面向智能電網建設的電力物聯網架構探究

李璐　史小龍

【摘 要】進入新時代以來，智能化技術得到了快速的發展，并在社會各領域表現出了積極的應用價值。在電力行業領域，智能電網的建設已經成為重要的發展趨勢，智能電網能夠大大提高電網運行的可靠性，以及供電管理的科學性。在智能電網建設過程中，電力物聯網架構是非常重要的一環，這也是保證智能電網順暢運行的基礎。本文中就將針對面向智能電網的電力物聯網架構的關鍵要點展開研究。

【關鍵詞】智能電網；建設；電力物聯網；架構

引言

智能電網的功能優勢主要在于提高電網運行及管理的自動化、智能化水平，減少對人工操作的依賴，同時實現全天候不間斷的動態實時監控管理，保證電網運行的可靠性。電力物聯網能夠將智能電網中全面覆蓋的大量終端設備，高度互聯的傳輸網絡，以及強大的核心管理系統緊密聯合起來，強化電力部門對電網內部各節點，以及電網運行各環節的全面把控，以此來保證電網運行、管理的有效性，并確保電力供應的質量。加強電力物聯網架構的研究，也是推進我國智能電網建設的必然選擇。

1 面向智能電網的電力物聯網的功能架構

1.1 智能監控功能架構

電力供應與傳輸是電網運行的重要環節，以往的電網系統在對電力供應和傳輸情況的監控上存在很大不足，監控的實時性與動態性很難保證，這也導致電網運行中的一系列故障隱患無法及時被發現，并有效處理，導致電網故障發生率較高。面向智能電網的電力物聯網應用功能架構中，建設有智能監控功能模塊，基于該模塊的處理系統與遠程監控設備能夠實現對電網運行情況的實時動態監控，及時發現電網運行中供電設備、變電設備、輸電線路運行的異常數據，進而分析電網各部分存在的故障與隱患，快速診斷故障原因，以此來有效提升電網管理維護的水平，減少電網故障的發生率，提高供電質量。

1.2 智能信息采集功能架構

智能電網的智能化優勢發揮需要以大量的數據信息作為基礎，既包括電網內部各類運行信息的采集與分析，以及管理信息的有效交互，也包括用戶用電信息的采集和傳輸。其中電網內部運行信息的采集主要依靠融合性信息管理平臺的搭建來實現，在平臺內對相關任務與網絡進行整合，使物聯網覆蓋電網運行的各個節點，聯接電網內部各部門，提高各部門信息向中心管理系統傳遞的效率，實現充分的信息交互與共享，提高電網管理的整體協調性。主要依靠用戶終端的智能傳感器、RFID標簽、無線網絡傳輸設備等，實現智能化的遠程信息采集、遠程監控，以及信息的無線傳輸，這樣就能夠大大提高用電計費、電表抄錄、用電數據反饋等工作的效率，并避免了人工操作可能導致的誤抄、誤報、數據錯錄等問題的出現。

1.3 信息傳輸網絡的架構

信息傳輸網絡的架構是電力物聯網應用功能發揮的基礎，也是保證電網內部各節點之間信息交互的關鍵。電力物聯網的信息傳輸網絡主要由接入網與核心網兩大部分組成。其中核心網是處于電力系統核心位置，負責整個電網運行管理與調度的中心網絡。接入網通過不同方式與核心網對接，將網絡終端設備所采集的各類信息回傳至核心網，由核心網通過中心管理系統對信息數據進行整合分析，并存儲至中心數據庫，接入網按照傳輸信息的安全級別與數據類型分為電力接入專網與互聯網，兩者在接入方式上還存在一定差異。電力接入專網主要通過電力光纖接入與寬帶無線接入兩種方式與核心網對接，其數據傳輸安全性較高。互聯網則是通過以太網、ADSL、xPON、3G網絡等與核心網絡對接，互聯網接入過程中還需要進行嚴格的安全防護，以保證信息傳輸的安全性。

2 面向智能電網的電力物聯網安全架構

2.1 信息采集環節的安全架構

信息采集主要是依靠電力物聯網中大量感知終端的功能發揮實現的，在信息采集環節主要的安全隱患包括對終端設備的攻擊與破壞、對電網數據信息的攔截、竊取與篡改等，這些都可能導致用戶個人信息、電網運行數據等重要信息資源丟失、泄露或失真，給電網管理與電費收繳造成負面影響。因此，在電力物聯網架構中，對信息采集環節的安全架構也需要給與高度重視。電力部門可以加快對終端感知設備自防護性能的研發，提高終端感知設備抵御外部惡意攻擊、非法接入的能力。此外，還可以利用獨立的專用網絡將終端設備采集原始數據直接上傳至云端數據庫進行備份，在出現數據副本信息不一致情況下，與云端數據進行比對，辨別數據的真偽，防范數據被篡改所導致的安全風險。

2.2 網絡傳輸環節的安全架構

當前網絡安全已經成為全球關注的安全主題，在智能電網建設中對于網絡安全的防范也是非常關鍵的。智能電網建設中的網絡安全問題大多發生在網絡傳輸環節，其中較為典型的如DOS攻擊，即通過木馬病毒、非法技術入侵等手段針對網絡協議中存在的漏洞或缺陷進行攻擊，導致網絡拒絕服務，或通過耗盡目標網絡服務器的資源，導致網絡服務器出現嚴重擁塞而無法運行，使網絡及接入的計算機系統陷入癱瘓。對于電力物聯網而言，一旦受到網絡攻擊，就可能導致物聯網信息傳輸通道被完全占用，電網終端傳感器所獲取的相關數據信息則無法及時傳輸到電力核心網的管理系統中，還可能導致部分信息因網絡故障而丟失，給電網正常運行造成威脅。同時，電力物聯網的網絡層因受到DOS攻擊而拒絕服務，還可能導致電網管理中心所發布的指令不能及時傳輸到終端設備，導致智能化管理失效，還可能造成一系列供電安全事故的發生。

3 結語：

電力物聯網的架構需要充分考慮智能電網建設的需求，從系統監控、信息數據采集、網絡傳輸等主要功能需求切入，完善構建智能監控全面覆蓋、信息數據高效采集、傳輸網絡安全穩定的電力物聯網功能框架，同時加強信息采集環節及網絡傳輸環節的安全架構，保證電網運行的整體安全性，從而更好的發揮智能電網的功能優勢，推動我國電力事業向現代化、信息化、智能化的方向不斷發展。

參考文獻：

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[2]曹揚，魏暢.基于效用函數的電力物聯網異構網絡接入QoS保障方法[J].南方能源建設，2017，4（1）：87-91.

（作者單位：國網新疆電力有限公司巴州供電公司）