泛在电力物联网的发展前景

泛在电力物联网的发展前景

史文娟

国网北京市电力公司 北京市 102100

摘要：近年来，随着社会的发展，我国的电力工程的发展也日新月异。电网输电规模的提升，分布式发电设备种类和数量、供电电网复杂程度有所增加，给传统供电电网形态造成了新的挑战。同时，人工智能技术发展也给电网运行方式及功能实现提供了新的机遇。将泛在物联网技术与电网建设相结合，构建泛在电力物联网是后续电力系统发展的重要方向。

关键词：泛在电力物联网；发展前景；优化措施

引言

随着泛在电力物联网全面开展，大量电力物联工程项目投产，为其深化发展奠定了坚实的支撑和保障。已建成的项目通过逐渐发挥综合效益，也为电网企业带来了更多可能的增值服务形式。例如：电动汽车、电力光纤到户、智能小区/园区等增值服务的迅速发展，丰富和便捷了居民生活。一方面，增值服务是智能电网发展到一定阶段的必然产物，不断完善的物联网技术及应用提供了物理基础；另一方面，随着社会发展和居民生活水平提高，用户对智能化、多样化的生活服务有了更高更多的需求。个性化的增值服务正是满足用户多样化需求的必然选择。对于企业来说，通过充分挖掘智能电网相关工程的应用潜力，可以提高资产利用率，增加营业收入，也利于降低企业的运营成本。

1泛在电力物联网含义

1.1定义

泛在物联网是指任何时间、地点、物体、人之间均可以进行信息交互，而泛在电力物联网指的是电力企业及设备、电网企业及设备、电力用户及设备等之间进行信息交互。泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体应用，其实质仍是共享信息传感设备和通信资源，打造具备自我感知、标识以及智能处理能力的实体，各个实体之间相互协同，形成相互感知、互相反馈机制，从而构建一个更为智能的电力生产、供电及生活体系。

1.2泛在电力物联网特征

泛在电力物联网可以实现不同系统的物理互联、空间互联、商业信息互联，具备泛在连接、全息感知、融合创新以及开放共享特征。其中，泛在连接是指通过移动网络或者电力专网将整个电力系统中的用户信息、设备、信息数据等进行全时空连接；全息感知指的是通过采用传感器、RFID标签对发电、输电、变电和用电等各个阶段涉及的设备、用户信息等进行动态获取；融合创新指的是通过用户信息、相关设备在空间及时间上动态交互，对内实现供电电网安全平稳运行，对外可以开拓电力市场，构建智慧能源服务平台，促进电力行业变革；开放共享指的是在信息化平台上通过智能技术实现对获取数据的共享、管理，提高数据挖掘能力和交互能力。

2泛在电力物联网的发展

2.1电力资产画像

电力企业由于自身担负着国民安全稳定用电的重要责任，故其维护的设备更新速度快，更加需要精细化管理。传统的资源管理大多依靠半手工方式对电网的运行数据进行归纳汇总，各台账报表之间缺乏统一地科学分析，故无法全方位呈现某一电气设备的运行特性，浪费了宝贵的数据资源。如何对各电气设备的多维数据进行智能分析、归纳和总结，形成电力资产画像模型，实现全设备的精细化管理，成为电网公司亟需解决的重要难题，而图数据技术的出现或许能克服这一难题。首先，供电公司在日常生产时，产生大量高价值的业务数据和运行数据，为了最大化发挥大数据的规模效应，需要利用人工智能算法，例如决策树、贝叶斯算法以及深度学习算法等，建立电力资产画像模型，而电气设备与相应的画像模型之间的对应关系应该通过图数据库技术来建立，这样可以提高匹配速度，使大规模关系查询功能得以实现。其次，随着泛在电力物联网建设地不断推进，电网中的孤岛区域越来越小，电网的整体化水平不断提升，网状效应越来越明显。图数据库技术对海量网状关联数据的价值挖掘和可视化呈现特别适合存储电力资产画像算法的输出结果，方便电力工作者监视电气设备，及时发现并定位潜在安全风险，保证高效精准决策。

