物聯網技術支撐電力通信新興業務需求接入應用探析

【摘要】新一代智慧電力系統綜合應用“大云物移智 ”等通信新技術，實時在線連接能源電力生產與消費各環節的人、機、物，全面承載并貫通電網生產運行、企業經營管理和對外客戶服務等業務，支撐我國能源互聯網高效、經濟、安全運行的基礎設施。物聯網作為信息通信技術的典型代表，本文主要結合電網數字化、服務與管理智慧化需求，對物聯網關鍵技術組成及其在電力通信新興業務需求接入應用方面展開了研究，并對未來如何應用物聯網技術支撐電力通信發展來更好地滿足智能電網發展需求提供了幾點建議。

【關鍵詞】? ? 物聯網技術? ? 電力系統通信? ? 應用

物聯網是新一代信息技術的高度集成和綜合應用，是我國戰略性新興產業的重要組成部分，已成為深化供給側結構性改革與產業轉型升級的關鍵推動力量和重要方向。隨著智能電網、全球能源互聯網的建設，充分發揮互聯網技術、人工智能技術、現代通信技術的優勢，完成電力系統中各個環節的聯系互通，打造實時監控狀態、應用多元化的電力物聯網是電力系統發展的重要方向之一。目前物聯網技術通過智能識別、跟蹤、監控等操作，已廣泛應用于電力系統通信終端新興業務接入中，能有效解決電力通信專網“最后一公里”技術難點，是對傳統電力通信網結構的有效補充，可大大擴展電力通信網的覆蓋面和接入點，全面提高電力系統通信效率與質量，是促進我國電力行業轉型升級的核心技術。未來，物聯網技術將與智能電網設備相結合，以實現智慧電力物聯網，促進智能電網數字化、電網服務與管理智慧化發展。

一、物聯網關鍵技術

（一）RFID技術

RFID技術是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術，在運行時通過對目標進行識別和讀取，從而獲得相應信息內容，主要由讀寫器、天線以及電子標簽組成。其中，讀寫器主要起到當計算機出現中斷之時，用于存儲數據與電子標簽的作用。其構成元件包括天線與控制模塊;電子標簽則是一種帶有標簽的反射信號，構成元件包括專用芯片與天線。當前，將物聯網應用于電力系統通信后便可對電力系統中涉及的所有信息進行跟蹤、讀取及采集，可應用在各種惡劣環境中，且整個過程無需人工干預，能同時識別多個標簽信息，操作快捷方便，與傳統電力系統通信相比，是時效上的一大突破。RFID技術與電力通信相結合，可實現電網設備全覆蓋跟蹤與信息共享。

（二）嵌入式系統技術

嵌入式系統是軟件與硬件的綜合，將計算機作為信息處理的構件之一。將工作任務作為核心，將計算機技術作為基礎支撐，按照應用對象的需求與特征，對軟件、硬件進行調整，從而使得軟件、硬件能夠滿足工作任務對其的使用需求。嵌入式系統技術能夠感知物體的信息，并相應進行傳輸、處理，實現物體的智能化。嵌入式系統能夠實現物體與互聯網的連接，進而開展物-物與人-物對話。該技術的存在使物聯網具備信息高效采集功能，因此，嵌入式系統技術也被稱之為數據采集技術。在目標內部嵌入專用系統便可獲取對應內容，當前該技術已在大型設備運作監視、工廠監督等方面發揮積極影響。在啟動技術前，先編寫好相關程序，再將其嵌入設備中，系統便會根據程序指令實施運行。在電力系統通信中融入后可以對電力數據信息加以采集，并在數字化處理后更快速地將信息轉換成為數字信號傳輸至終端。

（三）傳感器技術

傳感器作為一種監測裝置，在物聯網架構中，有以下幾個技術組成：傳感節點感知單元主要用來采集各種現場信息，如溫度、濕度、壓力、聲音等，并將其采集到的模擬信號轉換成數字信號，交給處理單元處理;處理單元負責整個傳感節點的數據處理和操作，存儲本節點采集數據及其他節點發來的數據;通信單元負責與其他傳感節點進行無線通信、交換控制消息和收發采集數據。能量供給單元提供傳感節點運行所需能量;位置查找單元和移動管理單元實現對節點的精準定位并完成移動狀態的管理。該技術具備分布式數據采集系統，可在短時間內高效處理數據。將其應用在電力系統通信中后，可對電力設備參數及時進行感知，對電力信息傳輸中的模擬信號加以轉變，使其成為數字信號后高效傳輸信息內容至遠端服務中心[2]，能幫助運維人員實時監控電力設備運行狀態，達到對電力故障快速定位并及時排除故障的目的。傳感器技術集感知、處理、傳輸于一體，有著成本低、能耗低等優勢，還能自動展開檢測和安全防范，可為電力數據帶來有力保護。

