導語：電力物聯(lián)網(wǎng)建設技術構(gòu)架及方案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在新能源快速發(fā)展和結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化的前提下，堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的概念不斷被提出。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設主要是將現(xiàn)代信息技術和先進通信技術應用于電力系統(tǒng)中，以實現(xiàn)電網(wǎng)運行更安全、能源利用更高效的目的。在此基礎上，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念進行介紹，針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的關鍵技術，初步提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設技術構(gòu)架；然后結(jié)合其技術構(gòu)架給出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設實現(xiàn)方案。實驗表明，所提方案為加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，為落實“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標提供一個全新的思路。

關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；新能源；智能電網(wǎng)；信息技術；通信技術；三型兩網(wǎng)

在通信技術和互聯(lián)網(wǎng)技術高速發(fā)展和國家大力支持新能源產(chǎn)業(yè)和清潔能源的發(fā)展背景下，必將推動新一輪的能源改革。目前，電網(wǎng)企業(yè)面臨著三重挑戰(zhàn)：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對電力供應的需求越來越大，電網(wǎng)架設規(guī)模也不斷擴大所帶來的電網(wǎng)形態(tài)復雜化挑戰(zhàn)；在電力市場逐步向民營企業(yè)開放的形勢下，電力市場化倒逼電網(wǎng)企業(yè)做出新的改革挑戰(zhàn)；數(shù)字化經(jīng)濟打造多邊市場的挑戰(zhàn)[1-3]。為應對各種挑戰(zhàn)，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是推進“三型兩網(wǎng)”建設的重要內(nèi)容和關鍵環(huán)節(jié)。本文在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的目標和要求的基礎上，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的技術構(gòu)架及實現(xiàn)方案，為電網(wǎng)企業(yè)的下一步改革提供參考與借鑒。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的技術構(gòu)架

泛在物聯(lián)是指任何時間、任何地點、任何人、任何物之間的信息交換和通信。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體體現(xiàn)和應用落地。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，就是利用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術、先進通信技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的技術構(gòu)架包含信息感知層、邊緣計算層、網(wǎng)絡傳輸層、平臺應用層四個不同的層次。1.1信息感知層。對于電力物聯(lián)網(wǎng)中的信息感知層，是利用智能傳感設備對電網(wǎng)末端運行設備進行實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測和感知。電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)流貫穿發(fā)電、變電、輸電、配電及用電全過程。對于電力系統(tǒng)一次設備信息，一部分屬于設備基礎數(shù)據(jù)，另一部分是設備實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)需要相對應的智能監(jiān)測設備對其監(jiān)測和感知，例如：紅外測溫儀、監(jiān)測攝像頭、巡檢機器人及無人機等。電力系統(tǒng)二次設備，例如：繼電保護裝置和電能監(jiān)測設備具備對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的采集功能。用電側(cè)設備包括智能電表、智能家電、電動車充電樁等。一方面，它們能將系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和用戶電量消耗數(shù)據(jù)進行采集；另一方面，也能將設備運行數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、用戶耗能及電力能源交易數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)平臺。1.2邊緣計算層。邊緣計算是指在數(shù)據(jù)源附近進行計算、初步分析、存儲和應用的開放式平臺。電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算層由電力終端設備、智能設備、邊緣節(jié)點處設備構(gòu)成，對系統(tǒng)終端層上傳的數(shù)據(jù)進行簡單計算和初步處理，同時將處理結(jié)果上送至云中心[4-5]。邊緣計算層將終端層與網(wǎng)絡層進行更全面、更細化的連接，經(jīng)過其簡單的計算分析，可大大緩解了云中心處理數(shù)據(jù)的壓力。隨著電網(wǎng)的逐步發(fā)展，電網(wǎng)架設安裝的設備越來越多，大量的數(shù)據(jù)需要傳輸和計算?？梢栽谶吘壒?jié)點處靈活部署設備，更接近終端設備、用戶設備，能準確及時對電力系統(tǒng)運行和用戶用電情況進行反饋，從而能更好的進行電力能源的調(diào)度。1.3網(wǎng)絡傳輸層。傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡傳輸包括工業(yè)以太網(wǎng)、電力載波通信和光纖通信。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層傳輸層在已有的網(wǎng)絡傳輸基礎上著力發(fā)展電力無線專網(wǎng)和終端通信建設，增強帶寬，以實現(xiàn)深度全覆蓋，滿足新興業(yè)務發(fā)展的需要。網(wǎng)絡傳輸層是在感知層與平臺應用層建立通信連接，對所采集到的數(shù)據(jù)、信息進行高效、安全的傳輸[6-7]。網(wǎng)絡傳輸除了網(wǎng)絡架構(gòu)的搭建問題，最重要的是傳輸安全性及傳輸數(shù)據(jù)的速度。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)來源是多元化的，數(shù)據(jù)的格式是多樣的，因此需要網(wǎng)絡的融合性和數(shù)據(jù)兼容性更強。同時，多源的數(shù)據(jù)會給網(wǎng)絡帶來更大安全風險。為了解決數(shù)據(jù)在各個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的安全風險，最優(yōu)的信息保密技術亟待研究和應用。隨著國內(nèi)5G技術的快速發(fā)展，電5G通信也應用于電力物聯(lián)網(wǎng)領域。5G通信具有無線覆蓋面廣、傳輸時延短、系統(tǒng)安全性高、傳輸速率高等特點，能較好應用泛電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡建設中。1.4平臺應用層。平臺應用層是將電網(wǎng)各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一處理和應用開發(fā)平臺，其包括企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理中心、物聯(lián)管控中心、企業(yè)中臺。平臺應用層充分應用“大、云、物、移、智”等現(xiàn)代信息技術，以實現(xiàn)各類采集數(shù)據(jù)精細分析和綜合處理，并更精準服務于企業(yè)業(yè)務的需要[8-12]。大量的數(shù)據(jù)和信息匯集至平臺，需要對數(shù)據(jù)和信息進行篩選、匹配，以達到一種良好的供需目的，并提高數(shù)據(jù)的利用效率和發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大潛力。平臺建設的重點是加強設備監(jiān)控、電網(wǎng)互動、賬戶管理、客戶服務等共性能力，最大限度的擴大為電網(wǎng)企業(yè)潛能。在應用方面，打造核心業(yè)務智慧化運營，全面服務能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，促進管理提升和業(yè)務轉(zhuǎn)型。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的技術架構(gòu)如圖1所示。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設實現(xiàn)方案

