，实现了基于大数据驱动的辅助决策功能。

2.2设计原则

一是先进性原则。采用先进成熟的网络通信技术组织网络，支持数据、视频、图像等多媒体应用，采用先进的无线传感器网络技术，与高效的4G和有线网络相结合，确保整个系统能有效地应对网络的扩展和变化。二是有限开放原则。电缆监测网络的建设遵循国网及省公司相关网络安全及协议标准，采用国网及主流软硬件厂商支持的标准协议及标准接口，形成自主可控的网络传输协议，一方面可以是遵从本协议的设备可以接入网络，另一方面可以无缝接入云平台，为网络互连奠定基础。三是可管理性原则。本系统通过4G及无线WIF网络的融合，可实现与每一个数据采集终端的通讯，并修改、增加或者优化相关功能、参数等，将大大提高网络的运行速率，并可迅速简便地进行网络故障的诊断。四是安全性原则。电缆监测系统的安全是本系统的核心任务之一，一方面是通过采取现代施工工艺及加工工艺，保障隧道内人身、设备以及用电安全；另一方面通过国网认证的授权机制、数据加密和跳频机制，保障数据安全。五是灵活性和可扩充性。电缆监测系统在选择网络拓扑结构的同时考虑将来的发展，由于网络中的监测设备、中继设备不是一成不变的，如需要添加或删除一个数据采集终端，或者对一些设备进行更新换代，或变动设备的位置，因此所选取的网络拓扑结构能够容易的进行配置以满足新的需要。六是稳定性和可靠性。网络拓扑结构中至关重要的是产品的可靠性，因为电力电缆工区中经常发生无线子网节点故障或传输介质故障，这就要求一个可靠性高的网络拓扑结构除了可以使这些故障对整个网络的影响尽可能小以外，同时还应具有良好自检报警功能。

2.3网络架构

本系统采用物联网的整体架构思想，形成了感知层、网络层、应用层的三层分布式网路架构形式.感知层是物联网的核心，也是隧道电缆综合监测辅助决策系统的核心，位于系统的最底层，其功能为“感知”，主要通过不同的传感器获取电缆本体及隧道环境相关的数据信息。该系统的传感器利用无线通信技术向数据采集终端发送数据，实现传感器的智能和网络化测量。网络层位于系统架构中的第二层，其功能为“传输”，即通过通信网络进行信息传输。网络层充当感知层和应用层之间的链接。本系统通过集成无线WiFi、4G网络、互联网和有线网络，构建星型和树型混合网络传输结构，负责将感知层获取的信息通过无线WiFi和4G网络安全可靠地传输到应用层，然后进行信息发布，最后根据不同的应用要求进行处理。应用层是隧道电缆综合监测辅助决策系统的顶层。它的功能是“处理”。应用层可以对感知层采集的数据进行计算、处理和挖掘，实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。本系统主要考虑应用层的两个功能，一个是数据，另