淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的接入網(wǎng)技術

李瀟博

摘要：智能變電站是建設運營好堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術節(jié)點。闡述了智能變電站的概念、結構和主要技術，討論了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征及其體系架構，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站的應用場景，基于調研和實踐提出了在故障診斷、在線監(jiān)測、智能運維、安防監(jiān)控等方面的具體應用方案，并對未來發(fā)展趨勢進行了展望。

關鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);接入網(wǎng);技術

引言

以物聯(lián)網(wǎng)、云計算作為代表的新興技術在給人們的生活帶來極大的便利性，但也帶來了一定程度的安全風險。國家電網(wǎng)公司屬于國有特大型企業(yè)，因此電力物聯(lián)網(wǎng)的安全與國家能源安全問題息息相關。

1泛電力行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)的概念

電力物聯(lián)網(wǎng)。在我國電力行業(yè)人才的不斷努力下，我國的電力行業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)結合技術有了質的提升。物聯(lián)網(wǎng)技術能夠幫助工作人員感知基礎電網(wǎng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的有效控制。物聯(lián)網(wǎng)能夠讓人、物之間產(chǎn)生聯(lián)系，在不同的位置提供不同的作用，形成控制網(wǎng)，用以聯(lián)系物體、人員的關系，實現(xiàn)實體互動和互助，實現(xiàn)高度協(xié)同與集體控制。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)2018年發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設大綱》提出電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，即任何地點、任何人、任何物、任何時間都可以進行連接和交互，也稱：“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是電力行業(yè)的具體表現(xiàn)。”物聯(lián)網(wǎng)使人與物、物與物之間具有較高的感知能力和交互能力，共享數(shù)據(jù)，產(chǎn)生互聯(lián)[1]。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站中的應用及展望

多種能源的接入給智能變電站帶來很大挑戰(zhàn)，在以上討論的基礎上，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站的初步應用場景規(guī)劃。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)感知層通過傳感器（環(huán)境類、安防類、運行類、標識類等）等智能采集設備收集數(shù)據(jù)，然后通過ZigBee/LoRa/藍牙等先進通信技術與感知傳感器進行數(shù)據(jù)交互;網(wǎng)絡層通過無線通信將數(shù)據(jù)傳輸至平臺層，并利用大數(shù)據(jù)、云計算和邊緣計算等技術對數(shù)據(jù)進行管理、分析、挖掘和共享;應用層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站中的應用，如初步實現(xiàn)故障診斷、智能運維、安防監(jiān)控、設備管理等。此外，應該將其能夠感知到的各種大數(shù)據(jù)作為基礎，以此實現(xiàn)高精密復合分布和預測模型的建立，并通過邊緣計算技術提升配電網(wǎng)在不穩(wěn)定環(huán)境中運行的彈性。另外，可以應用當今的云計算技術分析各種的異質能源，并使其得到合理利用[2]。

3物聯(lián)網(wǎng)技術在智能電網(wǎng)應用中的主要技術

3.1統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息模型

當前技術背景下的電力物聯(lián)網(wǎng)感知層主要由各類傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、識別以及匯編的，且由于當前科技發(fā)展，市場上的傳感器種類繁多，且由于各類傳感器間的標識、數(shù)據(jù)等表達形式皆不相同，進而導致物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設備更換具有一定的難度，且為其相關軟件開發(fā)提出了更高的要求;物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換和新聞已便是尋址以及命名，且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的普及運用，這個問題愈加變得重要。為了提升電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)交換效率，應當建設統(tǒng)一的電力物聯(lián)網(wǎng)信息模型，從而使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸更加具有效率性。

3.2應用于平臺層的關鍵技術

數(shù)據(jù)融合技術的應用。因為借助于泛在感知所獲得的數(shù)據(jù)有著多源化、異構化和冗余化的特征，所以在進行前置處理的過程中，一定要對數(shù)據(jù)融合技術加以合理應用，以有效保障數(shù)據(jù)的準確性、完整性和安全性。其次，應該合理應用數(shù)據(jù)儲存管理技術和數(shù)據(jù)挖掘分析技術，通過這些技術，實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)的實時更新與存儲。在具體的應用過程中，可以將Hadoop（由Apache基金會所開發(fā)的分布式系統(tǒng)基礎架構）平臺中的數(shù)據(jù)壓縮法作為基礎，通過NoSQL（非關系型的數(shù)據(jù)庫）技術進行實際數(shù)據(jù)的分布式儲存和管理。

3.3異構網(wǎng)絡平臺的互操作行和無縫融合技術

該技術在實際應用過程中接觸到的感知對象并不相同，被感知的對象呈現(xiàn)的特性也呈現(xiàn)差異。由于傳感設備在實際應用過程中涉及類型比較豐富，同時伴隨多樣化特征。根據(jù)所處環(huán)境的不同，平臺可以針對不同類型的標志技術或通信技術實現(xiàn)互操作性和無縫技術融合，效果差異性十分明顯。如果將電力物聯(lián)網(wǎng)看作一個具有典型特征的異構網(wǎng)絡，網(wǎng)絡的異構化會導致網(wǎng)絡平臺在鏈接時出現(xiàn)明顯的復雜特征。在實際運用過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術應用范圍廣泛，可以根據(jù)不同要求，按照不同的連接方式進行操作。在構建電力系統(tǒng)的過程中，只要保證其安全性和穩(wěn)定性，就能夠滿足人們生活中對電力資源的基本需求。但是，對電力系統(tǒng)而言，想要保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要有效落實電力物聯(lián)網(wǎng)的每一環(huán)節(jié)，在感知傳遞、最終處理等方面提前做好準備，有效實現(xiàn)異構網(wǎng)絡平臺的互操作性和無縫融合技術[3]。