二、物聯網技術在電力通信新興業務中的主要應用

（一）在電力資產信息化管理業務中的應用

為解決原人力模式在清算、管理固定資產過程中存在的設備閑置率高、設備信息收錄不完整、管理效率低等一系列問題，國網公司圍繞資產全壽命核心價值鏈，運用物聯網技術全面推廣實物ID，對大量客戶側固定資產進行信息化管理。應用RFID標簽來對固定資產進行管理，發揮RFID標簽能夠實現非接觸式信息讀取的優勢，來對機房或設備放置區域中的固定資產進行高效管理，隨時隨地獲取固定資產的詳細數據信息。另外，固定資產維護人員可配置RFID身份標簽，在管理現場則可以利用手持設備（固定資產管理終端）從資產管理平臺下載設備信息與現場設備數據進行盤點確認，又可記錄其操作行為，從數據源頭上解決資產數據質量管理薄弱問題，顯著提升電力設備全壽命周期管理智慧化能力。

（二）在電力終端數據量測、采集及智能監控融合業務中的應用

智能電網是可實現遠程操控、遠程數據采集、在線監測、事故追蹤等，形成集測量、通訊、決策、控制等為一體的電網系統，智能電網離不開物聯網技術的支持。由于電力系統數據的多樣化特點，可將其數據分成非結構化及結構化兩大類。其中，監控、圖像處理數據等屬于非結構化數據，不適合采用二維邏輯加以展現。而用電量、系統調度、設備運行數據等結構化數據往往都是隨時變化、更新，具有實時性特征，所以在采集前需利用物聯網技術進行測量，隨后再將數據信息按規定標準傳輸至數據庫，形成物聯網數據系統，既實現業務全程在線，供遠程監控及運維人員了解電力系統運行情況及設備性能參數是否良好，又可通過匯集發電側、電網側、用戶側相關設備運行、負荷能耗、環境資源等實時數據，進行大數據分析后實現數據全面共享，為發電企業、綜合能源服務商等提供設備集中監控、設備健康管理、能效診斷等多樣化服務。

（三）在電力運維搶修智能化發展中的應用

電力設備運維搶修是保障電網安全生產的重要支撐，隨著電網快速發展及用戶對供電可靠性要求的提高，傳統的基于周期設備檢修模式或者出現故障“被動搶修”運維模式已無法適應電網發展的要求。在傳統電力系統通信中電纜溝道、配電房設備溫度、電流、帶電狀態等在線監測一直是電力系統管理的盲區和運維難點，當電力系統發生故障后由于技術、人工等因素影響使得故障處理時間變長，甚至因盲區無法做全局分析而造成故障蔓延的情況發生。物聯網技術以“全方位、全過程、可追溯、智能化”為特征融入電力運維搶修管理后，通過加裝物聯網智能終端對電力設備運行參數、環境參數、安全狀態等實時數據進行可靠在線感知、監測，再應用其云計算功能，對故障信息加以識別，從而準確對事故點進行跟蹤和定位，實現事故預警，隨后通過電力通信傳輸至監控終端，使運維人員能在快速了解故障情況，準確調撥搶修物資及時展開現場搶修，避免不必要的人工故障找尋、定位、原因分析、搶修物資不對造成來回調動等流程，變“被動搶修”為“主動運維”，顯著提高電力系統搶修的針對性和時效率，確保電網供電可靠性及提升用戶體驗。

