泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景分析

許冠亞，邵 平，趙肖旭，耿玲娜，靳棟曼，謝 添

（1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司，江蘇 鎮(zhèn)江212000；2.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司鎮(zhèn)江市分公司，江蘇 鎮(zhèn)江212000；3.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京210000）

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為電網(wǎng)發(fā)展新趨勢，為我國電網(wǎng)事業(yè)發(fā)展帶來的契機(jī)。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)正朝著高效發(fā)展趨勢邁進(jìn)，電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)也朝著互聯(lián)、人機(jī)交互、全面感知層次邁進(jìn)。為此，國家電網(wǎng)也提出了“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以通過高效數(shù)據(jù)信息分析，促進(jìn)電力市場改革，強(qiáng)化電力企業(yè)的市場競爭力，為社會提供更人性化的服務(wù)。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)便是利用移動互聯(lián)技術(shù)、人工智能技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)等諸多手段，構(gòu)建出的電力網(wǎng)絡(luò)信息平臺。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具備全面感知、高效處理、使用便利等優(yōu)勢。當(dāng)前我國社會泛在電力物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的目的，便是實現(xiàn)電網(wǎng)公司的智慧化、多元化、便捷化。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是電網(wǎng)公司除了實體電網(wǎng)之外的另一張電網(wǎng)，能夠動態(tài)化結(jié)合電力公司電網(wǎng)的運行情況，并進(jìn)行分析，科學(xué)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng)的融合發(fā)展，并構(gòu)建出一個完善的數(shù)據(jù)化信息平臺[1]。在此平臺上，可以有效協(xié)調(diào)電力公司電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的整合，構(gòu)成“能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流”三流合一的能源互聯(lián)網(wǎng)，便于電網(wǎng)管理和電力資源配置。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為一個電力信息系統(tǒng)，具備了互聯(lián)網(wǎng)自身攜帶的特點，通過“全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新”等諸多優(yōu)勢，可以全面捕捉電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)設(shè)備運行情況，貫穿到電力系統(tǒng)的各項業(yè)務(wù)。將“電網(wǎng)設(shè)備、電力資源分配、用戶需求”進(jìn)行緊密連接，確保互聯(lián)網(wǎng)將多個系統(tǒng)銜接，滿足不同用戶們的電力資源需求。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的開放共享數(shù)據(jù)特點，將具備價值的電力數(shù)據(jù)信息利用互聯(lián)網(wǎng)形式進(jìn)行傳遞，為能源行業(yè)與電力市場發(fā)展策略打下基礎(chǔ)，促進(jìn)電力領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展?？梢哉f，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是電力企業(yè)、用戶雙方共同參與的項目，也是電力領(lǐng)域發(fā)展創(chuàng)新壯舉。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能芯片

電力系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)步促使著諸多關(guān)于計量、變換、控制、監(jiān)測、用電等設(shè)備的進(jìn)步，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)運行時，必然會產(chǎn)生諸多數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前很多現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備依舊使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置，其精準(zhǔn)度低、可靠性差，很難滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展需求。智能芯片作為一種微型智能傳感設(shè)備，具備極大的存儲容量，而且具備高精度、低能耗、微型化、智能化等優(yōu)勢，不僅可以及時開展電力設(shè)備數(shù)據(jù)采集，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞，利用本地邊緣計算的形式，實現(xiàn)終端智能化自動控制[2]。近年來，我國智能芯片產(chǎn)品層出不窮，谷歌研發(fā)的“Edge TPU 芯片”、中科院研發(fā)的“寒武紀(jì)芯片”等，都能夠運用到電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集傳輸工作當(dāng)中，促使著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的全息感知與智能化發(fā)展。

2.2 5G、LPWA

電力系統(tǒng)分布相對較為廣，遍布到了我國各個復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境當(dāng)中，在高山、森林、冰川等地域都存在電力系統(tǒng)，這也為電力數(shù)據(jù)傳輸工作帶來了極大困難。當(dāng)前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程存在兩種形式：①以太網(wǎng)、電力載波有線網(wǎng)絡(luò)；②5G、LPWA 低功率廣域網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)因為數(shù)據(jù)信息巨大，并且數(shù)據(jù)分布相對較廣、具備分散性，容易出現(xiàn)不易供電、難以連接、采集頻率低等諸多特點，傳統(tǒng)以太網(wǎng)和電力載波有線網(wǎng)絡(luò)無法滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳遞共享需求。在我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，5G 與LPWA 低功率廣域網(wǎng)可以有效滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸要求。5G 技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，促使著智能分布式配電自動化、毫秒級精準(zhǔn)負(fù)荷控制等業(yè)務(wù)的進(jìn)步。在5G 技術(shù)支持下的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)運行，可以開展海量用電信息采集、智能汽車充電樁、分布式電源接入信息等采集業(yè)務(wù)。LPWA 技術(shù)作為一種智能芯片技術(shù)，通過制造不同智能化芯片，保障泛在電力互聯(lián)網(wǎng)各項功能正常運行。在EMBB 移動寬帶切片的支持下，保障高清視頻傳輸、電路狀態(tài)監(jiān)控、無人機(jī)遠(yuǎn)程巡檢等業(yè)務(wù)順利開展。使用VIOCE 語音切片，可以針對緊急通信、電話管理、語音信息等語音類數(shù)據(jù)進(jìn)行及時處理，保障泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的信息傳遞效率。針對不同場景、功能，選擇區(qū)別化的LPWA 智能芯片，在5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下，通過網(wǎng)絡(luò)通道的形式快速進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)平臺