3.4網(wǎng)絡安全技術

電力系統(tǒng)在發(fā)展過程中保證運行的安全性關系著電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。建立物聯(lián)網(wǎng)的過程中，為實現(xiàn)網(wǎng)絡安全性，需要采取有針對的措施，保護互聯(lián)網(wǎng)運行中的網(wǎng)絡安全和隱私安全。泛在物聯(lián)網(wǎng)運營和發(fā)展過程中會不斷滲透新鮮事物，這些新鮮事物的數(shù)量龐大，具有多樣化動態(tài)化特征，會削減互聯(lián)網(wǎng)安全性，易造成隱私的泄露，導致維護網(wǎng)絡安全成本較高，復雜性加強。網(wǎng)絡安全技術值得研究人員繼續(xù)深究。

3.5電力物聯(lián)網(wǎng)的通信方案

第一，以現(xiàn)有網(wǎng)絡為基礎（1）SDH網(wǎng)絡現(xiàn)狀。在利用同步數(shù)字傳輸體系（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）技術進行網(wǎng)絡組建時，可利用骨干節(jié)點來實現(xiàn)光纖的100%覆蓋。同時隨著技術以及設備的不斷深入，當前可實現(xiàn)10G核心層以及2.5G的接入層，以及各類互聯(lián)網(wǎng)接口的靈活轉入，網(wǎng)絡覆蓋已能夠滿足當前時期的任何智能電網(wǎng)匯聚需求。（2）配電通信網(wǎng)絡發(fā)展現(xiàn)狀。當前的多數(shù)供電企業(yè)10kV配電通信網(wǎng)絡基本使用的一臺網(wǎng)無源光網(wǎng)絡進行的組網(wǎng)，且網(wǎng)絡整體覆蓋權工作各個重要網(wǎng)柜、開閉所等節(jié)點，并在各個節(jié)點與IP進行對接，從而實現(xiàn)各類IP業(yè)務的負載。第二，電力物聯(lián)網(wǎng)接入方式選擇一般供電企業(yè)的SDH骨干環(huán)網(wǎng)以及配電通信的管代基本能夠滿足各類業(yè)務的接入，因此能夠符合電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的“即插即用”需求[4]。

3.6設備溫度類在線智能監(jiān)測應用

變電站中設備的溫度是非常重要的一個參數(shù)，若溫度過高，可能會影響設備的工作性能甚至燒毀設備，因此對溫度的檢測很有必要。在變電站中，電纜接頭、閘刀觸點、開關觸點、消弧線圈、電容器等關鍵結點處可能會因為過載、緊固松動、散熱不良等原因導致發(fā)熱，從而引發(fā)設備故障。對主要設備可安裝智能無線溫度傳感器，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，采集數(shù)據(jù)后將信息實時發(fā)送后臺進行海量數(shù)據(jù)處理，若溫度數(shù)據(jù)超過設定閾值，直接發(fā)出預警信號。如對開關柜的溫度監(jiān)測，可采用超高頻溫度讀卡器對超高頻溫度標簽進行識別，該超高頻溫度標簽集成了射頻識別和傳感功能，既可以測量溫度也能存儲數(shù)據(jù)，且具有小型化的優(yōu)點。

結束語

綜上所述，采用物聯(lián)網(wǎng)技術進行電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層組建，能夠有效的使基站與分站控制器間的數(shù)據(jù)信息傳輸以及組網(wǎng)的簡化，同時便于網(wǎng)絡的擴展，并能夠實時進行數(shù)據(jù)傳輸，同時借助各類的傳感設備能夠有效的對供電網(wǎng)路進行實時監(jiān)測，進而為各類新型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)、應用奠定夯實基礎。

參考文獻：

[1]丁曉，江明.雙網(wǎng)隔離環(huán)境下電力物聯(lián)網(wǎng)內外信息交互設計[J].信息技術，2020，44（03）：130-133+138.

[2]馬青云，王永坤，潘曉波，王丹豪，蔡言興，歐陽海林，彭道剛.基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)架構的智能電量計量終端設計[J].浙江電力，2020，39（03）：22-29.

[3]彭龍，化振謙，黨三磊，趙炳輝，張永旺.面向泛在物聯(lián)網(wǎng)的電力營銷大數(shù)據(jù)處理方法[J].電氣工程學報，2020，15（01）：95-102.

[4]閆大江.基于B/S結構的電力物聯(lián)網(wǎng)應用軟件開發(fā)研究[J].黑龍江科學，2020，11（06）：64-65.