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摘要：对于配电网而言，泛在电力物联网建设将极大程度提升配网运行状态的全面感知能力，保障分布式能源的友好接入，提高对新型负荷的弹性承载力，满足用户多样性用能需求，促进电网运营部门向枢纽型、平台型、共享型企业转型。
关键词：电力物联网；智能；配电系统
1感知层关键技术
对海量智能终端的有效监测与控制是实现电力系统精细化调控的前提，这要求未来泛在电力物联网能够实现对电力系统的全覆盖。与输电网相比，配电网从拓扑结构到含有的电气设备都更加复杂多样，如大量分布式电源并网以及用户侧的智能家居、电动汽车等新型用电设备等，从而配电网中的监测对象更加多样，物联网终端数量以及监测数据类型都更为复杂。
1.1新型电力物联网设备研发
为使现有配电系统向泛在电力物联网的平稳升级，新型配电终端的研发必须考虑全电力行业背景兼容，如设备尺寸、部署环境、电磁兼容等。
1.2底层传感器部署技术
由于配电网运行场景工况复杂，实现对底层海量配用电设备的全覆盖监测是保证泛在电力物联网对配电系统运行状态可感知、可控制的首要前提。部分学者已经针对该问题进行了探索研究。
2网络层关键技术
健壮、可靠的通信信道是保障泛在电力联网全面感知大数据汇聚和控制指令准确下发的关键。面向超大规模城市群及地区型新型城镇的配电网部署场景更加复杂多样，传统“点对点”有线通信方式由于布线成本高、实际工况复杂等限制，在使用中存在弊端，而无线自组织网络具有功耗低、部署灵活、网络抗毁性强等优点，因此“有线+无线”互补的模式将是未来泛在电力物联网网络层通信模式的发展方向。此外，为防止网络攻击风险，泛在电力物联网还应具备安全防御功能。
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。
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3平台层关键技术
电网海量状态信息、用户侧用能数据以及其他关联数据（如天气、分布式能源和储能数据）是配电自动化运维、全景态势感知、个性化用能推荐、综合能源协调运行等高级应用决策依据的来源。这些数据具有多源性、格式多样性、信息冗余度高、数据量大、隐含信息价值高但不直观的特性。因此，只有对配电系统中的海量高维数据进行数据聚合、有效管理与信息挖掘，才能获取更多的数据内在价值。
3.1数据融合技术
物联网泛在感知产生的海量多源异构数据具有高冗余性，需要采用数据融合技术以降低冗余度、减少通信量、降低数据分析难度，其在泛在电力物联网中具有重要意义。
3.2数据存储管理与挖掘分析技术
已有文献表明，仅对于用电信息采集系统而言，每100万居民用户每日用电信息数据便超过1TB。而未来电力系统中，大量配电终端、用电终端、综合能源系统产生的结构化、半结构化、非结构化数据将远远超过现有电力系统所能处理和承受的范围。对其中蕴含的信息进行深入挖掘分析，并可视化地呈现，对电力系统优化运行，形成技术闭环具有重要意义。
（1）大数据存储管理技术。对海量数据进行实时更新存储与管理，为进行数据挖掘分析提供物理基础与数据来源。泛在电力物联网中海量数据，若仍按照传统采集——传输——集中存储的方式，将导致数据冗余度过大、数据重复存储、资源利用率低等问题。此外，非电网内部数据（如用户侧用能数据等）的存储还涉及到对电网的安全影响问题。因此，设计适应于泛在电力物联网的大数据存储管理方案具有极高的工程应用价值。
（2）大数据挖掘分析技术。提取大数据蕴含价值，提供未来泛在电力物联网高级应用决策依据。然而，现阶段电网底层终端监测覆盖率不足且较为封闭，尚未实现用户侧用能大数据、其他能源系统大数据等互联共享。故泛在电力物联网概念下针对多源异构大数据的分析挖掘以支撑电网可靠运行将具有广阔应用前景和工程价值。
4应用层关键技术
高比例间歇性分布式能源与电动汽车等新型负荷的接入将为配用电系统带来谐波注入、潮流双向流动、频率/电压波动加剧等问题，传统电网由于感知不全面信息化自动化程度较低，往往采取弃风、弃光或增加备用容量等措施，导致弹性承受力不强、新能源利用率不高、投资成本过大等问题。泛在电力物联网技术的应用使电网全面感知运行状态、精细化调控以及用户侧和其他能源系统参与配网协调运行成为可能。
4.1态势感知技术
智能电网态势感知是以海量电力系统运行大数据为基础，基于环境的，动态、整体地洞悉电网运行安全风险的能力，实现对电网运行安全威胁的发现识别、理解分析、响应处置，是一系列提升电网运行智能化水平与健壮性能力的技术集合。
4.2主动优化运行技术
分布式能源与新型负荷的大规模接入将对配网运行安全造成冲击。其根本原因在于现有电网拓扑形式固定而调节容量有限，存在调控手段不灵活的缺点。而主动优化运行技术的应用，可从4个方面提升电网对间歇性新能源与新型负荷的接纳能力：（1）对于电网设备而言，依托于泛在电力物联网技术实现实时计算，获取最优运行方式；（2）对于网架优化，利用泛在互联的通信网络对诸如有载调压变压器、分布式电源、联络线开关等进行精细化调控，灵活调整网架拓扑；（3）对于用户侧而言，通过价格激励机制引导用户合理用能，如用能策略推荐电动汽车V2G参与等，等效提高系统备用容量（4）对于其他能源系统设备而言，通过能量转换设备（如换热器、氢储能等）实现电能替代与存储。
5结语
总之，泛在电力物联网的建设需要社会各方的广泛共同参与，协力开展技术攻关，以促进我国能源产业升级。
参考文献
[1]邢海军.考虑多种主动管理策略的配电网扩展规划［J］.电力系统自动化，2016，04.
[2]霍现旭.氢储能系统关键技术及应用综述［J］.储能科学与技术，2016，05.
论文作者:陈 鹏
论文发表刊物:《中国电业》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/5
标签：数据论文; 电力论文; 电网论文; 终端论文; 技术论文; 系统论文; 信息论文; 《中国电业》2019年第09期论文;