淺析我國電力物聯網的發展與應用

周銳 夏俊雅 鄭安豫 張艷

摘要：根據我國電力物聯網發展背景，介紹了電力物聯網在我國電力行業中的發展與應用情況，以期進一步促進我國電力事業的快速、健康發展。

關鍵詞：泛在電力物聯;邊緣智能;能源互聯網

1 我國電力物聯網發展背景

2011年，我國工信部中國信息通信研究院深入探討了物聯網的概念及功能。2015年以來，我國密集出臺了一系列政策，確定了今后重點發展人工智能、工業互聯網等工業信息化技術的戰略目標。在此背景下，2019年國家電網在兩會報告中提出建設世界一流的“能源互聯網”的戰略目標，其中建設好“堅強智能電網”和“泛在電力物聯”是實現這一目標的重要支撐。

電力物聯網是物聯網在電力行業中的具體應用，是實現對人、設備、環境的識別、感知、交互、控制的網絡系統。它將電力用戶、電力設備、電力供應商、環境、電力生產管理人員等人、物連接起來，實現全面的感知、萬物互聯、人機交互、信息共享。

2 我國電力物聯網發展分析

2.1? ? 電力物聯網的建設方向

目前我國電網已經具備堅強的物理網絡，功能完備的數據采集測量系統，預測、控制、決策系統，龐大的用戶群、設備和大規模的數據，完備的通信網絡，但是這與完備的電力物聯網還存在一定差距，這也是未來我國物聯網的建設方向：

（1）完善電網的物聯特性。目前電網沒有實現所有采集數據上網。這是由于電網的計算能力沒有完全達到，海量數據的邊緣化智能技術仍未實現，要求進行電網數據就地采集、處理、分析、集成、協調、共享研究;建設分布式邊緣服務器、邊緣網關、邊緣基站等基礎構架;實現通信網絡高速度、低時延、廣帶寬、高可靠性、高穩定性、多連接、多層次、多維度的數據共享。

（2）完善感知系統。首先，需要研發更加精確、高效、多維度的測量電網狀態量、模擬量的新型傳感器。其次，需要建設可以全面實時感知評估設備資產管理、設備運行狀態、電網運行狀況等的信息系統。

（3）加強客戶參與度。這一方面在于打破數據壁壘，加強電網企業與社會其他組織的溝通，另一方面需要大力發展用戶互動、用電業務智慧服務、基于需求側響應的運營增值服務、能源互聯網平臺式的經營模式等方面，旨在建設基于電力交易和能源互聯的生態商業圈。

（4）實現終端即插即用，信息的深度分析挖掘，實現通信最后一公里全覆蓋。

2.2? ? 電力物聯網的功能

（1）發電側可以實現的功能。目前電網已經實現發電側實時負荷動態監測、水情實時監測、發電設備狀態監測、機組運行動態監控。隨著物聯網的發展，發電側通過對環境、氣象、發電狀態的實時監測、分析、對間歇性隨機性發電負荷的預測，可以實現對電源的柔性、精細化調度。

（2）電網側可以實現的功能。電網輸電側已經實現無人機巡檢、輸電線路狀態監測、現場作業管理、雷電定位、移動視頻管理等功能。變電側已經實現智能巡檢、設備狀態監測、現場作業管理、智能工器具管理、集中式智能巡檢等功能。隨著物聯網的發展，電網側對各站、所、電氣設備狀態參數的實時采集，可以實現對實時數據的存儲、分析、預測、評估、協調，對電網實現智能控制。基于人工智能的強大學習能力、計算能力，加上智能傳感技術的逐步成熟，電力網聯網能夠實現對電網運行的柔性控制，電源的柔性、精細化調度，負荷的動態調度優化等功能，確保電網的安全穩定運行。

（3）配電側、用電側、調度可以實現的功能。電網配電側已經實現設備狀態監測、電能質量監控、現場作業管理、故障智能定位、負荷管理等功能。用電側已經實現智能電表監控、智能樓宇監控、電動汽車充電智能管理、用電信息采集、能效管理等功能。調度已應用調度自動化技術，采用廣域同步相測量系統、能量管理系統、調控一體化系統。經營管理方面已實現電力物資的自配送及倉儲管理、電力設施建設過程可視化、人員車輛辦公綜合管理等。

