摘要：国家电网有限公司日前组织召开泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议，加快推进“三型两网、世界一流”战略落地实施。要求到2021年，国家电网拟初步建成泛在电力物联网，基本实现业务协同和数据贯通，初步实现统一物联管理，支撑电网业务与新兴业务发展。本文主要对泛在电力物联网关键技术进行了分析研究。
关键词：泛在物联网；关键技术；建设重点
引言
信息技术和人工智能的发展为传统产业转型升级提供了重大机遇。泛在电力物联网的建设将带来电力系统的技术变革、运行模式和增长方式等变革，从而推动能源和电力行业转型升级，具有广阔的应用前景。电力转型是能源革命的中心环节，能源互联网是解决我国能源问题的根本途径。
1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泛在电力物联网的基本特征
泛在电力物联网立足现有电网实体与通信技术，将不同能源系统物理互联、时空信息互联、商业互联相融合，具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特征。全息感知是指通过RFID、传感器等，动态获取“发–输–变–用”各个环节不同设备、不同用户的状态信息。泛在连接指通过电力专网或移动网络将电力系统中所有设备、用户的信息和数据全时空连接。开放共享指在统一平台上利用智能技术对数据进行共享和管理，提高数据质量，挖掘有效信息，实现数据上下贯通，全方位实时交互。融合创新即通过不同设备、用户，不同时空信息，对内实现全业务在线，电网安全稳定运行。对外建成智慧综合能源服务平台，开拓电力市场，促进电力改革。
1.3泛在电力物联网的建设目标
发挥泛在物联网大数据的优势是其建设的主要目标。电力数据来源各异，包含控制、计量、监测等不同类型、不同时空尺度，实现海量数据统一分析及深度挖掘，是其首要建设目标。电力数据服务对象不同，打破数据壁垒，实现不同业务贯通是其第二阶段建设目标。最终将电力数据应用于各行各业，推广不同行业广泛参与的商业模式是其最终建设目标。可以预见，随着泛在电力物联网的实现，以机器学习和深度学习为代表的大数据及人工智能技术等数据知识挖掘技术将得到广泛应用与发展。
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。
2.25G与与LPWA
海量电力数据的传递需要一体化的通信网络。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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，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。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。目前5G网络与低功耗广域网技术在电力系统中的应用并不广泛，随着其与电力系统的不断结合，必将成为实现泛在电力物联网通信的主要手段。
2.3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泛在电力物联网的建设重点
泛在电力物联网建设内容包括对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、技术攻关和安全防护等方面。传统配电网管理模式不满足新时期配电网发展需求，迫切需要深入应用“云大物移智”等先进技术，从本质上提升配电网建设、运维和管理水平，实现跨越式发展，满足能源转型需求。通过配电网设备间的全面互联、互通和互操作，实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足配电网精益化管理需求。配电网是泛在电力物联网建设的主战场。海量电动车的车载动力电池充放电行为如果不加以控制，将会对电网产生重大影响，需要通过智慧车联网使这些电动车在正确的时间、正确的地点和正确的充放正确的电量。智慧车联网是电动汽车及其充电设施的互联互通平台，实现汽车、电网和用户的互动。电动汽车是未来能源系统中的一个重要的基本单元；充电设施是重要的基础端口，也是联接新能源与电动车两个万亿级市场的联接器和关键硬件。由于煤炭、石油等传统化石能源不可再生，加之环境污染问题日益严重，提高能源综合利用效率，积极开发新能源及加强能源智能化利用成为能源发展的必然选择，综合能源系统是关键解决路径。综合能源系统以电力为中心，打破电、气、冷、热等能源供应系统单独规划、设计和运行的既有模式，对各类能源的分配、转化、存储和消费等环节进行有机协调与优化，充分利用可再生能源，大大提高用能效率的新型能源供应系统。可再生能源已成为未来全球能源发展的主要方向，作为典型代表的风能和太阳能具有显著的间歇性和强随机波动性，必须建设足够灵活的、具有可调节性的电力系统来消纳大规模可再生能源。促进清洁能源消纳应做好以下两方面的工作。（1）全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息，用市场办法引导用户参与调峰调频，重点通过虚拟电厂和多能互补提高分布式新能源的友好并网水平和电网可调控容量占比。（2）采用优化调度实现跨区域送受端协调控制，基于电力市场实现集中式新能源省间交易和分布式新能源省内交易，缓解弃风弃光，促进清洁能源消纳。
结束语
综上所述，泛在电力物联网建设解决了市场的开发与融合、大数据建设的创新与高效、营商环境制约问题，将定能取得长远的发展。
参考文献：
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论文作者:李敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
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