目前公司在智能變電站建設方面有一定基礎，同時打造了堅強電網(wǎng)架構(gòu)。為了建設樞紐型、平臺型、共享型企業(yè)，在堅強智能電網(wǎng)基礎上建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。在現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)展水平的基礎上，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設實現(xiàn)方案包括加強基礎設備建設、網(wǎng)絡通信建設、推動“平臺+生態(tài)”建設三個方面。2.1加強基礎設備建設。加強基礎設備建設貫穿了發(fā)電、變電、輸電、配電及用電全過程。發(fā)電包含多能源發(fā)電廠和發(fā)電設備的的建設，充分利用多種能源發(fā)電并建設新型發(fā)電站，同時重點安裝更高效更智能發(fā)電設備。全面利用設備的信息化建設虛擬電廠，從而提高分布式新能源的友好并網(wǎng)水平和電網(wǎng)可調(diào)控容量占比，促進清潔能源的利用。在常規(guī)站到智能變電站建設趨勢下，達到站內(nèi)設備智能化、微機化、信息化的目的，同時繼續(xù)加強對站內(nèi)一次設備的智能監(jiān)控和二次設備的改造升級。確保對全站設備的全方位監(jiān)控管理，全面感知設備的運行狀態(tài)。在輸電線路上，除了做架設堅強輸電線路網(wǎng)架建設，同時應著重實現(xiàn)線路和鐵塔智能在線監(jiān)測全覆蓋發(fā)展。配電和用電設備多而雜，需要對這些設備進行智能化改造，包括配網(wǎng)高壓線路、配變、開關，智能電表，及移動充電樁的建設，以逐步提高配電設備的智能化水平。2.2網(wǎng)絡通信建設。電力網(wǎng)絡通信系統(tǒng)在電網(wǎng)智能化發(fā)展過程中占很重要地位，不僅僅是解決電力數(shù)據(jù)的傳輸問題，更重要的是使得電網(wǎng)系統(tǒng)更加通暢。目前，電力通信傳輸網(wǎng)絡的通信方式主要包括有線通信和無線通信。有線通信技術包括同步數(shù)字體系（SynchronousDigitalHierarchy,SDH）技術、電力線載波通信（PowerLineCommunication,PLC）技術、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡（EthernetPassiveOpticalNetwork,EPON）技術。電力無線通信技術主要有ZigBee、蜂窩通信技術、通用分組無線服務技術（GeneralPacketRadioService,GPRS）技術[13-14]。電力物聯(lián)網(wǎng)的建設則著重發(fā)展電力無線通信，相比于有線通信，電力無線專網(wǎng)具備安全性更高、接入更靈活、傳輸延時低、容量大等特點。目前，在建設電力無線專網(wǎng)時，可以設計多套無線核心網(wǎng)設備，將TD-LTE基站均分別接入這些核心網(wǎng)。各級網(wǎng)絡則對特定區(qū)域數(shù)據(jù)進行管理，且各核心網(wǎng)之間互為備用，以確保數(shù)據(jù)不會因網(wǎng)絡出現(xiàn)故障而中斷。2.3“平臺+生態(tài)”建設?！捌脚_+生態(tài)”建設是要打造出共治共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，以達到能源生產(chǎn)、傳輸、消費的最優(yōu)分配。同時利用已有資源建設智慧能源綜合服務平臺，為各類新興業(yè)務主體提供更優(yōu)質(zhì)、更便捷的服務。它具體實現(xiàn)方式是多樣的，例如，利用泛電力物聯(lián)網(wǎng)的建設收集行業(yè)內(nèi)豐富的業(yè)務數(shù)據(jù)，通過對各類數(shù)據(jù)的分析處理，統(tǒng)一對接總部級企業(yè)能效服務共享平臺，從而能更科學的，更經(jīng)濟的、更有效的進行業(yè)務來往。再者通過大量的智能終端采集的數(shù)據(jù)，將各種設備、電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、負荷消耗等各類數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)平臺，可對設備進行集中監(jiān)控，對設備故障的反應更智能。建設電力互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，利用公司強大的資源網(wǎng)，把電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、設備制造廠家、金融機構(gòu)、政府及用戶融合至一個良好的電力生產(chǎn)、服務、消費互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。電力企業(yè)使用最先進的智能設備，同時在客戶端也存在大量智能設備，例如，充電樁、電動汽車、智能家居家電等。平臺能將電力生產(chǎn)與消費者消費特征相結(jié)合，做出最好的服務策略。電力能源調(diào)度統(tǒng)一平臺，電力消費一平臺，包括客戶各種用電需求，實現(xiàn)一人一平臺即可完成電能使用。大力進行平臺建設的同時，也需要進行電力生態(tài)圈的建設，兩者相輔相成，缺一不可。

