泛在電力物聯網的規劃與發展分析

劉 文

泰州三新供電服務有限公司泰興分公司 江蘇 泰興 225400

1 泛在電力物聯網的架構

泛在動力物聯網的體系結構形式與其他形式的物聯網系統相同。它分為四層，即感知層、網絡層、平臺層和應用層。因為平臺層是整個物聯網系統的核心，一般來說，平臺層往上至應用層的方向稱為北向，往下至感知層的方向為南向，而平臺層又會被稱為中臺。因此，通過對泛在物聯網分析能夠總結出，其主要包含感知層、平臺層、網絡層以及應用層等結構。就整體產業發展系統來看，其能夠簡單概況為“云—管—邊—端—芯”，主要代表云端、通信網、邊緣計算、終端信息收集器（傳感器、RFID等）、人工智能。

2 泛在電力物聯網規劃要點

2.1 必須在基層布置好傳感器

電力物聯網傳感器研究感知層是電力物聯網的第一層，信息的識別、采集與組織必須通過傳感器來實現。我國的電力系統是復雜多樣的，需要合理的方法利用傳感器技術才能實現統一的信息交換和信息處理。根據研究對象的不同，現階段研究中，主要有3種傳感器：首先是無線傳感器，它是由帶有電磁屏蔽的電路板和天線組成的，結構小巧并簡單，現在應用已十分成熟。其次是氣敏傳感器，它大多數用在變壓器的油色譜檢測中，它可以測量氣體屬性，并將測量出來的氣體屬性轉化成電信號。最后是溫度傳感器，它可以測量各種設備的溫度數據。

2.2 網絡層是重中之重

超大型城市群和新區域城鎮的分布網絡部署方案更加復雜多樣，而功耗低、部署靈活、網絡不易受影響是無線自組織網絡具有的優點。因此，未來電力系統網層通信模式的發展方向將是"有線無線"的互補模式。同時，為防止受到網絡上攻擊的風險，泛在電力物聯網還應該具備安全防御的功能。

2.3 規劃底層自組、核心通用網

配電網保護、調度自動化、生產管理、需求側響應等業務的信息傳輸是配電通信系統承擔的任務。不同的業務需要不同的網絡QoS。同時，隨著清潔能源比例的提高、大功率傳感器和智能配電終端的接入，無處不在的傳感信息的數據量和呈現維度呈爆炸式增長，對于具有大量終端和有限帶寬資源的基礎接入網絡，必須設計穩健的自組織網絡路由策略，以確保狀態和控制量的及時傳輸。

3 泛在電力物聯網關鍵技術

3.1 泛在感知技術

泛在電力物聯網主要通過數據為核心，利用智能物聯網終端對電力系統靜態以及動態信息給予搜集，因此，感知技術對于泛在電力物聯網的實現發揮著基礎的作用。對感知終端建設過程中需搭建芯片級傳感、感傳一體化、寬窄帶通信、嵌入式AI等系統并實現不同技術交叉實現，先進感知、邊緣計算、安全連接、微源取能等關鍵技術給予重點關注。通過感知世界信息模型以及邊緣數據聚合的形式完成設備狀態的參量建模、傳感數據解調，并實現精準的故障定位；在終端設計當中通過物聯代理的形式完成數據與應用的分隔，加大終端硬件靈活擴展性，完成軟件靈活動態加載以及卸載；通過邊緣計算智能分析能力，增強泛在電力物聯網邊緣側的數據處理效率，完成智能終端分布自治把控，最大限度的降低云端以及主站集中把控以及信息的處理壓力，同時增強系統反應速率。用戶側泛在感知技術的具體使用需重視綜合用戶畫像，保證其精準度，同時更好的把控用戶用電場景，完成用戶側價值的具體創造。

3.2 儲能技術

儲能作為能源互聯網創建的重要存在，具有成本低、性能高等優勢，其通過集中式或分布式的接入，搭建高比例、泛在化、可共享以及可廣域協同的儲能形態，并實現電力毫秒至數天的寬時間尺度上相互調節。同時進一步轉變電能時空特性，從而實現電力發即用、瞬時平衡發展目標。儲能技術的使用為用戶側與能源交互平臺的高效參與提供了更多協助， 為實現用戶參與需求側響應、分布式電源交易等電力交易創造了科學的管理平臺。

4 泛在電力物聯網發展分析

首先，2019-2021年是戰略突破期，三年后，泛在電力物聯網將初步建成；然后通過第二階段，三年容量提升，到2024年，泛在電力物聯網將建成。建設包括內部業務、外部業務、數據共享、基本支持、技術攻關和安全保護等六個方面，以及11個關鍵方向。目前，國家電網集團已接入終端設備5.4億多臺（含4.5億米，各類采集、保護、控制設備數千萬臺），數據采集日均增加60TB以上，覆蓋用戶4.5億。預計到2025年，將有10億多個電網接入終端設備，到2030年，將有20多億個終端設備和傳感器連接到國家電網集團自己的物聯網系統SG-elot。整個泛在電力物聯網將成為物聯網最大的生態系統之一，擁有最多的接入設備。

構建泛在電力物聯網的意義還在于可以獲取電力系統的數據，包括電網系統的生產、運行和維護，以及用電數據等，可以依托電力物聯網平臺開展新的業務。這些數據收集后，可以存儲在私有混合云平臺中，并對數據進行清理、分類和分析。通過對數據的分析和利用，可以建立智能配電、智能電力、智能公園等綜合能源服務，并通過對長期電力數據的監測，與用戶建立良好的互動關系，預測變電站和配電設備的故障趨勢，預測不同季節、不同月份、不同時間的居住區和工業園區的用電高峰期。同時，它也可以預測電網的負荷趨勢，有效的防止了用電事故的發生。當泛在電力物聯網系統遭受雷擊或攻擊時，電網中的故障設備和設施能夠以最快的速度從電網系統中分離出來。

目前，隨著5G、人工智能、物聯網、邊緣計算等技術的快速發展和應用，涉及到工業互聯網、能源互聯網、AI智能等不同行業的應用場景。作為一項戰略性的基礎設施，依托上述的新技術，泛在電力物聯網將會在未來的十年中迅速的發展，非傳統的電力設備領域將要迎來更大的發展空間。

5結束語

綜上所述，泛在電力物聯網建設并短時間能夠見效，需在不斷實踐當中給予有效的完善。而以往傳統配電網向向泛在電力物聯網進行轉化時，需堅持一致性原則，加強技術標準規范的統一化，繼而更好的保證電網整體規劃的科學性。當前新型綜合能源服務商新業態必將應運而生從而成為市場中的主角。因此，加強泛在電力物聯網規劃與發展研究能夠更好的滿足當前日益發的建設需求。