2.2以分布式新能源为抓手的增值服务

风电、光伏发电等新能源蓬勃发展，在实现能源绿色替代的同时，也带来了电压波动、谐波等电能质量问题。售电侧放开背景下，电网企业可采取与新能源发电企业合作的运营模式，更好地消纳新能源的同时，协同保证优质供电。电网企业与分布式新能源企业合作，可为分布式能源在用户侧的发展带来新的动力。电网企业根据电网潮流变化和电能质量监测数据，发布分布式电源运行状态信息，在技术上为解决电能质量问题提供支持，参与分布式新能源咨询、安装、维护等，获得部分利润。新能源企业可通过电网企业掌握的用户资源，便捷地推广其产品和服务，以提高销售业绩。用户在充分利用绿色能源的同时，预防和减少电能质量的损失。电网企业、新能源企业、用户三方形成合力，推进绿色能源健康发展，保证优质供电。

2.3加强泛在电力物联网应用，拓展电力商品

传统的电力使用不再是电力营销服务的唯一商品，客户对电力商品的需求越来越多元，并且要求也越来越高，国网有必要积极拓展电力商品。在巩固电力使用商品的同时，国网可以从等多个方面拓展电力商品，如电动汽车智能车联网系统、智能家居系统、绿色物流生态链等。以智能家居系统为例，基于泛在电力物联网的智能家居系统，能够对用户家中的能量进行智能管理，同时也能实现智能电能计量、安全监测、远程操控等功能，甚至可以进行预设的智能用电决策、电网互动，不但能够有效降低用户用电量，对用户用电进行智能管理，还能充分保障智能家居环境的安全与稳定。

2.4打造智慧能源服务平台

我国的泛在电力物联网建设已经成为国家发展战略之一，预计于2021年初步建成并且投入应用。初期使用中，将会做到以下几点：①整个电力物联网可以基本实现业务协同。②初步达到物联管理基础性要求。③各级建设的智慧平台需要完成系统升级，以便可以支持泛在电力物联网正常融合与应用。2024年将会全面建成电力物联网，上述提到的业务协同需要正常进行，物联管理需要全部完善。公司级的智慧平台需要具有良好的应用效果，并且足以构成电力网络生态圈。应用智慧能源服务平台，做好区域内资源统筹，将传统企业以及新型企业全部规划到同一战线之下，建设光伏云网，合理应用终端边缘计算等技术，发展、完善、应用新型电力供应链，进而建成电力企业为主，政府、居民协调统一的能源圈。

2.5智能感知网络安全防护与免疫策略

泛在电力物联网感知层边界宽广，密集借用公网通道对外互联，无线/载波链路脆弱，网络拓扑动态变化更新频繁。网络建成后有数亿计末端节点完全暴露于外部环境，网络攻击者可能获得大量侵入机会。同时终端加密芯片计算能力、存储能力受限，对于当前各类终端使用的轻量级加密芯片和弱加密算法，暴力解密、侧信道攻击等方法可轻而易举攻入网络。目前接入网信息安全技术主要包括安全框架、消息认证技术、入侵检测技术、安全加密技术。安全加密方面，全量数据可采用同态加密方法，关键感知节点采用量子密钥分发方法，一些适应泛在物联网，具有低开销、高混淆特点的加密算法例如混沌加密算法、电气量标签加密算法、上下行分组加密算法也具有一定的研究价值。泛在电力物联网对网络入侵感知方面主要面临末端的纵向攻击威胁，攻击痕迹路径特征明显，可通过主动防御图模型和攻防博弈模型阻断纵向攻击链条。在末端采用电气量与环境量互校验、多节点联合控制方式，防止网络入侵操纵一次设备，造成危害。

结语

综上所述，本文论述的泛在电力物联网虽然目前建设仍然没有完成，但是从其技术应用角度而言，可以为电力建设提供新的发展方向。其不仅仅会融合应用人工智能技术，还会涉及到云技术等，最终构成的是一个高质量、高稳定、高效率的综合系统，可以从根本上提升电力生产与运行安全性，推动我国电力事业可持续发展。

参考文献

[1]吴克河，王继业，李为，等．面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究[J]．中国电机工程学报，2019，39(04)：966-979．