浅析泛在电力物联网关键技术

孔天智

摘 要：在信息化促進工业化的发展浪潮中，电力生产得到了全面快速的技术提升，尤其是随着物联网、大数据和人工智能等信息技术的不断深入应用，电网企业正在向智慧的能源互联网方向不断前进。本文围绕国家电网公司近期推进的“三型两网”方案，结合智能电网分析电力物联网技术，从概念、网络模型及其几个关键技术角度进行了较为全面的分析，为进一步理解和掌握电力物联网技术提供参考。

关键词：电力物联网;电力设备;能源互联网;智能电网

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）18-0183-02

0 引言

随着智能电网建设步伐的加快，电网企业除了打造坚强的智能电网之外，对以物联网为载体的信息技术有着巨大的应用前景。其中在过去的智能电网技术的发展和建设过程中，一些物联网概念技术与产品已经在电网运行中得到了应用，为电网的安全稳定经济运行保驾护航。比如无线远程抄表技术，远程控制等，这些都需要信息通信等技术实现智能的交互功能[1]。作为电网企业今后新兴业务的重要发展方向，泛在电力物联网已经得到了社会各界的广泛关注。

本文结合国家电网公司提出的建设泛在电力物联网的背景下，通过对物联网概念及技术的分析总结，并就物联网技术在电网建设运营中的应用技术进行全面的分析，为深入了解泛在电力物联网技术提供基础。

1 泛在电力物联网

1.1 概念

泛在电力物联网[1]-[2]是物联网技术在电力企业的一种典型应用，物联网是上世纪MIT的Kevin Ashtoni首次提出，其本质上借助信息技术实现物物相连，最终实现友好智能的人机交互。事实上，电力物联网今后将在能源互联网中肩负重大的运行作用，且作为电力生产各个环节的重要基础设施，起到实现人、设备、环境进行全面的识别与感知，并能实现相互交互与智能控制的一种分布式信息网络。更进一步，所谓泛在电力物联网是一种基于先进信息技术实现的全业务功能的基础通信网络。

电网企业通过这种全业务的泛在电力物联网，可以在电力生产环节利用RFID技术、智能传感技术、大数据分析技术等为电网故障诊断与修复、变电站的远程智能运维、电力生产的优化调度等提供技术支持，以此提高电网运营的安全性、可靠性、经济性，为发展低碳社会和节能减排做出积极贡献。不仅如此，借助泛在电力物联网还可以帮助电网企业拓展新业务，如在智能制造、智能家居、智慧城市等领域得到广泛的认可。但目前，国家电网发展泛在电力物联网还是集中在电网建设、电网生产和电网运营等环节。

1.2 网络模型

从国家电网公布的电力物联网技术路线来看[3]，为了突出业务平台的技术统一，泛在电力物联网的网络技术架构相比一般意义下的物联网技术，在网络层和应用中增设平台层，因此整个泛在电力物联网技术模型中，涵盖了包括电力物联网感知层、电力物联网网络层、电力物联网平台层和电力物联网应用层，其网络模型如图1所示。

电力物联网感知层：感知层是整个物联网的基础，主要功能是实现对末端设备状态信息的采集与边缘智能处理，由于感知层设备众多，所以在电力物联网建设中，需要进行标准化处理，最终目标是实现不同专业的同源采集，实现电力生产全过程信息的深度覆盖，提升对电网企业在配电侧和用电侧的监控能力。

电力物联网网络层：主要功能是承担海量感知层数据的传输，技术相对比较成熟，主要是基于移动互联网通信技术和电力通信专网覆盖能源互联网，属于电力物联网的基础设施部分。从技术方案来看，主要依托骨干通信网、配电通信网和终端接入网，并最终实现新一代移动通信网络（5G）实现数据的安全实时高效传输。

电力物联网平台层，是电力物联网的计算核心，又可称为“国网云”，借助基于互联网的云平台实现海量电力运维数据的存储与计算，同共享的形式根据需求提供各种计算资源、数据资源。最终目标是依托电力物联管理中心构建统一主站，实现各类采集数据“一次采集，处处使用”，挖掘海量采集数据价值，实现能力开放。

电力物联网应用层，应用层的电力数据的价值层，分为对内应用和对外应用，对内集中在提升电网安全经济运行技术水平和用电用户的服务水平，提高电网企业自身经营绩效和清洁可再生能源消纳能力;对外集中在通过实现智慧能源平台，提供丰富多样的能源业务，拓展培育信息产业，构建智慧的能源生态体系。

1.3 典型应用

作为物联网在电力领域的应用[4]，电力物联网可以说是一个以实现电网设施、环境识别感知和互联互通与智能控制的网络系统。贯穿电力生产全过程应用，如在用电侧实现智能家居、配电侧实现设备智能控制、输变电侧实现智能化巡检等。