未來，低碳環保的分布式電源、微網、電動汽車、智能樓宇等將逐漸成為電網的主力軍。電力物聯網可以實現對傳統負荷、電動汽車、智能樓宇等新型負荷的海量數據分析、負荷預測、能效評估、需求側響應、能量管理。基于深度學習、特征學習、自主學習、云計算等人工智能技術，通過對汽車行駛軌跡、歷史參數等數據的關聯性、波動性的深度挖掘處理，電網能夠實現對電動汽車充電的特性分析、智能管理，以及對充電行為的集中協調和智能引導。電力物聯網通過建設儲能裝置，對儲能數據進行分析，可實現儲能狀態的檢測、儲能源負荷的協調。電力物聯網對數據的強大處理能力，也更容易優化競價策略、電價評估功能。

2.3? ? 物聯網的特點

（1）海量終端。電力物聯網具有海量終端。新型能源和負荷的發展，例如迅速增加的新能源電源節點、電動汽車等帶來了大量的新節點終端，對各類源、網、荷儲設備的狀態監測、風險預警、優化管理、智能感知帶來了大量的新型終端，智能用電設備的IP化，多維度的人機交換等也帶來海量的智能終端。以上新設備的投入以及對控制要求的提高，導致終端以數量級迅速增加。

（2）邊緣智能。終端的增加，采集維度的增加，測控精度、采集頻率的提高帶來了海量的數據、信息。海量數據的集中式計算方式導致網絡傳輸速度慢、信道擁擠等一系列問題。終端數據處理與終端智能尤為重要，對終端業務進行預處理、智能區分，采用邊緣代理、邊緣基站、邊緣網關三站合一的邊緣智能技術是能源互聯網的重要特點之一。

（3）泛在網絡。電力物聯網需要高精度、低延時、高可靠性的泛在的通信網絡支撐。電網需要架設衛星通信、有線通信、無線通信等多層次、多維度的物聯網。海量的終端、數據處理，滿足精準控制的實時要求，控制頻次的逐漸提高等，需要泛在物聯網的支撐。

（4）按需服務。基于云平臺與云計算技術，能源互聯網可以實現按需服務。對不同的用戶利用強大的計算能力支持不同的服務需求、增值服務等，減少成本，增加穩定性。

（5）信息挖掘。大數據平臺可以實現海量數據的分析處理、深度挖掘、數據增值再利用、負荷智能預測、發電負荷精準調度、電能優化分配、故障預警、事故分析等功能。

（6）安全防護。安全防護對能源互聯網至關重要。海量終端安全、互聯網中的數據安全、構架開放的多層網絡安全都是能源互聯網安全運行的重中之重。

3 電力物聯網的應用

2019年3月8日，國家電網“泛在電力物聯網”建設工作部署電視電話會議在京召開，會議強度當前主要任務就是加快推進泛在電力物聯網建設。會議明確了“泛在電力物聯網”的提出，是國家電網公司發展經營理念和經營方式的創新。對內，可以提高自動化、智能化水平，實現電網的安全生產、管理的精益高效、電網的科學規劃、投資的精準計劃、對客戶的優質服務等。例如，電力大數據可以應用于智慧城市建設。智能電表反映出的精準數據，可以用于智慧城市建設、金融征信、基礎設施和商業設施的布局等。泛在電力物聯網真正架起了電網應用與社會應用的橋梁，建立了上下游企業發展的生態鏈。

4 結語

電力物聯網是物聯網在智能電網中的應用結果，在電力的發、輸、變、配、用、調度各個環節建立了高速網絡，設置了智能裝置，實現了電力網絡信息的安全可靠傳輸、數據相互共享、電網全景感知及智能化控制。物聯網為智能電網發展提供了技術支持，可以提高智能電網的感知能力、反應速度、分析能力等。智能電網是物聯網的物理載體和應用領域，隨著物聯網技術的發展，智能電網和物聯網兩者將更加互相融合、相輔相成、密不可分。

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[2] 付娜.農產品供應鏈與物聯網應用研究進展[J].黑龍江農業科學，2019（1）：156-159.

收稿日期：2020-08-04

作者簡介：周銳（1989—），女，安徽宿州人，碩士研究生，講師，研究方向：電力工程。