電力系統(tǒng)下的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探析

田海波

摘要：現(xiàn)階段，人們對能源的需求量越來越大。為了迎接挑戰(zhàn)，國家電網(wǎng)有限公司提出了一種泛在電力物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。通過泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制電力系統(tǒng)的功能，使電力系統(tǒng)更加智能化，提高精準(zhǔn)性，促進(jìn)能源和電網(wǎng)互動(dòng)，使電網(wǎng)變得更加有效、安全和可靠。因此，本文主要探討泛在物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵性技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);泛在電力;物聯(lián)網(wǎng);技術(shù)

引言

泛在物聯(lián)是指任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物之間的信息連接和交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體表現(xiàn)形式和應(yīng)用落地，不僅是技術(shù)的變革，更是管理思維的提升和管理理念的創(chuàng)新，對內(nèi)重點(diǎn)是質(zhì)效提升，對外重點(diǎn)是融通發(fā)展。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將電力用戶及其設(shè)備、發(fā)電企業(yè)及其設(shè)備、供應(yīng)商及其設(shè)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(yīng)商和政府社會(huì)服務(wù);以電網(wǎng)為樞紐，發(fā)揮平臺(tái)和共享作用，為全行業(yè)和更多市場主體發(fā)展創(chuàng)造更大機(jī)遇，提供價(jià)值服務(wù)。

1物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

物聯(lián)網(wǎng)概念首次提出于英國，起源于特洛伊咖啡壺事件。比爾·蓋茨在《未來之路》中再次提出了物聯(lián)網(wǎng)概念，提出一定的構(gòu)想，有部分如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。隨后，物聯(lián)網(wǎng)逐漸形成了較為清晰的概念。英國工程師提出將物聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)相連接，實(shí)現(xiàn)全世界在物聯(lián)網(wǎng)上的聯(lián)系。如今國際電信聯(lián)盟提出準(zhǔn)確的物聯(lián)網(wǎng)概念，即通過網(wǎng)絡(luò)將每個(gè)目標(biāo)物體相連接，實(shí)現(xiàn)人與人之間隨時(shí)的溝通交流。這個(gè)概念隱藏的含義是，互聯(lián)網(wǎng)不僅限于人與人之間的關(guān)系，還拓展了人與物、物與物之間的信息獲取。

2泛在物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)具有高效的感知、智能、傳遞能力的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了通信自動(dòng)化、傳感等多個(gè)項(xiàng)目。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)具有的特征，能夠分析泛在物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，包括：信息感知全面，組網(wǎng)快速靈活;簡化操作流程，規(guī)范資產(chǎn)管理;可拓展性較強(qiáng)，智能化程度高。

2.1信息感知全面，組網(wǎng)快速靈活

泛在聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)中感知較為全面，組網(wǎng)比較靈活，主要依賴于泛在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器能夠有效找到電力系統(tǒng)各方面的電力設(shè)備。與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)相比，泛在聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更快捷、精準(zhǔn)。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，泛在物聯(lián)網(wǎng)能夠有效結(jié)合無線通信技術(shù)，從而進(jìn)行靈活部署，且自主對電力系統(tǒng)進(jìn)行全方位的理解，對周圍環(huán)境電力系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整掌握。不論是從反應(yīng)速度，還是從掌握的資料程度來看，泛在物聯(lián)網(wǎng)的信息技術(shù)相較于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著更廣的應(yīng)用空間，具有更大的潛力。

2.2簡化操作流程，規(guī)范資產(chǎn)管理

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，輸變電設(shè)備的數(shù)量和差動(dòng)值迅速增加，運(yùn)行條件也隨之復(fù)雜化。常規(guī)設(shè)備檢查通常由電子設(shè)備和人力進(jìn)行。檢查任務(wù)非常艱巨。一方面對人力檢驗(yàn)提出了很高的要求，另一方面，設(shè)備檢驗(yàn)、管理、分析和評價(jià)高度集中，也迫切需要一種新的智能化手段。利用無所不在的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以資產(chǎn)身份編碼為基礎(chǔ)，以資產(chǎn)狀態(tài)的綜合感知為手段，在資產(chǎn)管理過程中通過信息實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，在重要資產(chǎn)的管理、資產(chǎn)全生命周期的跟蹤和檢查維護(hù)設(shè)備中發(fā)揮關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)可視化網(wǎng)格資產(chǎn)的在線管理。

2.3可擴(kuò)展性強(qiáng)，智能化程度高

數(shù)據(jù)信息采集和傳遞是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重要的基本功能，在物聯(lián)網(wǎng)中具有重要作用。數(shù)據(jù)信息的采集和傳遞對于電力工作人員來說具有重要的意義，能夠通過數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求控制聲音和視頻，遠(yuǎn)程控制電網(wǎng)數(shù)據(jù)，及時(shí)獲取多個(gè)傳感器信息，并傳遞數(shù)據(jù)。

3泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

泛在物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括新物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)、數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算技術(shù)以及人工智能技術(shù)。傳感器直接放入電力設(shè)備的內(nèi)部，需要考慮微型化設(shè)計(jì)。由于傳感器數(shù)量較多，環(huán)境各不相同，因此傳感器電池需要不斷更新，需要電池維護(hù)技術(shù)。電力能源結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)后，需要對互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，但數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，需要進(jìn)行篩選。