距离人们最近的是智能家居的应用，由于家用电器离不开电力能源，借助电力物联网可以方便实现对家用电器的智能化监测与智慧控制，目前大型电器厂商已经借助网络平台实现了丰富的功能。因此对于电网企业应该借助新型产业如电动汽车的应用为切入点进行拓展。

而配电侧主要是借助电力物联网实现配电自动化技术的提升，如安全快速的故障诊断、供电故障的隔离与自恢复等，当然实现这些的基础是需要对配电设备的实时状态监测。输变电侧则是借助新型技术实现远距离智能控制，如通过实时网络实现变电站运行状态的监控与管理，建立一体化平台实现状态、故障的全面感知。可见，通过电力物联网技术的应用，可以为电网生产作业提供全方位全过程的感知、监测与控制。

2 关键技术分析

泛在电力物联网作为一种多信息技术的融合体[5]-[6]，在发展过程中将会充分融合大数据技术、云平台与云计算技术、先进物联网技术、移动网络技术、人工智能技术、智能边缘计算等，通过汇集多方面技术资源，为电网企业在生产运行、经营管理、综合服务等新业务新模式发展、企业生态环境构建等各方面，提供充足有效的信息和数据支撑。

2.1 電力物联网的状态感知技术

电力物联网的感知层主要涉及传感器、蓝牙、RFID、Zigbee等传输技术，可以实现对输变电、配送电环节的电力设备的信息感知，获取电力设备的实时运行状态和实时位置等属性信息，如将各区域各种变压器、开关、电表、充电设施等进行互联互通。除此之外，电力物联网中，由于各种电力设备的智能感知节点众多，供应商来源广泛，最关键的还需要建立一个统一的信息感知标准模型，确保全网数据统一。

2.2 电力物联网的信息传输技术

感知信息的可靠传输是上层平台应用的基础，电力物联网信息传输可以借助有线和无线，短距离和长距离，专用网络和公用网络等多种渠道并存实现。在主干网络中仍旧会以传统的专网为核心，进行规模数据的远距离传输，而在一些偏远位置的电力数据则可以通过移动网络技术，尤其是借助5G网络加以实现。但无论何种信息传输技术，数据传输的安全性、实时性和高效性等严峻问题必须在电力物联网建设发展过程中得以解决。

2.3 电力物联网的数据分析技术

在电力生产过程中产生的海量电力设备状态信息，不仅对电网企业，对整个社会而言，都是一笔信息财富，且具有极大的潜在价值。如小区的用电信息、工厂的用电信息等都具有极大的分析价值。但如此庞大规模的数据靠传统的数据分析软件是很难胜任的，必须借助云计算技术、大数据技术、人工智能技术等才能得到实时结果。因此在电力物联网发展过程中，不仅会利用上述先进信息技术，同时亦会进一步推动信息技术的发展。

2.4 电力物联网的应用技术

信息网络是应用行业的神经，电力物联网更是如此。与智能电网配合，实现电力设备的健康运维，为电网运行提供安全、经济、高效的技术手段。通过依托建设泛在电力物联网，可以实现智慧型能源互联网，达到将能源的生产、传输与配送、能源的存储与消耗等进行深度融合，形成现代化的能源生态体系，以此巩固电力能源的核心纽带作用，形成能源—信息—经济的互动机制。因此，电力物联网的建设将是电网企业新兴业务开拓，转型升级的基石，也为电力行业相关性企业的发展提供新的科技动力。

3 结语

电力物联网是智能电网的技术措施，两者相辅相成，融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。能源互联是当下技术发展的趋势，借助能源互联可以实现优势互补、资源的高效配置。本文从电力物联网技术角度，浅析了电网物联网的层次模型，并从网络层次模型分析了对应的关键技术，为后续进一步了解能源互联网提供概念准备。

参考文献

[1] 欧海清，曾令康，李祥珍，et al.电力物联网概述及发展现状[J].数字通信，2012，39（5）：62-64.

[2] 汪洋，苏斌，赵宏波.电力物联网的理念和发展趋势[J].电信科学，2010（S3）：9-14.

[3] 荆孟春，王继业，程志华，等.电力物联网传感器信息模型研究与应用[J].电网技术，2014，38（2）：532-537.

[4] 江华，孙圆圆.电力物联网技术的应用[J].宁夏电力，2014（2）：51-55.

[5] 夏冰.关于电力物联网信息模型及通信协议的设计要点分析[J].通信电源技术，2016，33（3）：119-120.

[6] 王金峰，王进.电力物联网的数据采集系统及其网络[J].科技风，2012（18）：59.