泛在电力物联网发展建议及关键技术展望探讨

陈源兴

厦门电力勘察设计院有限公司，福建 厦门 361000

国家电网公司在全面推进“三型两网”建设的同时，公司也面临着严峻的形势。首先新能源高比例接入系统、电力智能化和潮流多向等对电网运行产生直接的影响，严重时甚至会导致电网开关、电网崩溃，传统电网设备运维方式无法支撑现代电网管理要求；其次，由于供电侧和售电侧放开，打破了传统电网的垄断地位，随着企业增加，市场竞争也日趋激烈，企业如何保持良好发展是值得深思的；最后，社会快速发展，迫使电力行业改革以适应当前局势，新技术的研发和使用对传统电力也带来巨大挑战。而建设泛在电力物联网为提高电力系统运行水平、电网资产运营效率开辟了一条新路，同时也可以充分发挥电网优势，从而保持战略主动。

1 泛在电力物联网的含义

泛在电力物联网通俗地来讲就是建立一个统一的数据池，一次性采集或者录入电网各个环节的数据，然后开展数据转换和整合贯通，统一数据调用和服务接口标准，实现所有数据的共享和共用。好处就是对内可以解决公司内部数据的专业壁垒，对外则是为政府行业、外部企业、用电客户等提供各种各样的服务[1]。

泛在电力物联网主要包括应用、平台、网络、感知4 个方面，充分利用现代信息技术、先进通信技术，解决了数据采集难、传输慢等问题，实现电力系统各个环节的万物互联、人机交互，达到质效提升和融通发展。

2 泛在电力物联网的发展建议

泛在电力物联网建设包括 6 个方面，如图1 所示：

图1 电力物联网建设

2.1 打造数据共享服务

传统的大数据思维是从抽样推断全部样品的特性，显而易见的是抽样数据“失之毫厘谬以千里”，以及数据预处理的误差也直接影响真实结果。然而，大数据思维可以有效解决这些问题，它是全样思维、容错思维和相关思维的基础上建立的数据共享，处理对象是全部数据而不是抽样数据，可避免采样不合理造成的预测偏差，它还能使算法更加简便、算法结果更有效，使得分析结果最接近客观事实。基于数据技术，以数据为中心，借助算法和模型，全面开发和挖掘数据价值，实现数据业务化。统一数据调用和服务接口标准，提供设备状态评价。通过明细数据集、统计数据、数据分析结果、权威指数发布，再进行内外部数据融合，从而实现数据共享的目标。

2.2 打造“国网芯”

核心产品是智能芯片，一种低功能嵌入式CPU 内核，嵌入式AI 多级互联异构多核片系统架构，电力高速无线本地通信芯片等。主要技术包括智能传感及智能终端、“空天地”一体化通信网络、物联网平台、网络信息安全和人工智能。

打造泛在电力物联网系列“国网芯”，制定泛在电力物联网关键技术研究框架，完成技术攻关和新兴技术研究开发，形成协同创新体系，打造物联管理平台、企业中台、能源服务器、“三站合一”成套设备等核心产品，从而推动基于“国网芯”的研发应用。

2.3 提升客户服务水平

传统物资采购模式中下单采购、申请安装、申请接电是分步办理的，存在个人信息多次提交、业务办理多次申请、进度多渠道跟踪、服务响应效率低、客户体验差等问题。如果开展物联网建设，可以有效减缓上述问题，客户只需在国网APP 上一次申请，即可享受一条龙服务。还可以根据用电数据绘制用电曲线，推测全年波峰波谷时段，基于时空电力数据、宏观经济数据、企业经营数据等内部和外部数据的有效结合，利用数据技术构建电力经济指数，描绘未来的经济运行状况，提前反映未来经济趋势，不仅可以对行业提供有效预警，还能支持产业结构优化调整，及时削峰填谷，更好地提升客户服务水平。