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為信息化電力系統(tǒng)當(dāng)中信息化平臺，通過對大量數(shù)據(jù)信息分析與挖掘，可以捕捉到對電力信息具有價值的數(shù)據(jù)信息，并加以利用[3]。物聯(lián)網(wǎng)平臺作為一個基礎(chǔ)性的信息化平臺，應(yīng)該具備一體化數(shù)據(jù)信息處理的能力，以便于實現(xiàn)風(fēng)光預(yù)測、電力系統(tǒng)故障診斷、人工智能等功能。當(dāng)前我國很多高新技術(shù)企業(yè)設(shè)計出了層出不窮的物聯(lián)網(wǎng)平臺，百度公司的“天工”智能物聯(lián)網(wǎng)平臺；移動公司“one net”物聯(lián)網(wǎng)平臺；阿里公司“l(fā)ink”物聯(lián)網(wǎng)一體化數(shù)據(jù)平臺等紛紛上市，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建提供強(qiáng)大基礎(chǔ)保障。例如，移動公司“one net”物聯(lián)網(wǎng)平臺，可以協(xié)助電力企業(yè)開展“設(shè)備狀態(tài)檢查、反向控制設(shè)備檢測、設(shè)備信息管理”，有利于實現(xiàn)電力企業(yè)在多個城市的電力運營管理。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用策略

3.1 健全智慧能源服務(wù)平臺

智慧能源服務(wù)平臺是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，可以有效實現(xiàn)電力企業(yè)與用戶之間的交互。結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺當(dāng)中所呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，促進(jìn)電力企業(yè)與用戶們之間的互動與交流，通過電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等形式，為用戶們提供更加人性化服務(wù)。利用互聯(lián)網(wǎng)、光伏云網(wǎng)、終端邊緣計算機(jī)技術(shù)，提供電網(wǎng)服務(wù)以外的互聯(lián)網(wǎng)金融服務(wù)、大數(shù)據(jù)信息處理挖掘、線上供應(yīng)等諸多新型服務(wù)。整合電力企業(yè)、政府、金融機(jī)構(gòu)、第三方投資、用戶等諸多資源內(nèi)容，為多個主體提供服務(wù)，構(gòu)建出完善統(tǒng)一的智慧能源服務(wù)平臺。

3.2 加大開放電力市場

電力資源已經(jīng)成為社會生產(chǎn)不可或缺的重要資源內(nèi)容，電力資源使用量不斷增長促使著電力市場不斷擴(kuò)大。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠有效打破原有的電力市場格局，促進(jìn)電力市場開放并且獲取風(fēng)力、光伏、負(fù)荷功率等信息，將新能源和負(fù)荷聚合構(gòu)成一個整體。通過當(dāng)前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)在電力資源現(xiàn)貨價格和增量配網(wǎng)、局域電網(wǎng)、微電網(wǎng)等諸多交易形式。在開放電力市場的基礎(chǔ)上，逐步實現(xiàn)我國網(wǎng)絡(luò)化能源生態(tài)體系的構(gòu)建，達(dá)成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。

3.3 強(qiáng)化電網(wǎng)資產(chǎn)管理質(zhì)量

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)該為電網(wǎng)企業(yè)的資產(chǎn)全壽命周期管理提供基礎(chǔ)保障，以全壽命周期為主開展成本管理并實現(xiàn)資產(chǎn)和物資流、信息流、價值流的整合集約管理，確保電網(wǎng)資源管理實際效率。在我國電網(wǎng)建設(shè)國模不斷增大的當(dāng)下，電網(wǎng)資產(chǎn)管理情況更加復(fù)雜，傳統(tǒng)人力監(jiān)督巡查手段已經(jīng)無法滿足當(dāng)前電網(wǎng)資產(chǎn)管理的需求。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，通過設(shè)備資產(chǎn)規(guī)劃、采購、運行等各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)追蹤分析，全面針對電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行追蹤。在人力管理工作層面來說，可以構(gòu)建出人員ID 動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)人、卡、數(shù)據(jù)的更新跟進(jìn)，確保電網(wǎng)資產(chǎn)管理工作質(zhì)量。

4 結(jié)語

總而言之，構(gòu)建泛在電力物 聯(lián)網(wǎng)是未來電力事業(yè)發(fā)展的必然選擇，不僅可以承載能源數(shù)據(jù)流，還可以能源技術(shù)作為依托，獲取多樣化的物聯(lián)網(wǎng)信息。通過構(gòu)建電力數(shù)據(jù)模態(tài)關(guān)系的形式，切實在保障電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)上，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求。電力工作者應(yīng)該正確認(rèn)識到泛在電力物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的重要性，不遺余力地健全泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺，促進(jìn)我國電網(wǎng)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。