三、基于物聯網技術的電力通信發展建議

（一）積極挖掘物聯網技術價值

在物聯網技術逐漸成熟后，將其應用于電力通信中更應加強技術價值挖掘。物聯網技術的應用既能促進智能電網形成，又能對電力系統故障進行高效處理。社會與科技進步意味著需求增加和技術創新，目前，在電力通信中使用的物聯網技術只能滿足當下及未來較短一段時間需求，為了實現未來供需均衡，電力通信領域必須積極挖掘物聯網技術潛在價值，立足于當下物聯網技術應用現狀制定創新規劃，除了結合現階段物聯網技術帶來的好處外，還應看到物聯網技術應用不足。如當前電力通信在應用物聯網技術時并沒有實現全面應用，只將其應用在部分環節。因此，在后續發展時就需增強物聯網技術涉及面，使技術價值及優勢能夠得到更大范圍發揮，給電力通信改革推進智能電網發展提供有利條件。

（二）加快技術研究力度

智能電網建設是我國電網未來十年發展的主要方向，智能電網要具有自愈、抵御攻擊能力、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、接入各種不同發電形式、實現資產優化管理等都離不開物聯網技術的發展，然而目前我國物聯網技術缺乏自主知識產權，各種技術融合、產品集成及一體化研究力度與國外相比還遠遠不夠。就比如，在傳感器技術專利上，我國的申請數量不及國外發達國家，國內物聯網技術研發缺乏硬件支撐。因此，提高國內自主研發能力十分必要。除此之外，我國物聯網認知較為緩慢，使得物聯網技術應用融合時間較晚。即使電力通信對物聯網技術需求較大，但因技術安全、可靠性等難點問題，導致在應用物聯網技術時沒有充分發揮技術優勢。結合這些現實情況，要想推動電力通信技術革新及智能電網發展，就必須正確看待物聯網技術帶來的好處，先“走出去、引進來”進行專項試點建設，對國外優秀研發技術加以借鑒，再結合國情、物聯網技術、電力通信需求等現狀來加以創新探索研究，有目的、有規劃助推物聯網技術進步。

（三）制定統一規范標準

當電力通信應用物聯網技術缺乏統一標準支撐時，會給后續管理帶來難度，且電力通信內容十分豐富，不同內容產生的數據處理需求存在差異，現行標準并不完全符合應用要求。因此，需對規范標準加以分類完善，使其具備統一性、實用性。一是對所有設備統一規范管理，如對物聯感知裝置、人機交互設備、傳感器節點、物聯網接入網關等物聯網設備提出通信接口規范要求。二是對所有物聯接入制定信息安全標準，如物聯網技術對電力系統數據進行測量、采集時，須在電力系統數據信息傳輸過程中采用各種加密方式，確保自身數據防護安全，且不會對其他設備安全造成負面影響，全方位保障數據傳輸和儲存安全。

四、結束語

綜上所述，物聯網技術已與智能電網形成交互關系，物聯網技術主要由RFID、嵌入式系統技術及傳感器技術組成。物聯網技術的應用對于電力系統通信而言有著積極影響，其有利于推動整個智能電網實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合發展。目前已廣泛應用于電力通信終端業務接入中，不僅可以利用物聯網技術實現電力資產信息化管理，還能高度融合電力數據的測量、采集、實時在線監測功能，提升精準主動運維、搶修能力，使電力通信新興業務朝智能化、數字化方向發展。要想實現可持續發展，還需積極挖掘物聯網技術價值，加快物聯網技術研究力度，并制定統一規范標準。

作者單位：胡躲華? ? ?國網湖南省電力有限公司婁底供電分公司

參? 考? 文? 獻

[1] 李璇. 淺析關于物聯網技術在電力系統中的應用探討[J]. 華東科技（綜合）， 2019（8）：0259-0259.

[2] 王宏延， 顧舒嫻， 完顏紹澎等. 5G技術在電力系統中的研究與應用[J]. 廣東電力， 2019， 032（011）：78-85.

[3] 叢鵬， 程曉巖， 劉曉明. 物聯網技術及其在電力系統通信中的應用分析[J]. 通信電源技術， 2020， 037（004）：118-119.

[4] 湯龍龍， 方鐘， 龐鑠等. 一種基于物聯網分布式光纜在線監測裝置在電力通信上的應用[J]. 通訊世界， 2020， 027（001）：239-240.

[5] 王永超， 任幼逢， 蔡棟棟. 物聯網技術在電力系統通信中的應用方式分析[J]. 建筑工程技術與設計， 2017， 000（030）：1828-1828.

[6] 楊鵬，張普寧，吳大鵬，歐陽春等. 物聯網：感知、傳輸與應用[M]. 北京：電子工業出版社，2020.