泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：進入21世紀，我國網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，由此衍生出的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過近20年的不斷探索和實踐，已經(jīng)形成一個獨立的全新技術(shù)體系，為社會各行各業(yè)的高效穩(wěn)定發(fā)展提供了強大的技術(shù)支撐。而以物聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)核心的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)借助大數(shù)據(jù)、云計算、移動通信、人工智能等先進技術(shù)，實現(xiàn)了萬物互聯(lián)與人機交互的美好愿景，將所有與電網(wǎng)相關(guān)的人、事、物和設(shè)備串連到一起，建立了電網(wǎng)一張圖、數(shù)據(jù)一個源、業(yè)務(wù)一條線的電力系統(tǒng)共享平臺?；诖?，著眼于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要特征，針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實際應(yīng)用效果展開了全面論述。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);特征;應(yīng)用效果

0 引言

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的深度融合實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高速傳遞、電力系統(tǒng)故障的快速應(yīng)急響應(yīng)以及電力能源的安全、穩(wěn)定、可持續(xù)供給，不僅建立了標準化、智能化、規(guī)范化的電力系統(tǒng)，同時也為電力企業(yè)創(chuàng)造了新的經(jīng)濟增長點。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要特征

1.1? ? 實現(xiàn)了電力能源的全過程管理

借助于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能終端的深度感知系統(tǒng)，能夠同時獲取水、火、光、風等多類型能源，使新能源布局發(fā)生了根本變化，實現(xiàn)對新能源的高效利用。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的多參量傳感集成技術(shù)能夠全面感知電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，監(jiān)測系統(tǒng)的運行環(huán)境，當系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障時，故障數(shù)據(jù)信息能夠及時傳遞到系統(tǒng)終端，為排除故障隱患爭取了大量寶貴時間。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能技術(shù)的融合，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了一個安全的運行環(huán)境，保障了電力能源的穩(wěn)定輸送。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)采用邊緣計算、軟件定義終端、站端協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)，在配用電側(cè)方面，實現(xiàn)了配電網(wǎng)設(shè)備的靈活接入，保證互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)能夠精準做出各項決策。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)海量數(shù)據(jù)的存儲優(yōu)勢，能夠收集和存儲大量的用戶側(cè)數(shù)據(jù)信息，并且在電網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)之間構(gòu)建了一個數(shù)據(jù)互動平臺，為用戶側(cè)提供精準的用電數(shù)據(jù)信息[1]。

1.2? ? 信息子系統(tǒng)與電力物理子系統(tǒng)的深度融合

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計表明，目前我國的電力系統(tǒng)信息平臺，日采集數(shù)據(jù)信息量已經(jīng)達到60 TB，如此巨量的數(shù)據(jù)完全依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)。但是，這些數(shù)據(jù)信息并未體現(xiàn)出實用價值，信息共享渠道并未開啟，這主要是由于電力通信協(xié)議缺乏一套完備的數(shù)據(jù)描述模型。而借助于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的感知數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)@些海量數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化處理，對電力系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)跟蹤監(jiān)測，并將信息子系統(tǒng)與電力物理子系統(tǒng)融合到一起，使數(shù)據(jù)信息得到高效利用，進而為用戶側(cè)提供更加優(yōu)質(zhì)的增值服務(wù)。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1? ? 系統(tǒng)終端智能技術(shù)

通過感知數(shù)據(jù)統(tǒng)一模型和基于邊緣的數(shù)據(jù)聚合方法，能夠建立設(shè)備狀態(tài)參量模型，并且對傳感數(shù)據(jù)進行及時調(diào)整，準確定位故障位置。在系統(tǒng)終端中，數(shù)據(jù)與應(yīng)用分離往往借助于物聯(lián)代理的方法實現(xiàn)，這種方法能夠增強終端硬件的靈活性，支持軟件的加載與卸載。而邊緣計算智能技術(shù)，具有較強的數(shù)據(jù)分析能力，能夠有效處理泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，緩解主站以及云端的信息處理壓力，使系統(tǒng)終端實現(xiàn)智能自治控制。

2.2? ? 高精度傳感技術(shù)

應(yīng)用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，不僅監(jiān)測數(shù)據(jù)精準，而且監(jiān)測范圍廣、輻射面積大。這正是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的高精度傳感技術(shù)發(fā)揮了重要作用，即便在極端使用場景當中，高精度傳感技術(shù)完全可以適應(yīng)該環(huán)境，為電力系統(tǒng)決策與協(xié)同調(diào)控提供大數(shù)據(jù)支持。

2.3? ? 第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

繼4G技術(shù)后，第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)橫空出世，由于該技術(shù)具有高效的通信能力與網(wǎng)絡(luò)連接能力，目前已經(jīng)迅速占領(lǐng)了移動通信陣營，并成為信息通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型期的一項關(guān)鍵技術(shù)。5G技術(shù)支持10 Gbit/s級下行傳輸帶寬，支持千億數(shù)量級的設(shè)備超低延時連接，因此，5G技術(shù)也對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生了深遠影響，使終端用戶與各種電力設(shè)備之間能夠零距離接觸[2]。

2.4? ? 低功耗無線接入技術(shù)

