康宏 曹林

【摘?要】泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，結(jié)合智能終端傳感器、通信網(wǎng)、人工智能和云平臺(tái)技術(shù)構(gòu)成的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng)，其具有全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新的特點(diǎn)。首先闡述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、特征;其次，從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互操作性和無縫融合技術(shù)、海量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)和計(jì)算技術(shù)、5G 與 LPWA三方面探討了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，最后研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展望，預(yù)期通過物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)讓電力系統(tǒng)變得更加靈活，提高整體系統(tǒng)的感知度，從而提升電力系統(tǒng)在控制、調(diào)度方面的智能水平。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);智能化

一、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

所謂的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，通俗來講，就是任何物之間都可以通過任何人、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)來進(jìn)行信息互聯(lián)與交互。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域中，電力用戶、電力設(shè)備、相關(guān)的電網(wǎng)企業(yè)及其設(shè)備，還有發(fā)電企業(yè)、發(fā)電設(shè)備、電力供應(yīng)商、供應(yīng)設(shè)備、以及人與物之間都可以進(jìn)行相互之間的信息互聯(lián)與交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的專業(yè)應(yīng)用，換言之，也就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，因此其技術(shù)的本質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)了多種多樣信息傳感設(shè)備與通信類資源的一種共享，并且通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠讓具備物理概念的實(shí)體，擁有自我標(biāo)識(shí)、動(dòng)態(tài)感知以及智能處理信息的能力。而擁有了能夠讓物理實(shí)體之間相互感知以及反饋控制的能力之后，就可以形成更加具有智能化的電力生產(chǎn)系統(tǒng)，也能夠在未來讓我們的生活更具體系化。

二、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互操作性和無縫融合技術(shù)

由于被感知對(duì)象的特性不同，傳感設(shè)備的種類呈現(xiàn)多樣化，而在不同的應(yīng)用環(huán)境下，對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)技術(shù)、通信技術(shù)和服務(wù)需求也存在著明顯的差異，因此泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)典型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)化造成了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)連接的復(fù)雜性。經(jīng)過多年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用過程中已有很多連接標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的3個(gè)普及任務(wù)，可以大致將現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)分為3類：（1）與數(shù)據(jù)相關(guān);（2）與通信相關(guān);（3）與服務(wù)相關(guān)。對(duì)于電力系統(tǒng)來說，如果上述三類連接標(biāo)準(zhǔn)缺乏互操作性，則數(shù)據(jù)表示格式、數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，即對(duì)應(yīng)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)——信息感知、傳遞和處理都將面臨挑戰(zhàn)。要應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)必須開發(fā)和實(shí)施全面的連接標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)物理域和虛擬域之間的互操作性和無縫過渡至關(guān)重要。

（二）海量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)和計(jì)算技術(shù)

通過電力能源系統(tǒng)連接的成千上萬個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有高速生成、類型多樣、時(shí)效性要求高、準(zhǔn)確性不一致等顯著特點(diǎn)，使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、共享和管理的過程都變得更加困難。如何通過有效的處理和計(jì)算方法將眾多數(shù)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算技術(shù)將賦予物聯(lián)網(wǎng)類似于生物神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信息的認(rèn)知和分析能力，這使得物聯(lián)網(wǎng)從最初的僅以傳遞信息為主要目的的連接型網(wǎng)絡(luò)，向通過處理信息以達(dá)成特定的服務(wù)為主要目的的智能型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，很多學(xué)者針對(duì)具體的電力應(yīng)用領(lǐng)域提出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法來解決數(shù)據(jù)的處理、分析和計(jì)算的問題。

（三）5G與LPWA

海量電力數(shù)據(jù)的傳遞需要一體化的通信網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)地域分布廣泛，往往涉及高山、森林、冰原等復(fù)雜環(huán)境，致使通信網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋全部，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)難以傳輸。現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)有2類主流技術(shù)：一類是工業(yè)以太網(wǎng)和電力載波為主的有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，另一類是以5G和低功耗廣域網(wǎng)（LPMA）為主的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)分布廣，分散性強(qiáng)，部分不易供電，連接難，采集頻次低，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)難以適用，因此以無線網(wǎng)絡(luò)為主的現(xiàn)代通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信的主要手段。5G被視為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)?；诓煌瑘?chǎng)景的5G切片網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)被認(rèn)為是解決電力系統(tǒng)全息感知、泛在連接的關(guān)鍵所在。對(duì)于智能分布式配電自動(dòng)化、毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制等控制類業(yè)務(wù)，可以選擇具有超低時(shí)延的URLLC切片;對(duì)于海量用電信息采集、智能汽車充電站/樁、分布式電源接入等信息采集類業(yè)務(wù)可以選擇mMTC海量機(jī)器類通信接入切片;對(duì)于需要高清視頻回傳的輸變電線路狀態(tài)監(jiān)控、無人機(jī)遠(yuǎn)程巡檢、變電站機(jī)器人巡檢等現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)，可以選擇eMBB增強(qiáng)移動(dòng)帶寬切片;對(duì)于需要語音信息的調(diào)度電話、管理電話、應(yīng)急通信等，可以選擇具有高安全、高可靠、高接通率和高清通話質(zhì)量保障的為Voice語音切片。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，5G切片網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以選擇不同的切片，在5G網(wǎng)絡(luò)通道上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，并接入同樣的5G數(shù)據(jù)平臺(tái)，。

