泛在電力物聯網關鍵技術探討

康宏 曹林

【摘?要】泛在電力物聯網是以電力系統為核心，結合智能終端傳感器、通信網、人工智能和云平臺技術構成的復雜多網流系統，其具有全息感知、泛在連接、開放共享、融合創新的特點。首先闡述了泛在電力物聯網的基本概念、特征;其次，從異構網絡平臺的互操作性和無縫融合技術、海量數據的處理技術和計算技術、5G 與 LPWA三方面探討了泛在電力物聯網的關鍵技術，最后研究了泛在電力物聯網關鍵技術展望，預期通過物聯網的技術讓電力系統變得更加靈活，提高整體系統的感知度，從而提升電力系統在控制、調度方面的智能水平。

【關鍵詞】物聯網;關鍵技術;智能化

一、泛在電力物聯網

所謂的泛在電力物聯網，通俗來講，就是任何物之間都可以通過任何人、任何時間、任何地點來進行信息互聯與交互。在泛在電力物聯網的領域中，電力用戶、電力設備、相關的電網企業及其設備，還有發電企業、發電設備、電力供應商、供應設備、以及人與物之間都可以進行相互之間的信息互聯與交互。泛在電力物聯網其實就是物聯網技術在電力系統中的專業應用，換言之，也就是將物聯網技術應用到電力系統中，因此其技術的本質就是實現了多種多樣信息傳感設備與通信類資源的一種共享，并且通過泛在電力物聯網技術能夠讓具備物理概念的實體，擁有自我標識、動態感知以及智能處理信息的能力。而擁有了能夠讓物理實體之間相互感知以及反饋控制的能力之后，就可以形成更加具有智能化的電力生產系統，也能夠在未來讓我們的生活更具體系化。

二、泛在電力物聯網的關鍵技術

（一）異構網絡平臺的互操作性和無縫融合技術

由于被感知對象的特性不同，傳感設備的種類呈現多樣化，而在不同的應用環境下，對應的標識技術、通信技術和服務需求也存在著明顯的差異，因此泛在電力物聯網是一個典型的異構網絡。網絡的異構化造成了網絡平臺連接的復雜性。經過多年的發展，物聯網在應用過程中已有很多連接標準，對應于物聯網的3個普及任務，可以大致將現有的物聯網連接標準分為3類：（1）與數據相關;（2）與通信相關;（3）與服務相關。對于電力系統來說，如果上述三類連接標準缺乏互操作性，則數據表示格式、數據分發機制和數據管理平臺，即對應于泛在電力物聯網運行的各個環節——信息感知、傳遞和處理都將面臨挑戰。要應對這些挑戰必須開發和實施全面的連接標準，這對于實現泛在電力物聯網物理域和虛擬域之間的互操作性和無縫過渡至關重要。

（二）海量數據的處理技術和計算技術

通過電力能源系統連接的成千上萬個物聯網設備將會生成大量數據，這些數據具有高速生成、類型多樣、時效性要求高、準確性不一致等顯著特點，使得數據的存儲、共享和管理的過程都變得更加困難。如何通過有效的處理和計算方法將眾多數量的數據轉化為有價值的信息是一個嚴峻的挑戰。大數據的處理和計算技術將賦予物聯網類似于生物神經系統對信息的認知和分析能力，這使得物聯網從最初的僅以傳遞信息為主要目的的連接型網絡，向通過處理信息以達成特定的服務為主要目的的智能型網絡轉變，很多學者針對具體的電力應用領域提出了相應的數據驅動方法來解決數據的處理、分析和計算的問題。

