关键词:泛在电力物联网;配电网;智能电网
一、泛在电力物联网的概念
1.1泛在电力物联网的定义
泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息互联和交互。而泛在电力物联网是指电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备、以及人和物的信息互联和交互。泛在电力物联网是物联网技术在电力系统中的应用，其本质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的共享，从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动，使得有关物体相互感知和反馈控制，形成一个更加智能的电力生产、生活体系。
1.2泛在电力物联网的特点
（1）信息感知全面、组网快速灵活
泛在电力物联网中的传感器可以十分方便地根据电力行业的具体应用需求部署在电力系统的各个角落或直接封装于电力设备内部，实现无处不在的全面感知。随着无线通信技术的不断进步与发展，无线传感设备甚至无须架设固定的网络基础设施即可进行灵活部署，并通过自组织协作的方式迅速建立通信连接、快速组网，从而实现对电力系统中各个关键环节、部件及周围环境状态信息的实时感知、采集和处理。这对于涉及范围广泛、结构错综复杂的电力系统来说尤为重要。例如:将传感器部署于处于恶劣环境、可进入性差的海上风电场中对风电机组进行状态监控，可以大幅度降低风电机组的故障率，提高风电场的经济效益。
（2）拓扑变化频繁、具有自愈能力
泛在电力物联网网络拓扑变化频繁主要有3个方面的原因:一是为了满足实际需要，追加部署新的传感设备或调整传感器的位置;二是为了节约传感设备的能量，各个传感设备在工作状态和休眠状态之间切换;三是有些传感设备因环境影响或硬件损坏等原因失效而退出网络拓扑连接。泛在电力物联网网络拓扑结构的频繁变化要求所部署的传感设备具有较强的自愈能力，即能够实时获得周围传感设备状态变化的信息(如新的传感设备加入、转为休眠状态或失效等信息)，以便及时调整自身的信息感知范围消除覆盖盲区或调整通信距离重新建立通信链路。电力系统结构复杂，有些应用环境甚至十分恶劣，因此必须考虑增强传感设备的自组织能力，以减少失效传感设备的修复或更换对电网运行监控带来的不利影响。有些情况下还需要通过部署冗余传感设备来提高调度监控的可靠性。
二、网络层关键技术
2.1底层自组网与核心通信网规划技术
配电通信系统承载着配网保护、调度自动化、生产管理、需求侧响应等多种业务的信息传输任务。为保证泛在电力物联网能够提供满足业务需求的网络服务，新型的网络协议如时间敏感网络技术被提出并尝试在电力通信系统中应用。同时，随着高比例清洁能源、海量电力传感器及智能配电终端的接入，泛在感知信息的数据量和呈现维度都以爆发式趋势增长。因此，对于终端数量多、带宽资源有限的底层接入网，需要设计健壮的自组网路由策略保障状态量和控制量的及时传输。除对通信信息子系统单独研究外，还应看到，泛在电力物联网作为信息流与电力流高度耦合的复杂系统——信息物理系统（CPS），任意一个子系统网架结构缺陷都会对自身或另一系统乃至整体系统产生影响。因此，电力网与通信网联合规划将成为泛在电力物联网的研究重点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2安全访问与信任控制技术
物联网技术在配电系统中的引入在全面提升配电网信息感知深度和广度的同时，开放性的终端接入和数据交互使得配电系统的安全可靠性受到前所未有的挑战。因此，网络对终端身份的真实合法性认证、数据真实性辨别以及信息流可靠安全传输是关键。
（1）身份认证与访问控制技术。通过对用户身份合法性与权限等级进行确认，从而实现对用户的身份认证以及限制已认证用户对系统资源的访问条件。
（2）数据加密技术。通信双方按照约定法则对传输数据进行特殊变换（即加密算法），并在接收方进行解密，保证数据在传输过程中的不被监听和篡改。加密方法可分为单密钥（又称专用密钥、对称密钥）、多密钥（又称非对称密钥）以及结合二者优点的混合加密算法。为保证高密性，传统加密技术不得不采用高复杂度算法，导致硬件资源消耗大。对于配电物联网智能终端，由于其计算资源有限，需要对传统安全加密算法进行轻量级改进，以满足泛在电力物联网应用需求。
（3）安全路由技术。通过路由协议设计，保证信息从信源端发送到信宿地址的路径能够被正确发现且合法，保证任意一个合法的接收者能够验证每条信息的完整性与信息发送者身份的真实性。
三、泛在电力物联网在智能电网中的典型应用
3.1配电网运行状态在线监测与风险评估
(1)在线监测手段进一步丰富。依托于健壮的通信系统，使得原先仅能通过电气量甚至人工现场判定的故障类型能够通过多种方式辨识。例如，提出基于红外热成像技术的配网设备温度在线监测方法，使得检修人员能够及时对缺陷设备进行维护，有效降低设备故障率与停电风险;基于小波包分析技术、Ｒenyi熵理论和Teager能量算子从配电网监测大数据中生成故障特征样本对神经网络进行训练，从而识别电力设备的正常、异常、预警和警告状态。(2)安全风险评估。对配电网历史运行数据进行聚类分析和挖掘，并利用机器学习等人工智能方法开展配电网运行状态实时风险评估，及时发现系统薄弱环节，提高供电可靠性。例如，根据配电网运行历史数据，提出基于关联规则的聚类划分算法，利用当前数据预测运行状态，从而进行智能配电网全景风险管控和自愈控制。
3.2用户个性化用能服务
传统配电网仅以供电为目的，用户仅作为受电端被动参与配电网运行。虽然目前已有分时电价机制以鼓励电力用户移峰填谷，优化用电方式，然而总体而言，用户参与程度低且对用户的调控水平不够精细。随着泛在电力物联网发展，物联网终端和网络深入用户侧，电力用户角色将逐步发生改变:(1)安装屋顶光伏电站、小型风机，具有V2G功能电动汽车的用户在一定程度上成为电能供应方。更广义地，用户侧热水器甚至用户室内空气等都可视为蓄能设备参与配电网运行。(2)电力用户的智能终端，如智能空调、电热水器、电动汽车等蕴含丰富的用电行为信息，使得用户成为泛在电力物联网的信息提供方。为更好地服务于用户，引导用户合理用能并提升用户参与配电网运行深度和广度，形成优化配电网运行的技术闭环，泛在电力物联网与配电系统深度融合，通过制定个性化用能服务调动电力用户参与配网优化运行的积极性。
结语：
综上所述，电力物联网建设工作的开展，符合我国电力行业的发展趋势，能够促使我国智能电网建设目标得到更快的实现。而电力物联网建设是一项复杂的系统工程，需要由先进的技术作为支撑。因此，相关人员就需要深化电力物联网建设中关键技术的研究，从技术角度推动电力物联网的建设进程，促进我国电力行业的整体进步与发展。
参考文献：
??[1]林静.电力物联网建设中的关键技术研究[J].通讯世界，2017，4（10）：123-125.
??[2]谢美豪.基于EPON技术的电力物联网建设路径分析[J].无线互联科技，2018，4（11）：55-56.
???
论文作者:丁国旭
论文发表刊物:《中国电业》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：电力论文; 用户论文; 设备论文; 信息论文; 配电网论文; 智能论文; 终端论文; 《中国电业》2019年11期论文;