浅析边缘计算在泛在电力物联网中的重要作用

梁松 王亚真 任湘君

摘 要：在国家电网提出的“三型两网、世界一流”下的泛在电力物联网的发展中，边缘计算起着非常重要的作用，随着电网的迅速发展，分布式发电、储能、用户微网等复杂、难实时监控管理的情况会越来越严重，利用边缘计算就可以实现优化新能源管理，实时源荷预测和协调控制，实现分布式新能源的有序并网，同时快速推进清洁能源消纳和绿色能源转型。

关键词：泛在电力;边缘技术;分布式;边缘计算;区域性;物联网

国家电网有限公司在2019年工作会议上首次提出“三型两网、世界一流”的全新目标，泛在电力物联网建设目标浮出水面，相关建设的序幕也已正式拉开。

国家重点发展泛在电力物联网的目标是实现电力系统各环节万物互联、人机交互，形成具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。而就目前电网的运算和分析能力来看，其能力还十分欠缺。因此，国家电网公司就泛在电力物联网提出了“芯-端-边-网-云”的总体架构，其中的边就指的是通过部署边缘计算装置、分布式数据中心等，提升电网的整体计算能力。

一、边缘计算的概念

那么，什么是边缘计算呢？边缘计算在泛在电力物联网中处于何种重要作用呢？下面就以上问题展开阐述。

所谓边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，提供就近服务。依托各类应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

边缘计算技术的应用意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端，处理过程将在本地边缘计算层完成。可以大大提升处理效率，减轻云端的负荷。由于更加靠近用户，还可为用户提供更快的响应，将需求在边缘端解决。这样可以大大减少反应时间，在一些重大故障需要緊急处理的时候，反应快慢变得尤为重要！

边缘计算还可以根据现场进行个性化定制，针对不同的用户需求进行功能设计，针对用户的操作习惯制定流程。可以让每一个物联网应用更加切合实际！

二、边缘计算的重要作用

边缘计算在泛在电力物联网中的重要作用及优势可以通过其在电力系统的应用场景来体现。

在传统的电力计算中，各个电力终端采集到的数据将传输到主站统一集中处理。而在泛在电力物联网中，各种增长的电力终端设备和业务应用会产生海量的数据，这些数据传输和处理将给主站造成巨大的压力，且高时延和安全性也无法满足新业务形态的要求。而边缘计算就近用户侧提供服务，将大量的计算下放到执行端降低主站压力，满足实时数据的分析处理和低时延的业务要求，降低运维成本，提高系统效率。同时，边缘的智能化可以保证数据的安全，帮助电网规避风险。

比如，对输电线路实时监测，输电线路很多位于偏远地区，网络环境差、人工难以实时监控。用边缘计算设备对传感器、监控摄像头等数据直接分析，识别潜在威胁电网安全的物体，包括人、车、火和电击等，通过边缘计算最终只将需要进行预警的信息上传至云端，从而大幅降低通信带宽开销和计算延迟。

再比如，将边缘计算应用在低压故障主动研判上，低压故障主动研判由于涉及到大量的终端，传统集中到主站再进行信息处理的方式效率低下，实时性不高，难以达到预期的设计效果。那么在电网内采用基于边缘计算的设备进行区域性智能运检处理，则可以实现较好的实时性，从而获得更佳的用户体验。在实际应用中，把电能表及配变的运行信息及停复电上报事件，结合低压线路、配变、中压线路支线开关的状态信息，利用供电服务指挥系统智能研判功能，实现故障范围自动判定及时应对故障和风险，同时可降低运维成本，充分体现了边缘计算的重要性。

此外，边缘计算还可以普遍运用在低时延、受带宽限制、海量接入的场景中，比如应用于家庭能源网关、有序用电管理系统、实现配电变压台状态全面感知、低压故障主动研判、电力需求侧响应、分布式光伏“孤岛”预警、电动汽车有序充电及用户用能监测、非侵入式负荷监测等应用。

三、边缘计算的前景展望

边缘计算应用场景产业发展空间大，未来边缘计算将成为泛在电力物联网的关键技术。有关数据表明：目前国家电网已拥有庞大的联网设备规模与海量数据接入智能电表等各类终端5.4亿台，采集数据日增量超过60TB，覆盖全国约4.71亿客户的用电信息实现在线采集，车联网接入充电桩超过28万个。规划到2030年，接入系统的设备数量将达到20亿，整个泛在电力物联网有望成为接入设备最多的物联网生态圈，而其中40%-50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理和存储。

四、结语

面对未来，随着电网的迅速发展，分布式发电、储能、用户微网等复杂、难实时监控管理的情况会越来越严重，利用边缘计算就可以实现优化新能源管理，实时源荷预测和协调控制，实现分布式新能源的有序并网，同时快速推进清洁能源消纳和绿色能源转型。由此可见，边缘计算技术的应用在泛在电力物联网的整个发展过程中的作用是非常重要的。其应用的前景也是非常广阔的。

参考文献：

[1]许强，桂宁，万顺.智能变电站物联网综合管理系统的研究及应用[J].大众用电，2015（S2）.

[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）.

[3]李勋，龚庆武，乔卉.物联网在电力系统的应用展望[J].电力系统保护与控制，2010（22）.