（三）5G與LPWA

海量電力數據的傳遞需要一體化的通信網絡。電力系統地域分布廣泛，往往涉及高山、森林、冰原等復雜環境，致使通信網絡難以覆蓋全部，現場數據難以傳輸。現在物聯網有2類主流技術：一類是工業以太網和電力載波為主的有線網絡技術，另一類是以5G和低功耗廣域網（LPMA）為主的無線網絡技術。泛在電力物聯網中數據分布廣，分散性強，部分不易供電，連接難，采集頻次低，傳統的有線網絡通信技術難以適用，因此以無線網絡為主的現代通信技術是實現泛在電力物聯網網絡通信的主要手段。5G被視為物聯網發展的基礎。基于不同場景的5G切片網絡通信技術被認為是解決電力系統全息感知、泛在連接的關鍵所在。對于智能分布式配電自動化、毫秒級精準負荷控制等控制類業務，可以選擇具有超低時延的URLLC切片;對于海量用電信息采集、智能汽車充電站/樁、分布式電源接入等信息采集類業務可以選擇mMTC海量機器類通信接入切片;對于需要高清視頻回傳的輸變電線路狀態監控、無人機遠程巡檢、變電站機器人巡檢等現場業務，可以選擇eMBB增強移動帶寬切片;對于需要語音信息的調度電話、管理電話、應急通信等，可以選擇具有高安全、高可靠、高接通率和高清通話質量保障的為Voice語音切片。針對不同的應用場景，5G切片網絡技術可以選擇不同的切片，在5G網絡通道上實現數據的傳輸，并接入同樣的5G數據平臺，。

三、泛在電力物聯網關鍵技術展望

（一）智能傳感及智能終端技術

作為泛在電力物聯網發展的基礎和最為關鍵的一環，高精度、含多維特征參量的智能感知技術及狀態信息全局智能化終端及其布局技術是發展電力物聯網不可或缺的一環。對于電力設備層智能化傳感裝置，首先要保證電力設備復雜工況下多維特征參量數據的有效性。發輸變配用等各類電力系統設備，長期處在復雜多變的運行環境，以變壓器為例，溫濕度、電磁場、壓力、氣體、水分等信息都會對變壓器的可靠穩定運行產生影響。因此，泛在電力物聯網中智能化傳感裝置面對復雜的電力設備工況應保證多維特征參量（光學、電磁、聲學信號）傳感采集的精度，保證感知信息的可靠性。同時，為了提高系統數據處理分析的效率，智能化傳感裝置應具備設備狀態可靠性評估的能力，將智能傳感器件與電氣設備本體的一體化融合設計理念不失為一種更為有效的解決方案。

（二）智能化物聯網平臺技術

建設泛在電力物聯網就是要保證電力大數據治理水平的持續提升，實現電力大數據共享與開放 過程中的安全管控;實現面向行業內外的跨領域智能分析應用水平的提升;實現大數據應用組件與分析探索成果的開放與共享。因此，物聯管理中心應當以“云霧協同”為架構，提高數據融通和高效處理 能力;掌握圖數據庫和圖計算核心技術，研發高可靠的電網圖數據庫軟件系統和高性能的電網拓撲分析系統;通過圖計算、時序數據處理和知識圖譜構建技術，解決現有應用系統實時響應能力不足和數據割裂問題，實現用戶資產管理鏈條的全景可視化，支撐公司輕量化資產管理與系統運行;最終實現“一平臺、一系統、多場景、微應用”。

四、結語

在我國大力提倡發展泛在電力物聯網技術的背景下，本文只是對泛在電力物聯網的概論以及關鍵性技術進行了簡要的說明，對于該技術的應用層還有許多內容未能進行詳細的分析。但是在我國，泛在電力物聯網技術的發展無疑是備受關注的，一直以來，我國在能源類互聯網的發展方向都追求“堅強”與“智能”并重，二者之間也一直都是相互促進的，因此，在未來，我國的泛在電力物聯網與智能電網之間勢必會形成融合發展的局面，而它們之間的融合也必將形成較為強大的價值平臺，同時也為更多新科技的發展提供了基礎條件，相信在不久的將來，我國一定能夠搭建出一個能源、業務、數據三體合一的智能化能源網絡平臺。

參考文獻：

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吳岑倩.泛在電力物聯網的關鍵技術與應用前景[J].數字化用戶，025（017）：215.

作者簡介：

康宏，男、1980.5、漢族、內蒙古呼和浩特人、研究生、工程師、研究方向：智慧新能源;

曹林、1978.7、漢族、內蒙古呼和浩特人、研究生、高級工程師、研究方向：新能源。

（作者單位：國電電力內蒙古新能源開發有限公司）