泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實施策略研究

蔣洪亮 劉姝

摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術的進步，電力行業(yè)中智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的融合成為電力系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢，本文主要對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的實施策略進行分析和研究，以供參考。

關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);實施;策略

引言

隨著交直流輸電規(guī)模的迅速擴大，分布式發(fā)電設備接入類型與數(shù)量快速增加，導致電網(wǎng)復雜程度不斷提升，對傳統(tǒng)電網(wǎng)形態(tài)提出了挑戰(zhàn)。另一方面人工智能技術的發(fā)展也對電網(wǎng)功能和運行方式提出新的要求。因此，結合泛在物聯(lián)技術將現(xiàn)有電力系統(tǒng)建設成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是未來電力能源體系的發(fā)展趨勢，也是當前階段國家電網(wǎng)最緊迫、最重要的任務。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述

根據(jù)國網(wǎng)公司《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設大綱》，“泛在物聯(lián)”是指任何時間、任何地點、任何人、任何物之間的信息連接和交互，將電力用戶及其設備、電網(wǎng)企業(yè)及其設備、發(fā)電企業(yè)及其設備、供應商及其設備，以及人和物連接起來，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，為用戶、電網(wǎng)、發(fā)電、供應商和社會服務，為市場主體發(fā)展創(chuàng)造更大機遇。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層。先進的傳感器、控制和軟件應用程序，將能源生產(chǎn)端、傳輸端、消費端的數(shù)以億計的設備和系統(tǒng)連接起來，形成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知層;通過互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等基礎網(wǎng)絡設施，完成來自感知層數(shù)據(jù)的接入和傳輸，形成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層;網(wǎng)絡內的信息資源通過計算整合成一個互聯(lián)互通的信息網(wǎng)絡平臺，解決數(shù)據(jù)存儲、檢索、使用、挖掘和安全隱私保護等問題，形成平臺層;通過整合電力企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)運營規(guī)律，挖掘潛在價值，形成應用層。

在能源結構轉型和低碳化發(fā)展的大勢之下，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展以及與能源行業(yè)的深度融合，將打破長久以來傳統(tǒng)能源體系封閉的壟斷結構，不同能源品種單獨規(guī)劃、設計、運行的傳統(tǒng)模式已經(jīng)不能滿足終端用戶多元化能源生產(chǎn)和消費需求，新型綜合能源服務商新業(yè)態(tài)必將應運而生成為市場的主角。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構

2.1 感知延伸層

感知延伸層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎，由狀態(tài)感知和執(zhí)行控制主體終端構成，其利用傳感技術、芯片化技術，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行、用戶用能、市場交易及外界環(huán)境等基礎數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集與感知，感知延伸層在向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時，作為設備調度運行指令的末端執(zhí)行單元，亦可接收云平臺及智能網(wǎng)關下發(fā)的操作指令信息，實現(xiàn)終端設備的自動響應。

2.2 網(wǎng)絡傳輸層網(wǎng)

絡傳輸層是感知延伸層與平臺應用層之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，能夠將感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送？，實現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能。網(wǎng)絡傳輸層由本地通信網(wǎng)和遠程通信網(wǎng)部分組成，其中本地通信網(wǎng)是通過局域短距離通信技術，實現(xiàn)海量感知節(jié)點與邊緣計算節(jié)點之間的靈活、髙效、低功耗的就地通信;遠程通信網(wǎng)是依托移動網(wǎng)絡、衛(wèi)星通信、LTE電力無線專網(wǎng)等廣域通信技術，支持邊緣計算節(jié)點與泛在物聯(lián)網(wǎng)云平臺之間的高可靠、低時延、差異化通信。

2.3 平臺應用層

平臺應用層，即泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的算力支撐平臺、數(shù)據(jù)融合平臺與應用開發(fā)平臺，其在采用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術對海量感知數(shù)據(jù)進行融合、分析與管理的基礎上，根據(jù)業(yè)務需要搭建相關業(yè)務應用平臺，如系統(tǒng)運行控制云平臺、綜合能源服務云平臺、企業(yè)經(jīng)營管理子平臺等，支撐智能用電管理、分布式能源交易等能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的實現(xiàn)。此外，發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、用戶等主體也可通過開放共享的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與業(yè)務互動。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實施策略

