泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃與發(fā)展分析

劉 文

泰州三新供電服務(wù)有限公司泰興分公司 江蘇 泰興 225400

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

泛在動力物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)形式與其他形式的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相同。它分為四層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。因為平臺層是整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，一般來說，平臺層往上至應(yīng)用層的方向稱為北向，往下至感知層的方向為南向，而平臺層又會被稱為中臺。因此，通過對泛在物聯(lián)網(wǎng)分析能夠總結(jié)出，其主要包含感知層、平臺層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層等結(jié)構(gòu)。就整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)來看，其能夠簡單概況為“云—管—邊—端—芯”，主要代表云端、通信網(wǎng)、邊緣計算、終端信息收集器（傳感器、RFID等）、人工智能。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃要點

2.1 必須在基層布置好傳感器

電力物聯(lián)網(wǎng)傳感器研究感知層是電力物聯(lián)網(wǎng)的第一層，信息的識別、采集與組織必須通過傳感器來實現(xiàn)。我國的電力系統(tǒng)是復(fù)雜多樣的，需要合理的方法利用傳感器技術(shù)才能實現(xiàn)統(tǒng)一的信息交換和信息處理。根據(jù)研究對象的不同，現(xiàn)階段研究中，主要有3種傳感器：首先是無線傳感器，它是由帶有電磁屏蔽的電路板和天線組成的，結(jié)構(gòu)小巧并簡單，現(xiàn)在應(yīng)用已十分成熟。其次是氣敏傳感器，它大多數(shù)用在變壓器的油色譜檢測中，它可以測量氣體屬性，并將測量出來的氣體屬性轉(zhuǎn)化成電信號。最后是溫度傳感器，它可以測量各種設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層是重中之重

超大型城市群和新區(qū)域城鎮(zhèn)的分布網(wǎng)絡(luò)部署方案更加復(fù)雜多樣，而功耗低、部署靈活、網(wǎng)絡(luò)不易受影響是無線自組織網(wǎng)絡(luò)具有的優(yōu)點。因此，未來電力系統(tǒng)網(wǎng)層通信模式的發(fā)展方向?qū)⑹?有線無線"的互補模式。同時，為防止受到網(wǎng)絡(luò)上攻擊的風(fēng)險，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還應(yīng)該具備安全防御的功能。

2.3 規(guī)劃底層自組、核心通用網(wǎng)

配電網(wǎng)保護(hù)、調(diào)度自動化、生產(chǎn)管理、需求側(cè)響應(yīng)等業(yè)務(wù)的信息傳輸是配電通信系統(tǒng)承擔(dān)的任務(wù)。不同的業(yè)務(wù)需要不同的網(wǎng)絡(luò)QoS。同時，隨著清潔能源比例的提高、大功率傳感器和智能配電終端的接入，無處不在的傳感信息的數(shù)據(jù)量和呈現(xiàn)維度呈爆炸式增長，對于具有大量終端和有限帶寬資源的基礎(chǔ)接入網(wǎng)絡(luò)，必須設(shè)計穩(wěn)健的自組織網(wǎng)絡(luò)路由策略，以確保狀態(tài)和控制量的及時傳輸。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 泛在感知技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要通過數(shù)據(jù)為核心，利用智能物聯(lián)網(wǎng)終端對電力系統(tǒng)靜態(tài)以及動態(tài)信息給予搜集，因此，感知技術(shù)對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)發(fā)揮著基礎(chǔ)的作用。對感知終端建設(shè)過程中需搭建芯片級傳感、感傳一體化、寬窄帶通信、嵌入式AI等系統(tǒng)并實現(xiàn)不同技術(shù)交叉實現(xiàn)，先進(jìn)感知、邊緣計算、安全連接、微源取能等關(guān)鍵技術(shù)給予重點關(guān)注。通過感知世界信息模型以及邊緣數(shù)據(jù)聚合的形式完成設(shè)備狀態(tài)的參量建模、傳感數(shù)據(jù)解調(diào)，并實現(xiàn)精準(zhǔn)的故障定位；在終端設(shè)計當(dāng)中通過物聯(lián)代理的形式完成數(shù)據(jù)與應(yīng)用的分隔，加大終端硬件靈活擴展性，完成軟件靈活動態(tài)加載以及卸載；通過邊緣計算智能分析能力，增強泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)處理效率，完成智能終端分布自治把控，最大限度的降低云端以及主站集中把控以及信息的處理壓力，同時增強系統(tǒng)反應(yīng)速率。用戶側(cè)泛在感知技術(shù)的具體使用需重視綜合用戶畫像，保證其精準(zhǔn)度，同時更好的把控用戶用電場景，完成用戶側(cè)價值的具體創(chuàng)造。

