泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)探討

吳昊 吳麗莎 占永紅 邵云蛟 許俠

【摘要】??? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)是電網(wǎng)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支柱，成功的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)電力物聯(lián)網(wǎng)將大幅提高電網(wǎng)的電能傳輸安全性和供電的安全性。在建設(shè)過(guò)程中結(jié)合各學(xué)科的發(fā)展情況開發(fā)適應(yīng)的新技術(shù)是提高泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵，主要有通訊編碼和規(guī)約的統(tǒng)一，復(fù)雜電磁干擾環(huán)境下的新型智能儀表開發(fā)，新型故障診斷技術(shù)以及適應(yīng)電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)的成功開發(fā)和應(yīng)用將會(huì)更加有效的保證泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。

【關(guān)鍵詞】??? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)??? 故障診斷? 關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)系網(wǎng)的基本定義時(shí)通過(guò)各種信息系統(tǒng)如：因特網(wǎng)、廣電網(wǎng)及通訊網(wǎng)，將可單獨(dú)尋址的物體實(shí)現(xiàn)互相連接，互相通訊的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系包括設(shè)備編碼、識(shí)別、通信、傳感和加密解密等。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中電力物聯(lián)網(wǎng)的主要架構(gòu)有四層，感知層、傳輸層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。

一、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)基本概念

國(guó)網(wǎng)在深化研究總結(jié)電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，它的架構(gòu)跟電力物聯(lián)網(wǎng)基本一致，主要針對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用現(xiàn)代信息科學(xué)的新技術(shù)如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，AI，5G實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)全面感知，數(shù)據(jù)高速處理，人機(jī)交互方便簡(jiǎn)潔，底層應(yīng)用響應(yīng)速度快的智慧型的服務(wù)系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知層其傳感器裝備規(guī)模更大，覆蓋了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、儲(chǔ)能和用能等各個(gè)環(huán)節(jié)中的設(shè)備及元件，其狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更加詳實(shí)。在傳輸層融入了第五代通訊技術(shù)大幅提高了各種數(shù)據(jù)的傳輸速率優(yōu)化了其傳輸方式。在數(shù)據(jù)層廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。在平臺(tái)層各種AI技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，在應(yīng)用層大力采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和各種人工智能技術(shù)充分向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，同時(shí)深入的發(fā)掘泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)價(jià)值。

二、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1通訊技術(shù)

由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于電網(wǎng)的全環(huán)節(jié)，電網(wǎng)的發(fā)輸配儲(chǔ)用各環(huán)節(jié)設(shè)備多元件多，各種智能設(shè)備的應(yīng)用將大大提高泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智能化程度，如要將電力物聯(lián)網(wǎng)中的各種設(shè)備聯(lián)系在一起，需要融入泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的各對(duì)象擁有統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)和語(yǔ)義以及數(shù)據(jù)表達(dá)格式同時(shí)統(tǒng)一通訊接口，以減少泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和建設(shè)運(yùn)行維護(hù)的難度。同時(shí)為了解決物聯(lián)網(wǎng)中各種元件生產(chǎn)廠家眾多，地址編碼可能會(huì)出現(xiàn)沖突的問(wèn)題，開發(fā)統(tǒng)一的地址編碼器規(guī)則，并讓元件生產(chǎn)廠家依照分配的地址段生產(chǎn)元件可有效的解決地址沖突問(wèn)題，或者時(shí)在元件開發(fā)的過(guò)程中其智能元件可按規(guī)約設(shè)定對(duì)應(yīng)的邏輯地址。統(tǒng)一數(shù)據(jù)幀的格式使智能元件在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能被中控設(shè)備準(zhǔn)確接收，統(tǒng)一編解碼規(guī)則可加快中控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理效率。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼和規(guī)約是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.2智能儀表技術(shù)

隨著材料，機(jī)械，電子和信息技術(shù)等學(xué)科的不斷突破，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，其所需要的設(shè)備也將更多的結(jié)合相關(guān)學(xué)科的新工藝新技術(shù)，尤其是各種智能儀表的開發(fā)。結(jié)合現(xiàn)代通訊技術(shù)，各種基于5G的無(wú)線智能儀表將會(huì)在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。這類型的儀表需要解決的問(wèn)題主要是在復(fù)雜電磁干擾環(huán)境下的數(shù)據(jù)有效測(cè)量及可靠傳輸問(wèn)題。面對(duì)日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)其對(duì)數(shù)據(jù)采集的有效性提出了更高的要求，應(yīng)用新的檢測(cè)原理，開發(fā)新的檢測(cè)傳感器也是電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.3故障診斷技術(shù)

作為兩網(wǎng)基礎(chǔ)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，其主干特高壓網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求越來(lái)越高，其智能配電網(wǎng)的響應(yīng)性也要求越來(lái)越高。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，除了對(duì)電網(wǎng)全環(huán)節(jié)做到嚴(yán)密監(jiān)控外，還要能夠?qū)W(wǎng)中的設(shè)備故障做到及時(shí)診斷，及時(shí)相應(yīng)。這就要求其故障診斷技術(shù)應(yīng)該對(duì)電網(wǎng)故障位置鎖定快速，故障部位切除準(zhǔn)確，利用各種人工智能技術(shù)如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等參與故障判斷并給出維修建議，可有效的提高故障處置的效率。在電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程中可利用現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)如第二代小波分析技術(shù)，濾除電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的干擾，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)的早期故障信號(hào)，可做到故障早發(fā)現(xiàn)早解決，既可以減少故障帶來(lái)的損失也可以使故障處理更從容更加有計(jì)劃性，對(duì)于電網(wǎng)中設(shè)備故障特征信號(hào)的提取也是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備故障診斷關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.4大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)采集了大量的數(shù)據(jù)，針對(duì)這些數(shù)據(jù)分析其有用的價(jià)值，可以為能源調(diào)度優(yōu)化，減少線路損耗，提高設(shè)備使用壽命打下基礎(chǔ)。同時(shí)針對(duì)綜合能源服務(wù)的數(shù)據(jù)挖掘，其與其他主體單位的共享共建還可以打開另一個(gè)盈利點(diǎn)為電網(wǎng)企業(yè)增加更多的收益。針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也是其建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

總結(jié)：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可將電網(wǎng)中的運(yùn)行服務(wù)，電能供應(yīng)和信息傳遞有機(jī)融合在一起。在建設(shè)過(guò)程中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼和規(guī)約，適應(yīng)復(fù)雜強(qiáng)干擾環(huán)境的智能傳感器以及針對(duì)兩網(wǎng)特點(diǎn)的故障診斷技術(shù)，針對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)的開發(fā)將有效的保證泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]楊挺，翟峰，趙英杰，盆海波.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)釋義與研究展望[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2019（13）：9-20+53