2.4 提升电网运行效率

基于数据支撑和自动测报系统，构建大数据灾情预警新模式，大力提升数据监测精度，显著提升电网经济运行水平，同时增强电网的应急速度，以便及时恢复重要负荷的供电。建立完善系统自动研判分析功能，提高故障自动分析能力，自动派发抢修任务工单，再强化业务报送流程，提升抢修速度。某省率先应用新技术，充分融合营销、设备、调度大数据等，通过挖掘数据价值，利用电网拓补关系逐级研判变电、配电、线路停运状态，解决配电自动化暂未覆盖区域内设备停运无法准确掌握的难题，为电网装上了“眼睛”，实现电网状态主动感知、运行检修智能决策和运营服务主动管控，自应用技术当年，所管辖线路停电时长下降36%，报修投诉下降38%，故障自发生自到达时间平均缩短18 分钟，故障平均抢修时长也相应下降40%。

3 泛在电力物联网关键技术展望

为了更好地推进泛在电力物联网的建设，结合当前实际，应当着重研究以下关键技术。

3.1 智能传感及智能终端技术

要想发展泛在电力物联网，首先要掌握智能传感和智能终端技术。然而，智能传感和智能终端技术的实现基于大数据，所以数据采集和共享技术是发展电力物联网尤为重要的一环。

众所周知，现在电网设备采购于不同厂家，设备各异，多套电力系统无法共享，采集数据较少，无法实时反馈技术问题。而基于智能传感及智能终端技术可以很好地解决这一难题，其中数据采集组件用于对电网的多个不同的设备进行各项电网数据的采集；数据分析组件用于通过智能配变终端对采集的电网数据进行统计分析，得到分析结果；决策控制组件用于根据分析结果，通过深度学习网络对电网进行控制。

3.2 一体化通信网络技术

从技术发展上看，网络通信先后经历了模拟、数字、互联网和移动互联网这几个阶段，而电力物联网就是将电力网络和IT 结合起来，实时采集传输数据，并进行集中分析和处理，是一种更可靠、更安全的通信手段。所以要想更好地实现电力物联网，就必须对通信需求提出高标准的要求，采用合理的协议和标准，解决好从发电、输电、变电、配电、调度等各个环节的数据传输，使得电力通信网能满足电力物联网的建设需求。

3.3 人工智能技术

智能电网将电力网络和IT 有机结合，利用传感器实现数据实时采集、处理，通过IT 手段监控、分析和统计这些数据，贯穿发电、输电、配电、用电、调度和通信全过程，从而对电网进行智能和自动化的控制[2]。

智能发电是在发电侧进行控制，以自动化、数字化、信息化为基础，以大数据、物联网、云计算等为平台，综合智能传感技术、智能控制技术、智能管理和决策等技术，形成一种自适应、自恢复、自组织的智能发电模式，从而实现低碳高效的生产目标[3]。

智能输电主要涉及的是输电线路状态监测技术，该技术可以准确掌握所有输电线路的运行工况并加以实时监控。还包含决策分析和GIS 等平台，强调的是阻塞管理和降低大规模停运风险。

智能变电站分为过程层、间隔层和站控层，过程层的一次设备为智能化设备，采用电子式或光电式互感器，站控层高度集成，三层之间通过光纤以太网传输信号。例如，PASS 模块采用HGIS 组合电器，将断路器、隔离开关、电流互感器合一起集合成一个PASS 模块，可以极大减少设备占用空间。

智能配电主要是通过数据化改造，把需要监控的用电设备、配电线路全部用传感器或通信的方式抓取其开关状态、运行时电流、电压、温度等信息，便于监控分析，从而实现配电自动化，建立以馈线自动化为主的实时应用系统[4]。通过抓取的数据，根据线路的容量进行匹配，计算线路是否过负荷运行，及时调整供电侧的运行方式，再根据历史运行数据，输入需要的容量，系统便自动计算出最优的接线方式[5]。智能配电具有免维护、主动上报故障信息、全生命周期管理、降低运维成本、提高运维水平的优势，更具经济价值。

4 结语

总之，我国能源互联网发展要始终坚持“坚强”与“智能”并重，使得泛在电力物联网与智能电网相互促进，共同发展。