3結(jié)語

本文提出了泛電力物聯(lián)網(wǎng)建設技術構(gòu)架與實現(xiàn)方案，闡述了基本概念到技術重點，為電力企業(yè)深化改革，加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供新思路。但是，泛電力物聯(lián)網(wǎng)建設是一個龐大且復雜的工程，完全建設起來還需要攻克很多技術難題，希望本文的內(nèi)容能為下一步的研究提供參考。

參考文獻

[1]，陳啟鑫，張寧，等.5G通信與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的融合：應用分析與研究展望[J].電網(wǎng)技術，2019，43（5）：1575-1585.

[2]陳江.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術探討[J].通信世界，2020，27（1）：254-255.

[3]茹超超，岳珈增，鄭扣扣.電力系統(tǒng)下的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術探析[J].電子元器件與信息技術，2020，4（1）：110-111.

[4]黃毅，張傳羽，劉天明.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)之“三站合一”模式探究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2020，10（1）：44-47.

[5]梁天宇.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的應用研究[J].機電信息，2020，20（2）：16-17.

[6]李子姝，謝人超，孫禮，等.移動邊緣計算綜述[J].電信科學，2018，34（1）：87-101.

[7]王兆輝.依賴云計算的電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的安全系統(tǒng)研究與應用[J].自動化技術與應用，2019，38（12）：93-96.

[8]陳兆雁，程紫運，徐慧慧，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通信需求及技術適用性分析[J].內(nèi)蒙古電力技術，2020，38（1）：1-6.

[9]江澤鑫.電力物聯(lián)網(wǎng)信息安全防護技術研究[J].信息技術與網(wǎng)絡安全，2020，39（1）：31-37.

[10]鐘鳴.基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的綜合能效提升[J].電氣時代，2020，40（1）：24-27.

[11]鄭曉慶，應站煌，汪強，等.面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入技術[J].電力建設，2019，40（11）：16-23.

[12]楊東升，王道浩，周博文，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術與應用前景[J].發(fā)電技術，2019，40（2）：107-114.

[13]陳皓勇，李志豪，陳永波，等.基于5G的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2020，48（3）：1-8.

[14]張敏，冉碧珍，楊鳳.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)及5G技術在電網(wǎng)中的應用淺析[J].科學技術創(chuàng)新，2020，23（1）：77-78.

作者:黃立 單位:廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局