关键词：物联网；电力系统；关键型技术
引言
近年来，随着社会经济的迅猛发展及能源需求的日益增长，能源供应的压力不断增大。同时，大量煤炭、石油等非清洁能源的使用所带来的环境污染问题也日益严重。因此，未来的电力系统必然将为可持续的全球经济增长提供高渗透率的清洁分布式能源。大量分布式能源的不断接入给电力系统的经济运行和安全管理提出了前所未有的挑战。物联网技术正处于应对这一挑战的最前沿，它可以通过泛在的感知技术赋予电力系统动态的灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源之间的互动能力，从而使电网从单纯的电力传输网络向智能能源信息一体化基础设施扩展，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。
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。
图1泛在网、物联网、传感器网逻辑关系构成
图2泛在电力物联网的基本框架
2泛在电力物联网关键技术
2.1智能化终端
目前电力物联网业务终端主要包括智能电表、输变电监测装置、配电自动化装置、调度自动化测点等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现有终端标准不统一，需建立统一架构体系，统一标准智能化终端研发，形成业务终端统一接入和管理：①需规范智能业务终端上联接口协议和数据格式，结合智能芯片精度高、体积小、低功耗等特点，推动新型业务终端规模化应用和存量终端更新换代、标准化接入。②需加快研究跨专业数据同源采集和多终端功能集成与跨专业复用，提升业务终端在线率。
2.2泛在电力物联网关键技术之智能芯片
在电力系统发展的进程中，计量、变换、保护、控制、监测以及用电等设备在被不断的接入到电力系统中，而这些不同的设备在运行过程中产生了大量的数据，而在现场数据采集的专业领域中，有些设备仍旧是基于传统的工业采集装置，故而无法很好的保障其数据的安全性，而采集到的数据也存在精度较低的问题，这也使得终端的设备无法很好的实现智能化。而针对这一问题，目前可以借助于智能芯片技术中的微型智能传感以及智能化终端来解决，智能芯片所具备的高精度、低能耗、微型化以及智能运算的功能将对设备的信息进行完整的采集提取以及传输，而智能芯片也能够通过本地的边缘运算技术来对终端设备进行智能化，从而达到本地化的自我控制。
2.3 5G与与LPWA
海量电力数据的传递需要一体化的通信网络。电力系统地域分布广泛，往往涉及高山、森林、冰原等复杂环境，致使通信网络难以覆盖全部，现场数据难以传输。现在物联网有2类主流技术：一类是工业以太网和电力载波为主的有线网络技术，另一类是以5G和低功耗广域网(LPMA)为主的无线网络技术。泛在电力物联网中数据分布广，分散性强，部分不易供电，连接难，采集频次低[22]，传统的有线网络通信技术难以适用，因此以无线网络为主的现代通信技术是实现泛在电力物联网网络通信的主要手段。5G被视为物联网发展的基础[23]。基于不同场景的5G切片网络通信技术被认为是解决电力系统全息感知、泛在连接的关键所在。对于智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制等控制类业务，可以选择具有超低时延的URLLC切片；对于海量用电信息采集、智能汽车充电站/桩、分布式电源接入等信息采集类业务可以选择mMTC海量机器类通信接入切片；对于需要高清视频回传的输变电线路状态监控、无人机远程巡检、变电站机器人巡检等现场业务，可以选择eMBB增强移动带宽切片；对于需要语音信息的调度电话、管理电话、应急通信等，可以选择具有高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的为Voice语音切片。针对不同的应用场景，5G切片网络技术可以选择不同的切片，在5G网络通道上实现数据的传输，并接入同样的5G数据平台。另一方面，以NB-IoT、LoRa为代表的低功耗广域网技术由于其广覆盖、大连接、低功耗、低成本的特点而成为工信部《物联网发展规划(2016—2020年)》中明确要发展的网络技术。
3结语
总之，“坚强”与“智能”并重是我国能源互联网发展的内在要求和方向，而“坚强”和“智能”这两者本身就是相互促进的。因此，可以预见，承载数据流的泛在电力物联网与承载电力流的坚强智能电网必将相辅相成、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。
参考文献
[1]杨东升，王道浩，周博文，等.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].发电技术，2019（2）.
[2]傅质馨，李潇逸，袁越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设，2019，40（5）：1-12.
[3]林静，林柏.电力物联网建设中的关键技术研究[J].通讯世界，2017.
[4]江秀臣，刘亚东，傅晓飞，等.输配电设备泛在电力物联网建设思路与发展趋势[J].高电压技术，2019（5）.
论文作者:周小斌
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/17
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