3.2 儲能技術(shù)

儲能作為能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建的重要存在，具有成本低、性能高等優(yōu)勢，其通過集中式或分布式的接入，搭建高比例、泛在化、可共享以及可廣域協(xié)同的儲能形態(tài)，并實現(xiàn)電力毫秒至數(shù)天的寬時間尺度上相互調(diào)節(jié)。同時進(jìn)一步轉(zhuǎn)變電能時空特性，從而實現(xiàn)電力發(fā)即用、瞬時平衡發(fā)展目標(biāo)。儲能技術(shù)的使用為用戶側(cè)與能源交互平臺的高效參與提供了更多協(xié)助， 為實現(xiàn)用戶參與需求側(cè)響應(yīng)、分布式電源交易等電力交易創(chuàng)造了科學(xué)的管理平臺。

4 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展分析

首先，2019-2021年是戰(zhàn)略突破期，三年后，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將初步建成；然后通過第二階段，三年容量提升，到2024年，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將建成。建設(shè)包括內(nèi)部業(yè)務(wù)、外部業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)共享、基本支持、技術(shù)攻關(guān)和安全保護(hù)等六個方面，以及11個關(guān)鍵方向。目前，國家電網(wǎng)集團(tuán)已接入終端設(shè)備5.4億多臺（含4.5億米，各類采集、保護(hù)、控制設(shè)備數(shù)千萬臺），數(shù)據(jù)采集日均增加60TB以上，覆蓋用戶4.5億。預(yù)計到2025年，將有10億多個電網(wǎng)接入終端設(shè)備，到2030年，將有20多億個終端設(shè)備和傳感器連接到國家電網(wǎng)集團(tuán)自己的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)SG-elot。整個泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將成為物聯(lián)網(wǎng)最大的生態(tài)系統(tǒng)之一，擁有最多的接入設(shè)備。

構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的意義還在于可以獲取電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，包括電網(wǎng)系統(tǒng)的生產(chǎn)、運行和維護(hù)，以及用電數(shù)據(jù)等，可以依托電力物聯(lián)網(wǎng)平臺開展新的業(yè)務(wù)。這些數(shù)據(jù)收集后，可以存儲在私有混合云平臺中，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行清理、分類和分析。通過對數(shù)據(jù)的分析和利用，可以建立智能配電、智能電力、智能公園等綜合能源服務(wù)，并通過對長期電力數(shù)據(jù)的監(jiān)測，與用戶建立良好的互動關(guān)系，預(yù)測變電站和配電設(shè)備的故障趨勢，預(yù)測不同季節(jié)、不同月份、不同時間的居住區(qū)和工業(yè)園區(qū)的用電高峰期。同時，它也可以預(yù)測電網(wǎng)的負(fù)荷趨勢，有效的防止了用電事故的發(fā)生。當(dāng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)遭受雷擊或攻擊時，電網(wǎng)中的故障設(shè)備和設(shè)施能夠以最快的速度從電網(wǎng)系統(tǒng)中分離出來。

目前，隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，涉及到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、AI智能等不同行業(yè)的應(yīng)用場景。作為一項戰(zhàn)略性的基礎(chǔ)設(shè)施，依托上述的新技術(shù)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將會在未來的十年中迅速的發(fā)展，非傳統(tǒng)的電力設(shè)備領(lǐng)域?qū)⒁瓉砀蟮陌l(fā)展空間。

5結(jié)束語

綜上所述，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)并短時間能夠見效，需在不斷實踐當(dāng)中給予有效的完善。而以往傳統(tǒng)配電網(wǎng)向向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化時，需堅持一致性原則，加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的統(tǒng)一化，繼而更好的保證電網(wǎng)整體規(guī)劃的科學(xué)性。當(dāng)前新型綜合能源服務(wù)商新業(yè)態(tài)必將應(yīng)運而生從而成為市場中的主角。因此，加強泛在電力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃與發(fā)展研究能夠更好的滿足當(dāng)前日益發(fā)的建設(shè)需求。