3.1 數(shù)據(jù)科學為電網(wǎng)運營提供支撐

構建數(shù)據(jù)驅動的公司發(fā)展戰(zhàn)略體系?；趦韧獠凯h(huán)境數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)分析為基礎，制定可解讀、可量化、可執(zhí)行、可分解的公司發(fā)展戰(zhàn)略體系，制定戰(zhàn)略執(zhí)行過程評價體系，更好地服務公司戰(zhàn)略實現(xiàn)和經(jīng)營決策。構建數(shù)據(jù)驅動的公司運營分析體系。通過數(shù)據(jù)貫通推進業(yè)務流程貫通，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息高度互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享，促進跨專業(yè)、跨部門的高效協(xié)同，實現(xiàn)效益效率的不斷提升。尤其在對外服務方面，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)擴展設備狀態(tài)預警、售電量和負荷預測、新能源發(fā)電功率預測等應用，為政府提供宏觀經(jīng)濟預測、節(jié)能減排政策制定、行業(yè)景氣指數(shù)分析、大數(shù)據(jù)征信等服務;在資產(chǎn)管理方面，通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)設備自動識別記錄管理，與管理系統(tǒng)集成并進行信息同步;在檢修方面，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于電力設備智能化運檢，實時掌控關鍵設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷并消除故障隱患，快速隔離故障，實現(xiàn)自我恢復，使電網(wǎng)具有自適應和自愈能力，提高設備的可靠性和利用率。

3.2 加強網(wǎng)絡基礎設施建設

以全面支撐各種智能終端泛在接入為抓手，利用無線公網(wǎng)等多種通信資源，建設“有線+無線”“公網(wǎng)+專網(wǎng)”的泛在終端通信接入網(wǎng)。以武漢光谷試點5G無線公網(wǎng)為契機，探索能源電力基礎設施與政府機構、能源客戶、供應商、內部用戶的全時空泛在連接方式。開展省級電力光纖通信骨干網(wǎng)升級改造，推動信息通信老舊設備更新?lián)Q代。完成營銷費控系統(tǒng)擴容和遷移工作，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。建成網(wǎng)絡安全分析室，推進S6000（網(wǎng)絡與信息安全監(jiān)控預警平臺）應用，進一步提升網(wǎng)絡安全防護能力。

3.3 做好網(wǎng)絡安全防護工作

在網(wǎng)絡中使用的安全防護技術主要有加密技術、入侵檢測和保護機制以及認證技術。無線通訊技術，無線通訊技術是造成網(wǎng)絡安全問題的主要因素，也是現(xiàn)在重點研究的課題，通過各種認證協(xié)議對網(wǎng)絡安全中的漏洞進行檢測和填補，現(xiàn)在主要采用的RFID容易被破壞和竊取，對信息發(fā)展造成了不利的影響，甚至危及國家安全以及人民的利益，因此，其安全協(xié)議建議采用一種分布式數(shù)據(jù)庫環(huán)境的認證協(xié)議——分布式RFID詢問應答認證協(xié)議，此類協(xié)議目前沒有發(fā)現(xiàn)明顯的安全漏洞。而其他的LCAP協(xié)議或者是Hash-Lock協(xié)議等存在著一些問題或者是漏洞，要么無法適應分布式數(shù)據(jù)庫的計算環(huán)境，要么無法解決攻擊問題，或者只針對某一些身份進行驗證，相較之下這種分布式RFID詢問應答認證協(xié)議更為適合。對網(wǎng)絡進行檢測和保護需一起協(xié)同配合，才可以有效保障網(wǎng)絡的安全。主機的入侵檢測、網(wǎng)絡的入侵檢測以及組件的入侵檢測構成了整個入侵檢測技術，基于組件的入侵檢測技術是在不同的計算機上配置不同功能的組件，這些組件可以單獨工作，也可以相互協(xié)同工作，這樣分布式配置可以增加擴展性和安全性，也提高了檢測效率。使用分布式的檢測和防護手段是針對于此網(wǎng)絡的特點和安全性所提出的建議，在實施過程中應重點尋找和關注可靠節(jié)點。

4 結 語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)以電網(wǎng)為樞紐，發(fā)揮平臺和共享作用，為電力行業(yè)和更多市場主體發(fā)展創(chuàng)造機遇，提供價值服務。建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是社會和科技發(fā)展的必然，必將推動電力行業(yè)的發(fā)展

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