淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的接入網(wǎng)技術(shù)

李瀟博

摘要：智能變電站是建設(shè)運(yùn)營好堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)。闡述了智能變電站的概念、結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)，討論了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征及其體系架構(gòu)，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站的應(yīng)用場景，基于調(diào)研和實(shí)踐提出了在故障診斷、在線監(jiān)測、智能運(yùn)維、安防監(jiān)控等方面的具體應(yīng)用方案，并對未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);接入網(wǎng);技術(shù)

引言

以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算作為代表的新興技術(shù)在給人們的生活帶來極大的便利性，但也帶來了一定程度的安全風(fēng)險(xiǎn)。國家電網(wǎng)公司屬于國有特大型企業(yè)，因此電力物聯(lián)網(wǎng)的安全與國家能源安全問題息息相關(guān)。

1泛電力行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)的概念

電力物聯(lián)網(wǎng)。在我國電力行業(yè)人才的不斷努力下，我國的電力行業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合技術(shù)有了質(zhì)的提升。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠幫助工作人員感知基礎(chǔ)電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的有效控制。物聯(lián)網(wǎng)能夠讓人、物之間產(chǎn)生聯(lián)系，在不同的位置提供不同的作用，形成控制網(wǎng)，用以聯(lián)系物體、人員的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)實(shí)體互動(dòng)和互助，實(shí)現(xiàn)高度協(xié)同與集體控制。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)2018年發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱》提出電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，即任何地點(diǎn)、任何人、任何物、任何時(shí)間都可以進(jìn)行連接和交互，也稱：“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是電力行業(yè)的具體表現(xiàn)?！蔽锫?lián)網(wǎng)使人與物、物與物之間具有較高的感知能力和交互能力，共享數(shù)據(jù)，產(chǎn)生互聯(lián)[1]。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站中的應(yīng)用及展望

多種能源的接入給智能變電站帶來很大挑戰(zhàn)，在以上討論的基礎(chǔ)上，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站的初步應(yīng)用場景規(guī)劃。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)感知層通過傳感器（環(huán)境類、安防類、運(yùn)行類、標(biāo)識(shí)類等）等智能采集設(shè)備收集數(shù)據(jù)，然后通過ZigBee/LoRa/藍(lán)牙等先進(jìn)通信技術(shù)與感知傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;網(wǎng)絡(luò)層通過無線通信將數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)層，并利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和邊緣計(jì)算等技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、挖掘和共享;應(yīng)用層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站中的應(yīng)用，如初步實(shí)現(xiàn)故障診斷、智能運(yùn)維、安防監(jiān)控、設(shè)備管理等。此外，應(yīng)該將其能夠感知到的各種大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以此實(shí)現(xiàn)高精密復(fù)合分布和預(yù)測模型的建立，并通過邊緣計(jì)算技術(shù)提升配電網(wǎng)在不穩(wěn)定環(huán)境中運(yùn)行的彈性。另外，可以應(yīng)用當(dāng)今的云計(jì)算技術(shù)分析各種的異質(zhì)能源，并使其得到合理利用[2]。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中的主要技術(shù)

3.1統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息模型

當(dāng)前技術(shù)背景下的電力物聯(lián)網(wǎng)感知層主要由各類傳感器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、識(shí)別以及匯編的，且由于當(dāng)前科技發(fā)展，市場上的傳感器種類繁多，且由于各類傳感器間的標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)等表達(dá)形式皆不相同，進(jìn)而導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)備更換具有一定的難度，且為其相關(guān)軟件開發(fā)提出了更高的要求;物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換和新聞已便是尋址以及命名，且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及運(yùn)用，這個(gè)問題愈加變得重要。為了提升電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)交換效率，應(yīng)當(dāng)建設(shè)統(tǒng)一的電力物聯(lián)網(wǎng)信息模型，從而使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸更加具有效率性。

3.2應(yīng)用于平臺(tái)層的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用。因?yàn)榻柚诜涸诟兄@得的數(shù)據(jù)有著多源化、異構(gòu)化和冗余化的特征，所以在進(jìn)行前置處理的過程中，一定要對數(shù)據(jù)融合技術(shù)加以合理應(yīng)用，以有效保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和安全性。其次，應(yīng)該合理應(yīng)用數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，通過這些技術(shù)，實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新與存儲(chǔ)。在具體的應(yīng)用過程中，可以將Hadoop（由Apache基金會(huì)所開發(fā)的分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)）平臺(tái)中的數(shù)據(jù)壓縮法作為基礎(chǔ)，通過NoSQL（非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫）技術(shù)進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)的分布式儲(chǔ)存和管理。

