信息通信技术支撑泛在电力物联网建设

信息通信技术支撑泛在电力物联网建设

申卫宾

国家电网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012

摘要：近些年，我国的科学技术水平不断提高，为实现电力系统各环节互联、人机交互、状态全面感知、信息高效处理，国家电网有限公司提出了发展泛在电力物联网的战略目标。构建泛在电力物联网是信息融合的发展趋势，也是承载能源数据流的最佳途径。以能源技术发展趋势为依托，对泛在电力物联网的定义及特点进行了阐述，依据中国能源发展规律，提出了泛在电力物联网的发展建议。结合电力系统实际现状，提出了建设泛在电力物联网需要突破的关键技术。通过梳理泛在电力物联网的基本概念，聚焦下一步重点研究工作。

关键词：信息通信技术；泛在电力物联网；建设思路；发展趋势

引言

泛在电力物联网，就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。坚强智能电网和泛在电力物联网，二者相辅相成、融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构，感知层主要解决数据的采集问题，网络层主要解决数据的传输问题，平台层主要解决数据的管理问题，应用层主要解决数据的价值创造问题。

1泛在电力物联网的定义及特点

泛在网及物联网的概念均来源于美国，分别由美国加州施乐公司及美国麻省理工学院（MIT）于1999年提出，从概念上来说，二者的边界范围是不一样的。泛在网强调的是个人和（或）设备无论何时、何地、何种方式都能以最少的技术限制接入到服务和通信的能力。人与物、物与物之间的通信是泛在网络的突出特点。而物联网从狭义上理解，强调的则是一种整合网络资源的能力，通过物品和物品的联系实现设备的智能化管理和运行维护，其本质是一种信息空间和物理空间的融合技术。如果将传统传感器网络考虑进来，则传感器网（SN）、物联网（IoT）、泛在网（UN）三者间可以表示为图1的形式。根据2019年3月8日国网公司提出的《泛在电力物联网建设大纲》对国网公司泛在物联的定义是：泛在物联网是指任何时间、任何地点、任何人，任何物之间的信息连接和交互。从上述定义来看，国网公司所提出的概念和泛在网、物联网的发展历史是一致的，强调了任何时间、任何地点、任何人、任何物的泛在属性，而信息连接和交互则强调了物联网信息通讯整合的能力。

结合电力系统的特点，国网公司给泛在电力物联网定义如下：“泛在电力物联网将电力用户及设备、电网企业及设备、发电企业及设备、供应商及其设备、以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发展、供应商和政府社会服务，以电网为枢纽，发展平台和共享作用，为全行业和更多市场主题发展创造更大机遇，提供价值服务”。

从概念上来看，该理念的提出是泛在物联网在电力行业的具体表现和应用落地。为了实现电力泛在物联，需要进一步构建开放、分层、可扩展的网络体系结构，实现异构信息的互联、交互、操作，最终形成“大云物移智”（大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能）的框架体系，图2给出了包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构的泛在物联网架构。

2泛在电力物联网的关键技术

泛在电力物联网是基于智能电网发展而来，智能电网的核心是构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，其本质为能源替代和兼容利用。泛在电力物联网的本质是海量电力信息的可靠、高效利用手段。对泛在电力物联网的4层体系架构，包含四大要素，即终端海量电力数据的采集及终端智能化、电力数据的传递、电力数据的一体化分析和管理、电力信息的综合应用，所对应的关键技术为智能芯片、现代通信技术和物联网平台。

2.1智能芯片

随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递；另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的EdgeTPU芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。

2.2物联网平台

随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动OneNET物联网平台，阿里link物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动OneNET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题；阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据云计算人工智能”的物联网平台。

3对泛在电力物联网发展建议

电力状态感知。能源互联网状态感知是构建泛在电力物联网最为关键的一步，其状态感知数据的可靠性决定着系统决策及模拟计算的有效性。不同于传统物联网底层传感器网的基础构局方案，该层应当充分依托现有电力能源发输变配用各环节打下的坚实智能感知单元构建泛在电力物联网状态感知层。在发电侧，可依托以数值天气预报为基础输入数据的新能源功率预测平台，结合电力调度D5000系统，实现发电层单元信息实时多维接入，构建发电信息大数据监测与调控平台。在输变电侧则可依托第三代智能变电站结合SCADA/PMU等量测数据，实现变电站/输电网层级信息化设备智能感知。随着电力市场体制改革，主动负荷、电动汽车负荷的不断涌现，可以预见配电侧及用电侧在未来会存在爆炸式的信息数据，而这些数据一方面在提供大量有用信息资源的同时，另一方面无效、低质的数据源会造成信息分析维数及存储的灾难，甚至误导决策。因此，基于该部分的数据感知层一方面在收集大量数据的同时也要具备信息删减及简单聚合的能力，这部分是信息感知层的未来发展重点与难点。依托于国网现阶段打造的配网自动化平台、智能电表营销数据、综合能源互联网服务等平台，构建面向用户的泛在电力物联接口是未来亟需解决的关键技术攻克方向。

结语

泛在电力物联网的建设，其最终目的是为了实现建设世界一流能源互联网企业的目标追求。能源互联网的构成，需要坚强智能电网与泛在电力物联网“两网”的深入融合，因此泛在电力物联网的建设不可或缺。泛在电力物联网，利用“大云物移智”技术，促进能源的多元化、清洁化、综合化发展，从而实现用能、运维成本不断降低，更好地满足用户对多种用能的需求。

参考文献

[1]汪洋，苏斌，赵宏波．电力物联网的理念和发展趋势[J]．电信科学，2010(S3)：9-14．

[2]王利霞．基于物联网的智能电网监控系统的研究和分析[J]．电源技术，2014，38(3)：540-541．