無線接入技術(shù)具有低功耗特性，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用類型，為了確保低功耗無線接入技術(shù)具有良好的互換性與兼容性，目前電力系統(tǒng)常用的技術(shù)執(zhí)行標準包括3GPP Rel.13LTE Cat-NB1（NB-IoTs）以及Cat-M1（eMTC），其中NB-IoTs是低功耗低頻率技術(shù)標準，eMTC是低速率通信技術(shù)標準，這兩項標準可應(yīng)用于智能抄表以及移動作業(yè)當中，能夠有效減少技術(shù)與安裝維護成本，間接為電力企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。

2.5? ? 密碼技術(shù)

為了維護電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)采用了終端身份鑒別、數(shù)據(jù)加密以及可信傳遞等技術(shù)措施，給電力系統(tǒng)中的用戶數(shù)據(jù)信息罩上了一層安全防護網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的密碼技術(shù)基于安全通信協(xié)議標準、接口標準，建立了完善的安全控制機制、密鑰管理機制、認證機制以及加解密機制，避免了數(shù)據(jù)信息的泄露風險。其中，在基礎(chǔ)層，結(jié)合芯片級物理信息泄露機理，將密碼技術(shù)、數(shù)據(jù)審計、態(tài)勢感知、區(qū)塊鏈等技術(shù)結(jié)合到一起，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的泛在可控，為全景數(shù)據(jù)信息構(gòu)建了一個安全的傳輸、存儲空間。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實際應(yīng)用效果

3.1? ? 增加業(yè)務(wù)辦理透明度，提供個性化定制服務(wù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建理念是“以客戶為出發(fā)點，以提升客戶滿意率為發(fā)展目標”，進一步完善了線上應(yīng)用平臺，廣大用戶可以利用共享平臺，隨時隨地查詢個人或單位的用電數(shù)據(jù)信息，同時，業(yè)務(wù)流程得到進一步優(yōu)化，并且新增了多種服務(wù)功能。比如，客戶在購置電動環(huán)保汽車時，可以直接在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺上進行一鍵操作，就可以第一時間完成所有相關(guān)手續(xù)的辦理，業(yè)務(wù)辦理全程公允透明。此外，該系統(tǒng)的個性化定制服務(wù)能夠滿足不同人群的多種不同需求，人們足不出戶就可以進行線上實時操控，大幅提升了業(yè)務(wù)辦理效率。

3.2? ? 提升電網(wǎng)運行水平

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，可以直觀清晰地描述出站-線-變-戶的關(guān)系，提升了全網(wǎng)調(diào)度能力。當電力系統(tǒng)中的輸配電設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠迅速發(fā)出維護預(yù)警信號，而且系統(tǒng)的自治控制技術(shù)可以及時排除故障隱患，使電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定運行。

3.3? ? 構(gòu)建綜合能源生態(tài)環(huán)境

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為制定一系列電力系統(tǒng)的應(yīng)用標準提供了技術(shù)保障，這些標準能夠得到全產(chǎn)業(yè)鏈的普遍認同，并且滿足了廣大客戶的基本需求。在一系列應(yīng)用標準的基礎(chǔ)上，整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈、重構(gòu)外部生態(tài)大環(huán)境，進而拉動產(chǎn)業(yè)聚合成長，構(gòu)建一個能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，既符合國家電力系統(tǒng)的生態(tài)保護標準要求，同時促進了電力系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展[3]。

3.4? ? 構(gòu)建數(shù)據(jù)共享服務(wù)體系

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)統(tǒng)一了數(shù)據(jù)接口以及數(shù)據(jù)傳輸標準，建立了一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型與業(yè)務(wù)內(nèi)容全、共享范圍廣的數(shù)據(jù)中心，整個電力系統(tǒng)服務(wù)鏈條上的所有客戶均可以享有定制化服務(wù)，提升了數(shù)據(jù)應(yīng)用水平。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對全生命周期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行精準監(jiān)測，針對社會各個領(lǐng)域電力能源的消耗情況，制定一個科學的用能方案，為各行各業(yè)提供確鑿的數(shù)據(jù)參考。

4 結(jié)語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)既需要理論知識的支撐，同時需要工程實踐的堅強保障。目前，我國已經(jīng)擁有世界上規(guī)模最大的電力專用通信信息系統(tǒng)，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與遠景規(guī)劃奠定了堅實基礎(chǔ)。因此，在注重集約化、智能化建設(shè)原則的基礎(chǔ)上，應(yīng)綜合考慮泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟實用性。此外，在構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)過程中，必須積極借鑒發(fā)達國家的先進技術(shù)與實踐經(jīng)驗，并與外界其他產(chǎn)業(yè)鏈建立長期合作關(guān)系，實現(xiàn)多方共贏、平等互惠、協(xié)同發(fā)展的美好愿景。

[參考文獻]

[1] 楊懷琴.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（29）：169-170.

[2] 侯秋宇.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實施策略研究[J].數(shù)碼設(shè)計（上），2019（9）：153-154.

[3] 徐曉敏.基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究[J].企業(yè)改革與管理，2019（17）：61-62.

收稿日期：2019-11-05

作者簡介：梁天宇（1991—），女，山西呂梁人，助理工程師，研究方向：電氣工程。