泛在电力物联网关键技术探讨 杨昊林

泛在电力物联网关键技术探讨杨昊林

发表时间：2019-09-18T11:12:30.830Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：杨昊林

[导读] 摘要：泛在联系是指任何时间、任何地点、任何人、任何事物之间的信息联系和互动。

（国网忻州供电公司山西省忻州市 034000）

摘要：泛在联系是指任何时间、任何地点、任何人、任何事物之间的信息联系和互动。泛在物联网是泛在物联网在电力行业中的具体应用。它是电力设备、电力企业、电力用户、科研机构等与电力系统有关的设备和人员之间的信息连接和交互。它连接发电企业及其设备、电力用户和设备，电网企业和设备，供应商和他们的设备、设计机构、科学研究机构和其他人们和对象生成共享数据和为发电提供服务，电网用户、设备供应商、科研和设计机构和政府。以电网为枢纽，发挥平台共享作用，为电力行业和更多市场主体的发展创造机遇，提供价值服务。

关键词：泛在电力物联网；关键技术；

1、前言

国家电网公司2019年两会提出建设“三型两网”企业，即打造“三型”（枢纽型、平台型、共享型）企业，建设运营好“两网”（坚强智能电网、泛在电力物联网）。首次将泛在电力物联网与坚强智能电网放在同等重要的位置，彰显了国家电网公司转型改革的巨大决心。作为地级供电企业，一方面要合力促进国家电网公司整体转型发展；另一方面立足本地，承担社会责任，更好地服务地方经济。

2、泛在电力物联网的关键技术

泛在电力物联网是基于智能电网发展而来，智能电网的核心是构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，其本质为能源替代和兼容利用。泛在电力物联网的本质是海量电力信息的可靠、高效利用手段。对泛在电力物联网的4层体系架构，包含四大要素，即终端海量电力数据的采集及终端智能化、电力数据的传递、电力数据的一体化分析和管理、电力信息的综合应用，所对应的关键技术为智能芯片、现代通信技术和物联网平台。

2.1智能芯片

随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递；另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的EdgeTPU芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。

2.25G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。

另一方面，以NB-IoT、LoRa为代表的低功耗广域网技术由于其广覆盖、大连接、低功耗、低成本的特点而成为工信部《物联网发展规划（2016—2020年）》中明确要发展的网络技术。目前5G网络与低功耗广域网技术在电力系统中的应用并不广泛，随着其与电力系统的不断结合，必将成为实现泛在电力物联网通信的主要手段。

2.3物联网平台

随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动OneNET物联网平台，阿里link物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动OneNET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题；阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据+云计算+人工智能”的物联网平台。

3、泛在电力物联网的建设难点

3.1业务壁垒

电网各个部门都有独立的系统，独立的业务，如何对海量数据统一分析，互补融合，打破业务壁垒，降低信息冗余，实现运维、检修、调度、营销、计量、财务、资产等不同业务贯通是其建设难点之一。

3.2信息安全

泛在电力物联网的核心是海量数据在电力系统的应用，海量数据的采集必须通过通信传输至统一平台，进而在统一物联平台上对数据进行处理分析，因此保障网络安全是至关重要的。一方面要保障数据能够可靠、快速从远端传输至平台，另一方面还要防止数据泄露、抵御网络攻击，因此如何研发新型的信息安全防护技术及系统，实现泛在电力物联网信息互联、数据统一处理是其难点之二。

3.3数据分析

目前的数据分析技术对数据的统一性要求驶较高，而电力大数据来源各异、数据长短不同、包含时间尺度不同，使得传统数据分析技