三、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展望

（一）智能傳感及智能終端技術(shù)

作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)和最為關(guān)鍵的一環(huán)，高精度、含多維特征參量的智能感知技術(shù)及狀態(tài)信息全局智能化終端及其布局技術(shù)是發(fā)展電力物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的一環(huán)。對(duì)于電力設(shè)備層智能化傳感裝置，首先要保證電力設(shè)備復(fù)雜工況下多維特征參量數(shù)據(jù)的有效性。發(fā)輸變配用等各類電力系統(tǒng)設(shè)備，長期處在復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境，以變壓器為例，溫濕度、電磁場(chǎng)、壓力、氣體、水分等信息都會(huì)對(duì)變壓器的可靠穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中智能化傳感裝置面對(duì)復(fù)雜的電力設(shè)備工況應(yīng)保證多維特征參量（光學(xué)、電磁、聲學(xué)信號(hào)）傳感采集的精度，保證感知信息的可靠性。同時(shí)，為了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理分析的效率，智能化傳感裝置應(yīng)具備設(shè)備狀態(tài)可靠性評(píng)估的能力，將智能傳感器件與電氣設(shè)備本體的一體化融合設(shè)計(jì)理念不失為一種更為有效的解決方案。

（二）智能化物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)

建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是要保證電力大數(shù)據(jù)治理水平的持續(xù)提升，實(shí)現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)共享與開放 過程中的安全管控;實(shí)現(xiàn)面向行業(yè)內(nèi)外的跨領(lǐng)域智能分析應(yīng)用水平的提升;實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用組件與分析探索成果的開放與共享。因此，物聯(lián)管理中心應(yīng)當(dāng)以“云霧協(xié)同”為架構(gòu)，提高數(shù)據(jù)融通和高效處理 能力;掌握?qǐng)D數(shù)據(jù)庫和圖計(jì)算核心技術(shù)，研發(fā)高可靠的電網(wǎng)圖數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)和高性能的電網(wǎng)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng);通過圖計(jì)算、時(shí)序數(shù)據(jù)處理和知識(shí)圖譜構(gòu)建技術(shù)，解決現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力不足和數(shù)據(jù)割裂問題，實(shí)現(xiàn)用戶資產(chǎn)管理鏈條的全景可視化，支撐公司輕量化資產(chǎn)管理與系統(tǒng)運(yùn)行;最終實(shí)現(xiàn)“一平臺(tái)、一系統(tǒng)、多場(chǎng)景、微應(yīng)用”。

四、結(jié)語

在我國大力提倡發(fā)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的背景下，本文只是對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概論以及關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了簡要的說明，對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用層還有許多內(nèi)容未能進(jìn)行詳細(xì)的分析。但是在我國，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展無疑是備受關(guān)注的，一直以來，我國在能源類互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向都追求“堅(jiān)強(qiáng)”與“智能”并重，二者之間也一直都是相互促進(jìn)的，因此，在未來，我國的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)之間勢(shì)必會(huì)形成融合發(fā)展的局面，而它們之間的融合也必將形成較為強(qiáng)大的價(jià)值平臺(tái)，同時(shí)也為更多新科技的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件，相信在不久的將來，我國一定能夠搭建出一個(gè)能源、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)三體合一的智能化能源網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅質(zhì)馨，李瀟逸，袁越.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)探討[J].電力建設(shè)，40（05）：5-16.

[2]方周康.試論泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景[J].數(shù)字化用戶，025（016）：210.

[3]胡畔，周鯤鵬，王作維，et al.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展建議及關(guān)鍵技術(shù)展望[J].湖北電力，（1）：1-9.

吳岑倩.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景[J].數(shù)字化用戶，025（017）：215.

作者簡介：

康宏，男、1980.5、漢族、內(nèi)蒙古呼和浩特人、研究生、工程師、研究方向：智慧新能源;

曹林、1978.7、漢族、內(nèi)蒙古呼和浩特人、研究生、高級(jí)工程師、研究方向：新能源。

（作者單位：國電電力內(nèi)蒙古新能源開發(fā)有限公司）