3.3異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互操作行和無縫融合技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中接觸到的感知對象并不相同，被感知的對象呈現(xiàn)的特性也呈現(xiàn)差異。由于傳感設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中涉及類型比較豐富，同時(shí)伴隨多樣化特征。根據(jù)所處環(huán)境的不同，平臺(tái)可以針對不同類型的標(biāo)志技術(shù)或通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)互操作性和無縫技術(shù)融合，效果差異性十分明顯。如果將電力物聯(lián)網(wǎng)看作一個(gè)具有典型特征的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)化會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在鏈接時(shí)出現(xiàn)明顯的復(fù)雜特征。在實(shí)際運(yùn)用過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，可以根據(jù)不同要求，按照不同的連接方式進(jìn)行操作。在構(gòu)建電力系統(tǒng)的過程中，只要保證其安全性和穩(wěn)定性，就能夠滿足人們生活中對電力資源的基本需求。但是，對電力系統(tǒng)而言，想要保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要有效落實(shí)電力物聯(lián)網(wǎng)的每一環(huán)節(jié)，在感知傳遞、最終處理等方面提前做好準(zhǔn)備，有效實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互操作性和無縫融合技術(shù)[3]。

3.4網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

電力系統(tǒng)在發(fā)展過程中保證運(yùn)行的安全性關(guān)系著電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。建立物聯(lián)網(wǎng)的過程中，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全性，需要采取有針對的措施，保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中的網(wǎng)絡(luò)安全和隱私安全。泛在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營和發(fā)展過程中會(huì)不斷滲透新鮮事物，這些新鮮事物的數(shù)量龐大，具有多樣化動(dòng)態(tài)化特征，會(huì)削減互聯(lián)網(wǎng)安全性，易造成隱私的泄露，導(dǎo)致維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全成本較高，復(fù)雜性加強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)值得研究人員繼續(xù)深究。

3.5電力物聯(lián)網(wǎng)的通信方案

第一，以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)（1）SDH網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀。在利用同步數(shù)字傳輸體系（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組建時(shí)，可利用骨干節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)光纖的100%覆蓋。同時(shí)隨著技術(shù)以及設(shè)備的不斷深入，當(dāng)前可實(shí)現(xiàn)10G核心層以及2.5G的接入層，以及各類互聯(lián)網(wǎng)接口的靈活轉(zhuǎn)入，網(wǎng)絡(luò)覆蓋已能夠滿足當(dāng)前時(shí)期的任何智能電網(wǎng)匯聚需求。（2）配電通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀。當(dāng)前的多數(shù)供電企業(yè)10kV配電通信網(wǎng)絡(luò)基本使用的一臺(tái)網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的組網(wǎng)，且網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋權(quán)工作各個(gè)重要網(wǎng)柜、開閉所等節(jié)點(diǎn)，并在各個(gè)節(jié)點(diǎn)與IP進(jìn)行對接，從而實(shí)現(xiàn)各類IP業(yè)務(wù)的負(fù)載。第二，電力物聯(lián)網(wǎng)接入方式選擇一般供電企業(yè)的SDH骨干環(huán)網(wǎng)以及配電通信的管代基本能夠滿足各類業(yè)務(wù)的接入，因此能夠符合電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的“即插即用”需求[4]。

3.6設(shè)備溫度類在線智能監(jiān)測應(yīng)用

變電站中設(shè)備的溫度是非常重要的一個(gè)參數(shù)，若溫度過高，可能會(huì)影響設(shè)備的工作性能甚至燒毀設(shè)備，因此對溫度的檢測很有必要。在變電站中，電纜接頭、閘刀觸點(diǎn)、開關(guān)觸點(diǎn)、消弧線圈、電容器等關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)處可能會(huì)因?yàn)檫^載、緊固松動(dòng)、散熱不良等原因?qū)е掳l(fā)熱，從而引發(fā)設(shè)備故障。對主要設(shè)備可安裝智能無線溫度傳感器，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，采集數(shù)據(jù)后將信息實(shí)時(shí)發(fā)送后臺(tái)進(jìn)行海量數(shù)據(jù)處理，若溫度數(shù)據(jù)超過設(shè)定閾值，直接發(fā)出預(yù)警信號(hào)。如對開關(guān)柜的溫度監(jiān)測，可采用超高頻溫度讀卡器對超高頻溫度標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，該超高頻溫度標(biāo)簽集成了射頻識(shí)別和傳感功能，既可以測量溫度也能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，且具有小型化的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)束語

綜上所述，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層組建，能夠有效的使基站與分站控制器間的數(shù)據(jù)信息傳輸以及組網(wǎng)的簡化，同時(shí)便于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，并能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)借助各類的傳感設(shè)備能夠有效的對供電網(wǎng)路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，進(jìn)而為各類新型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用奠定夯實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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