摘要：为了推动我国电力物联网建设，全面形成共建共治共享的电力互联网生态圈。本文从技术层面介绍了电力物联网的框架结构，并总结了框架中四个层次的关键技术。
关键词：电力物联网；感知；网络；平台；应用
1前言
所谓的电力物联网指的是将电力系统的各个环节设备与现代化移动网络、互联网络、人工智能等信息技术有机地连接起来，实现了电力系统中各种设备之间以及用户与设备之间的信息交互，是一种具有系统全面感知能力、信息交互频繁、信息处理效率极高、应用灵活的智能化电力网络系统。表1列举了电力物联网平台与现有电力通信平台的功能特点及技术对比。
表1 电力物联网平台与现有电力通信网的性能比较
2电力物联网体系架构与功能
表2中简述了包含有感知层、网络层、平台层和应用层四层结构的电力物联网基本框架，构建了开放、层次分明、拓展容量大的网络体系结构，实现了电力网络中各类信息的相互交叉。
表2 泛在电力物联网的基本框架
2.1感知层
感知层在电力物联网中相当于人体中的“神经末梢”。凡是连接在电力系统中的设备（无论是公共设备还是私人设备）都可以被感知层全面的感知检测。检测所获取的数据包括了输电、变电、配电和用电四个环节中各类电力设备的实施运行状况数据，这些数据能够为决策控制单元提供海量的数据以获取电力系统中各个环节设备的运行状态。
2.2网络层
网络层框架包括了接入网络和核心网络，其功能是为电力物联网的各种设备提供通信服务质量和安全的信息交互网络。首先，网络层通过网管屏蔽消除各个网络之间的差异性，然后将感知层获取的电力系统中各个设备的信息按照安全等级和数据类别分别传送到内部专网或者互联外网。常用的接入方式包括了光纤接入网和无线接入网两种方式，而网络通信方式则根据传输距离、经济效益以及现场实际情况等进行灵活选择，如传统互联网、中近距离的无线网络、3G移动网络以及最新兴起的5G网络等。
2.3平台层
平台层主要的功能是统一的对电力系统运行工况数据、用户电耗数据以及其他能源系统数据进行储存和管理。它能够打破传统电力网络协同的孤岛式信息现状，实现电力信息的沟通与共享。通过建立云数据网络平台，既可以实现对网络层中的数据汇总与更新，又可以根据海量数据的分析为特殊应用提供跨区域的网络信息数据。
2.4应用层
应用层的功能是满足电力物联网复杂的配点业务要求，构建枢纽型、平台型、共享型的电力配用应用平台。在感知层获取的大量电力系统设备信息数据与用户用电数据的基础上，针对各种各样的业务需求（如电网运营业务的电能结算、配点自动化，电网用户的个性化能用电推荐、电动汽车只能充电、综合能源系统运营业务的新能源市场、协调规划等），搭建各种精细化控制和管理的应用平台。在此平台上，加载新型的感知交互功能，电网企业利用该平台可以实现电网与用户及其他能源系统的感知互动、信息交流。
3电力物联网涉及到的关键技术
电力物联网的建立涉及到了感知、通信、信息处理和决策控制等多种关键技术，本小节梳理总结了电力物联网中感知层、网络层、平台层和应用层框架构建时所使用的关键性技术
3.1感知层关键技术
电网企业为了实现降本增效和共享经济发展，电力物联网的传感设备开发必须向高度密集化趋势发展。为了能尽可能的将复杂的电力物联网基层配电设备全面的覆盖，必须要有针对性的开发新型的传感器部署方案，如空间正四面体传感器部署方案。此外为了保证现有电力系统向电力物联网系统的平稳过渡，对新型传感器的开发应当综合考虑对不同电力系统的兼容性，如设备尺寸、部署环境和电磁兼容等因素。
3.2网络层关键技术
传统电力系统的“点对点”的通信方式已经难以满足超大规模城市群的建立以及新型乡镇配电网络部署结构的复杂性和多样性需求，利用无线网络的低能耗、高灵活性的优点，将有线通信和无线通信有机地结合起来将是电力物联网未来网络层通信技术的发展方向。在电力物联网大幅度提了电力系统感知电网各个环节的信息数据的同时，开放性的终端和用户信息交互模式也对电力网络系统的安全性带来了极大的困扰。因此，提供可靠、安全的信息传输通道、辨别终端用户身份的合法性和数据的真实性是避免电力物联网网络安全事故的重要技术。该系列技术包括了身份认证与访问控制技术、数据加密技术和安全路由技术等。
3.3平台层关键技术
电力物联网感知层采集的各类信息数据具有数据格式复杂、数据来源多样、隐藏信息量大的特点，只有平台层能够对这些海量的复杂信息数据有效的聚合、分类、管理和挖掘，才能发挥出电力物联网智能化、高效化控制管理优势。为了实现上述目标，相关技术人员应当重点在数据融合技术、大数据存储管理技术、大数据挖掘分析技术等方向进行开发应用。
3.4应用层关键技术
随着间歇式新能源电力和电动汽车等高负荷终端设备的接入，谐波注入、潮流双向流动、电流电压波动加剧等问题在电力系统中逐渐凸显出来。在传统的电力系统中，受到其感知能力和自动化程度水平较低的限制，其多使用放弃新能源电力并网和增加备用容量等措施，这引发了传统电力系统出现弹性承受力不强、投资成本增加、新能源无端损耗增加的技术问题。在电力物联网技术中，通过态势感知技术和主动优化运行技术可以实现电网运行状态的全面感知，完成精细化调节，协调电网对高负荷电动车和新能源电力的容纳能力。
4 结语
电力物联网建设是一项复杂、长期的工程，需要各个领域的技术人员的共同努力。因此，相关技术人员应当深化相关产业技术开发与应用，从技术层面推动我国电力物联网建设。
参考文献
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论文作者:李佳琴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
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