3.1智能芯片

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來越多的測量、轉(zhuǎn)換、控制和監(jiān)視設(shè)備連接到電力系統(tǒng)。各種電力設(shè)備的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。目前，大多數(shù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備仍在工業(yè)化的基礎(chǔ)上，基于傳輸采集設(shè)備，數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性較差，也降低了終端設(shè)備的智能性。一方面，它可以完成設(shè)備信息的收集、提取和傳輸;另一方面，它可以通過本地邊緣計(jì)算來實(shí)現(xiàn)終端智能化并完成本地自動(dòng)控制，因此它不需要僅具有傳統(tǒng)設(shè)備的遙測和信令功能而無需遠(yuǎn)程控制功能。

3.2異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互操作行和無縫融合技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中接觸到的感知對象并不相同，被感知的對象呈現(xiàn)的特性也呈現(xiàn)差異。由于傳感設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中涉及類型比較豐富，同時(shí)伴隨多樣化特征。根據(jù)所處環(huán)境的不同，平臺(tái)可以針對不同類型的標(biāo)志技術(shù)或通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)互操作性和無縫技術(shù)融合，效果差異性十分明顯。如果將電力物聯(lián)網(wǎng)看作一個(gè)具有典型特征的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)化會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在鏈接時(shí)出現(xiàn)明顯的復(fù)雜特征。在實(shí)際運(yùn)用過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，可以根據(jù)不同要求，按照不同的連接方式進(jìn)行操作。在構(gòu)建電力系統(tǒng)的過程中，只要保證其安全性和穩(wěn)定性，就能夠滿足人們生活中對電力資源的基本需求。但是，對電力系統(tǒng)而言，想要保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要有效落實(shí)電力物聯(lián)網(wǎng)的每一環(huán)節(jié)，在感知傳遞、最終處理等方面提前做好準(zhǔn)備，有效實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互操作性和無縫融合技術(shù)。

3.3統(tǒng)一交換技術(shù)

POTN傳輸網(wǎng)支持信元交換為前提的統(tǒng)一交換矩陣，確保各種業(yè)務(wù)條款的透明化;背板總線架構(gòu)和交換集中體系支持光傳輸網(wǎng)，更支持分組的電層調(diào)度與疏導(dǎo)，對時(shí)分復(fù)用模式/光傳輸系統(tǒng)和分組數(shù)據(jù)之間進(jìn)行靈活適配與互動(dòng)。實(shí)施統(tǒng)一信元交換的包括虛容器/分組包/通路數(shù)據(jù)單元，POTN內(nèi)核系統(tǒng)具備海量多粒度電交叉，超自由的調(diào)度和交換的統(tǒng)一架構(gòu)，對TDM和分組交換的數(shù)據(jù)實(shí)施統(tǒng)一傳輸，將PTN和OTN的功能進(jìn)行深度融合，可同時(shí)支持在統(tǒng)一交換單元下將VC/PACKET/ODUK進(jìn)行交換。

3.4網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

電力系統(tǒng)在發(fā)展過程中保證運(yùn)行的安全性關(guān)系著電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。建立物聯(lián)網(wǎng)的過程中，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全性，需要采取有針對的措施，保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中的網(wǎng)絡(luò)安全和隱私安全。泛在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營和發(fā)展過程中會(huì)不斷滲透新鮮事物，這些新鮮事物的數(shù)量龐大，具有多樣化動(dòng)態(tài)化特征，會(huì)削減互聯(lián)網(wǎng)安全性，易造成隱私的泄露，導(dǎo)致維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全成本較高，復(fù)雜性加強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)值得研究人員繼續(xù)深究。

3.5泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與V2G關(guān)鍵技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與V2G融合的關(guān)鍵技術(shù)在于能量流的功率雙向轉(zhuǎn)換層面和信息流的大數(shù)據(jù)處理層面。安全穩(wěn)定運(yùn)行的充電站或車載雙向變流器支撐能源流，從底層保障電動(dòng)汽車充放電需求;大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、交互、處理，支撐數(shù)據(jù)流和信息流，從頂層控制電動(dòng)汽車按統(tǒng)一的調(diào)配輸出或存儲(chǔ)期望的電能，達(dá)到智能儲(chǔ)能的要求。

結(jié)束語

隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化程度逐漸深化和我國經(jīng)濟(jì)體系的不斷強(qiáng)大，我國供電企業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)大舞臺(tái)上扮演著舉重若輕的角色。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)能夠在一定程度上反映企業(yè)的經(jīng)營活動(dòng)和經(jīng)營環(huán)境。我國電力行業(yè)的發(fā)展趨勢必然是發(fā)展電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。運(yùn)用泛在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)能夠承載大量的數(shù)據(jù)流，有效掌控電力系統(tǒng)，推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]黃長江.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（22）：240-241.

[2]劉立亮，徐鵬飛，胡誠潔，趙舜.淺析電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)[J].通訊世界，2019，26（10）：241-242.

[3]劉金平.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與實(shí)施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（31）：77-78.