泛在电力物联网建设中的关键技术探讨

吴昊 吴丽莎 占永红 邵云蛟 许侠

【摘要】    泛在电力物联网的建设是电网转型的重要战略支柱，成功的建设和运营电力物联网将大幅提高电网的电能传输安全性和供电的安全性。在建设过程中结合各学科的发展情况开发适应的新技术是提高泛在电力物联网建设的关键，主要有通讯编码和规约的统一，复杂电磁干扰环境下的新型智能仪表开发，新型故障诊断技术以及适应电力物联网的数据挖掘技术，这些关键技术的成功开发和应用將会更加有效的保证泛在电力物联网的建设和运营。

【关键词】    泛在电力物联网    故障诊断  关键技术

物联系网的基本定义时通过各种信息系统如：因特网、广电网及通讯网，将可单独寻址的物体实现互相连接，互相通讯的网络。物联网的技术体系包括设备编码、识别、通信、传感和加密解密等。在智能电网的建设中电力物联网的主要架构有四层，感知层、传输层、平台层和应用层。

一、泛在电力物联网基本概念

国网在深化研究总结电力物联网的建设经验的基础上，提出了泛在电力物联网的概念，它的架构跟电力物联网基本一致，主要针对电力系统中的各个环节，充分应用现代信息科学的新技术如移动互联网，AI，5G实现电力系统运行状态全面感知，数据高速处理，人机交互方便简洁，底层应用响应速度快的智慧型的服务系统。泛在电力物联网的感知层其传感器装备规模更大，覆盖了电力系统的发电、输电、配电、储能和用能等各个环节中的设备及元件，其状态监测数据更加详实。在传输层融入了第五代通讯技术大幅提高了各种数据的传输速率优化了其传输方式。在数据层广泛应用大数据技术实现数据统一管理。在平台层各种AI技术得到广泛应用，在应用层大力采用数据挖掘技术和各种人工智能技术充分向用户提供优质服务，同时深入的发掘泛在电力物联网的数据价值。

二、泛在电力物联网中的关键技术

2.1通讯技术

由于泛在电力物联网应用于电网的全环节，电网的发输配储用各环节设备多元件多，各种智能设备的应用将大大提高泛在电力物联网的智能化程度，如要将电力物联网中的各种设备联系在一起，需要融入泛在电力物联网的各对象拥有统一的标识和语义以及数据表达格式同时统一通讯接口，以减少泛在电力物联网的开发和建设运行维护的难度。同时为了解决物联网中各种元件生产厂家众多，地址编码可能会出现冲突的问题，开发统一的地址编码器规则，并让元件生产厂家依照分配的地址段生产元件可有效的解决地址冲突问题，或者时在元件开发的过程中其智能元件可按规约设定对应的逻辑地址。统一数据帧的格式使智能元件在所传输的数据能被中控设备准确接收，统一编解码规则可加快中控设备的数据处理效率。统一的数据编码和规约是泛在电力物联网建设过程中的关键技术之一。

2.2智能仪表技术

随着材料，机械，电子和信息技术等学科的不断突破，在泛在电力物联网建设过程中，其所需要的设备也将更多的结合相关学科的新工艺新技术，尤其是各种智能仪表的开发。结合现代通讯技术，各种基于5G的无线智能仪表将会在电力物联网建设领域得到大量应用。这类型的仪表需要解决的问题主要是在复杂电磁干扰环境下的数据有效测量及可靠传输问题。面对日益复杂的电网结构其对数据采集的有效性提出了更高的要求，应用新的检测原理，开发新的检测传感器也是电力物联网建设过程中的关键技术之一。

2.3故障诊断技术

作为两网基础的坚强智能电网的建设，其主干特高压网络的可靠性要求越来越高，其智能配电网的响应性也要求越来越高。在泛在电力物联网建设过程中，除了对电网全环节做到严密监控外，还要能够对网中的设备故障做到及时诊断，及时相应。这就要求其故障诊断技术应该对电网故障位置锁定快速，故障部位切除准确，利用各种人工智能技术如人工神经网络和专家系统等参与故障判断并给出维修建议，可有效的提高故障处置的效率。在电网状态检测过程中可利用现代信号处理技术如第二代小波分析技术，滤除电网设备运行过程中的干扰，及时发现电网设备出现的早期故障信号，可做到故障早发现早解决，既可以减少故障带来的损失也可以使故障处理更从容更加有计划性，对于电网中设备故障特征信号的提取也是泛在电力物联网中设备故障诊断关键技术之一。

2.4大数据挖掘技术

泛在电力物联网采集了大量的数据，针对这些数据分析其有用的价值，可以为能源调度优化，减少线路损耗，提高设备使用寿命打下基础。同时针对综合能源服务的数据挖掘，其与其他主体单位的共享共建还可以打开另一个盈利点为电网企业增加更多的收益。针对泛在电力物联网的大数据挖掘技术也是其建设运行过程中的关键技术之一。

总结：泛在电力物联网可将电网中的运行服务，电能供应和信息传递有机融合在一起。在建设过程中统一的数据编码和规约，适应复杂强干扰环境的智能传感器以及针对两网特点的故障诊断技术，针对电力物联网的大数据挖掘技术是建设过程中的关键技术，这些技术的开发将有效的保证泛在电力物联网的建设和运行。

参  考  文  献

[1]杨挺，翟峰，赵英杰，盆海波.泛在电力物联网释义与研究展望[J].电力系统自动化，2019（13）：9-20+53