面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)探究

李璐　史小龍

【摘 要】進(jìn)入新時(shí)代以來，智能化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并在社會(huì)各領(lǐng)域表現(xiàn)出了積極的應(yīng)用價(jià)值。在電力行業(yè)領(lǐng)域，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，智能電網(wǎng)能夠大大提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，以及供電管理的科學(xué)性。在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是非常重要的一環(huán)，這也是保證智能電網(wǎng)順暢運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文中就將針對(duì)面向智能電網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的關(guān)鍵要點(diǎn)展開研究。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；建設(shè)；電力物聯(lián)網(wǎng)；架構(gòu)

引言

智能電網(wǎng)的功能優(yōu)勢(shì)主要在于提高電網(wǎng)運(yùn)行及管理的自動(dòng)化、智能化水平，減少對(duì)人工操作的依賴，同時(shí)實(shí)現(xiàn)全天候不間斷的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，保證電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。電力物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)中全面覆蓋的大量終端設(shè)備，高度互聯(lián)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，以及強(qiáng)大的核心管理系統(tǒng)緊密聯(lián)合起來，強(qiáng)化電力部門對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)，以及電網(wǎng)運(yùn)行各環(huán)節(jié)的全面把控，以此來保證電網(wǎng)運(yùn)行、管理的有效性，并確保電力供應(yīng)的質(zhì)量。加強(qiáng)電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的研究，也是推進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的必然選擇。

1 面向智能電網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)的功能架構(gòu)

1.1 智能監(jiān)控功能架構(gòu)

電力供應(yīng)與傳輸是電網(wǎng)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，以往的電網(wǎng)系統(tǒng)在對(duì)電力供應(yīng)和傳輸情況的監(jiān)控上存在很大不足，監(jiān)控的實(shí)時(shí)性與動(dòng)態(tài)性很難保證，這也導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行中的一系列故障隱患無法及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，并有效處理，導(dǎo)致電網(wǎng)故障發(fā)生率較高。面向智能電網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能架構(gòu)中，建設(shè)有智能監(jiān)控功能模塊，基于該模塊的處理系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中供電設(shè)備、變電設(shè)備、輸電線路運(yùn)行的異常數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析電網(wǎng)各部分存在的故障與隱患，快速診斷故障原因，以此來有效提升電網(wǎng)管理維護(hù)的水平，減少電網(wǎng)故障的發(fā)生率，提高供電質(zhì)量。

1.2 智能信息采集功能架構(gòu)

智能電網(wǎng)的智能化優(yōu)勢(shì)發(fā)揮需要以大量的數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)，既包括電網(wǎng)內(nèi)部各類運(yùn)行信息的采集與分析，以及管理信息的有效交互，也包括用戶用電信息的采集和傳輸。其中電網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)行信息的采集主要依靠融合性信息管理平臺(tái)的搭建來實(shí)現(xiàn)，在平臺(tái)內(nèi)對(duì)相關(guān)任務(wù)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，使物聯(lián)網(wǎng)覆蓋電網(wǎng)運(yùn)行的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，聯(lián)接電網(wǎng)內(nèi)部各部門，提高各部門信息向中心管理系統(tǒng)傳遞的效率，實(shí)現(xiàn)充分的信息交互與共享，提高電網(wǎng)管理的整體協(xié)調(diào)性。主要依靠用戶終端的智能傳感器、RFID標(biāo)簽、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)智能化的遠(yuǎn)程信息采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及信息的無線傳輸，這樣就能夠大大提高用電計(jì)費(fèi)、電表抄錄、用電數(shù)據(jù)反饋等工作的效率，并避免了人工操作可能導(dǎo)致的誤抄、誤報(bào)、數(shù)據(jù)錯(cuò)錄等問題的出現(xiàn)。

1.3 信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)是電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能發(fā)揮的基礎(chǔ)，也是保證電網(wǎng)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間信息交互的關(guān)鍵。電力物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)主要由接入網(wǎng)與核心網(wǎng)兩大部分組成。其中核心網(wǎng)是處于電力系統(tǒng)核心位置，負(fù)責(zé)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行管理與調(diào)度的中心網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)通過不同方式與核心網(wǎng)對(duì)接，將網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備所采集的各類信息回傳至核心網(wǎng)，由核心網(wǎng)通過中心管理系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，并存儲(chǔ)至中心數(shù)據(jù)庫，接入網(wǎng)按照傳輸信息的安全級(jí)別與數(shù)據(jù)類型分為電力接入專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)，兩者在接入方式上還存在一定差異。電力接入專網(wǎng)主要通過電力光纖接入與寬帶無線接入兩種方式與核心網(wǎng)對(duì)接，其數(shù)據(jù)傳輸安全性較高。互聯(lián)網(wǎng)則是通過以太網(wǎng)、ADSL、xPON、3G網(wǎng)絡(luò)等與核心網(wǎng)絡(luò)對(duì)接，互聯(lián)網(wǎng)接入過程中還需要進(jìn)行嚴(yán)格的安全防護(hù)，以保證信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

2 面向智能電網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)

2.1 信息采集環(huán)節(jié)的安全架構(gòu)

信息采集主要是依靠電力物聯(lián)網(wǎng)中大量感知終端的功能發(fā)揮實(shí)現(xiàn)的，在信息采集環(huán)節(jié)主要的安全隱患包括對(duì)終端設(shè)備的攻擊與破壞、對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的攔截、竊取與篡改等，這些都可能導(dǎo)致用戶個(gè)人信息、電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)等重要信息資源丟失、泄露或失真，給電網(wǎng)管理與電費(fèi)收繳造成負(fù)面影響。因此，在電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，對(duì)信息采集環(huán)節(jié)的安全架構(gòu)也需要給與高度重視。電力部門可以加快對(duì)終端感知設(shè)備自防護(hù)性能的研發(fā)，提高終端感知設(shè)備抵御外部惡意攻擊、非法接入的能力。此外，還可以利用獨(dú)立的專用網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備采集原始數(shù)據(jù)直接上傳至云端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，在出現(xiàn)數(shù)據(jù)副本信息不一致情況下，與云端數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，辨別數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，防范?shù)據(jù)被篡改所導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)節(jié)的安全架構(gòu)

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)成為全球關(guān)注的安全主題，在智能電網(wǎng)建設(shè)中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的防范也是非常關(guān)鍵的。智能電網(wǎng)建設(shè)中的網(wǎng)絡(luò)安全問題大多發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)節(jié)，其中較為典型的如DOS攻擊，即通過木馬病毒、非法技術(shù)入侵等手段針對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中存在的漏洞或缺陷進(jìn)行攻擊，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拒絕服務(wù)，或通過耗盡目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的資源，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)砣鵁o法運(yùn)行，使網(wǎng)絡(luò)及接入的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)陷入癱瘓。對(duì)于電力物聯(lián)網(wǎng)而言，一旦受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，就可能導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸通道被完全占用，電網(wǎng)終端傳感器所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息則無法及時(shí)傳輸?shù)诫娏诵木W(wǎng)的管理系統(tǒng)中，還可能導(dǎo)致部分信息因網(wǎng)絡(luò)故障而丟失，給電網(wǎng)正常運(yùn)行造成威脅。同時(shí)，電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層因受到DOS攻擊而拒絕服務(wù)，還可能導(dǎo)致電網(wǎng)管理中心所發(fā)布的指令不能及時(shí)傳輸?shù)浇K端設(shè)備，導(dǎo)致智能化管理失效，還可能造成一系列供電安全事故的發(fā)生。

3 結(jié)語：

電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)需要充分考慮智能電網(wǎng)建設(shè)的需求，從系統(tǒng)監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)戎饕δ苄枨笄腥?，完善?gòu)建智能監(jiān)控全面覆蓋、信息數(shù)據(jù)高效采集、傳輸網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定的電力物聯(lián)網(wǎng)功能框架，同時(shí)加強(qiáng)信息采集環(huán)節(jié)及網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)節(jié)的安全架構(gòu)，保證電網(wǎng)運(yùn)行的整體安全性，從而更好的發(fā)揮智能電網(wǎng)的功能優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)向現(xiàn)代化、信息化、智能化的方向不斷發(fā)展。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司巴州供電公司）