1电力物联网的概念
电力物联网(IOT)是以电力系统为核心,结合现代通信技术和人工智能的复杂系统。
电力物联网是物联网在电力行业的具体体现和应用。设备通过电力物联网与发电企业、电网公司、电力供应商、电力用户连接,实现数据共享,发挥电网平台和枢纽作用,为电力行业和更多市场主体提供价值服务,创造发展机遇。
电力物联网充分利用人工智能、大数据和现代通信技术,实现电力系统各方面所有事物的人机交互和互联互通,保证更实时、更全面的状态感知、更高效、更准确的信息处理和更灵活、更便捷的应用。传感层的智能传感器将覆盖电力系统的所有环节甚至部件,规模更大,数据更全面,信息更准确;随着5G通信技术的发展和应用,传输层具有更高的数据传输效率,满足海量测量的需求;通过改变系统之间的烟囱架构,数据屏障将被突破,所有数据将在数据层得到统一管理。应用层为电力用户提供更加人性化、智能化的便捷服务,构建智能服务体系。
2电力物联网建设
2.1智能传感技术
目前,电力系统中使用的传感器数量和性能难以支持电力物联网的应用。传感器部署范围不足,安装数量有限,有效传感数据匮乏;传感量不能实时有效地反映设备的运行状态,传感技术有待进一步提高;在高温或强电磁环境下,传感器的使用寿命缩短,可靠性降低。
在现有的研究中,为了满足新一代电力系统传感器多参数、智能化、高精度和高可靠性的要求,可以采用基于微机电结构的传感器。这种传感器的特点是小型化、集成化、低成本、低功耗。
近年来研究的柔性传感器可以用来解决自供能和自冷却问题。为了满足电力物联网的建设要求,充分考虑电力传感的具体需求,将传感数据与人工智能技术相结合,在电力系统中使用更多高精度、微型智能传感器,加强宽带、高频响应、多参数专用传感器的研发,实现电力物联网背景下智能传感技术的价值。
2.2智能芯片
近年来,能源互联网发展迅速,现代信息通信、人工智能等现代技术已经渗透到电力系统的各个环节。电力物联网的云、管、边、端的发展离不开智能芯片的研究和应用,芯片技术已经成为保证电网安全高效运行的关键技术。
当大量设备接入电网时,必然会产生测量、控制、保护、监测等海量数据,信息的传输和存储会更加复杂。借助智能芯片构造,微型智能传感器和智能终端可以高
准确高效地完成设备信息采集和传输、云海量数据计算、边缘计算。随着电力物联网建设的深入,电力智能将逐步扩展到家庭、企业和城市,最终实现物联网。上亿用户的接入将带来集成电路应用数量的指数级增长。
2.3现代通信技术
通信技术是电力物联网的核心技术之一,是实现物联网的基本组成部分。电力物联网可以通过不同类型的通信网络互联。5G通信的最新发展有五个基本特征:高速、大容量、高可靠性、低延迟、低能耗,符合电力系统的基本需求。5G网络切片技术可以为不同的服务分配网络资源,灵活提供定制服务,更好地满足未来电网资产实时状态监测、移动多媒体巡检、全息全景实时监控等业务需求。
5G通信技术为电力物联网的发展提供了更好的无线通信解决方案,促进了电网的高质量发展。5G通信将在物联网、精确控制、海量测量、宽带通信、高效计算等五个方面得到广泛应用。
2.4网络信息安全
电力物联网的核心是海量数据在电力系统中的应用。数据采集必须通过通信系统传输到统一的平台,然后才能对数据进行处理和分析。可信数据是共享和共享的基本条件,对保证网络安全至关重要。
随着终端类型的多样化、分布的广泛性和业务应用的复杂性,电力物联网的访问和访问控制机制变得复杂多样,尤其是云存储技术的应用带来的跨域资源安全访问问题。因此,有必要研究轻量级、高安全性的终端可信访问方法和数据可信认证技术。海量传感技术在采集、传输、存储和使用过程中容易受到攻击,导致数据不可靠和不可信的风险。因此,有必要在考虑实时性、存储空间和实施成本的前提下,研究电力大数据安全防护技术。
2.5物联网平台
目前,国内物联网行业已经升级,各领域物联网平台建设在实践中如雨后春笋般涌现,如阿里巴巴的云
链接物联网平台、百度智能云百度天宫平台、中国移动OneNET物联网平台等。推进电力物联网建设,需要全方位对电网运行状态和客户用电量进行实时监测、预警和分析,生成大容量、多类型的海量数据。综合数据平台必须能够实时处理各种数据插入和查询请求,提高电网运行效率,提高数据插入和查询性能,降低电网运行成本,支持边缘计算和云计算的边缘协作,具备风光预测、电力系统故障诊断等人工智能能力。
3电力物联网的应用
3.1提高电网安全经济运行水平
目前,我国电网存在电网结构不合理、调节能力不足、能源分布不均等问题。随着物联网技术的发展,这些问题将得到有效解决,以保证电力系统各个环节的安全稳定运行。在系统规划建设层面,根据准确的监测数据和计算,指导线路和设备的布置,根据负荷平衡和电压分析,确定电网的接线方式和变压器、电容器等设备的容量;配电网运行时,采用新型智能传感器作为采集系统的智能终端,提高通信、保护等二次设备的智能性和感知性,从而提高输配电环节的可靠性;发展设备状态自动诊断技术,实施先进的数据传输处理和判断,建设先进的智能电网;在资产运营维护方面,根据准确的实时运营数据,分析设备运营老化情况,制定合理的维护管理策略。
3.2促进绿色能源消费,实现能源转型目标
优质能源供应促进优质经济发展。目前我国风电、光电子等绿色能源占比相对较低,弃风弃光现象也有一定程度的存在。面向高效、低成本、低碳化的现代能源体系,电力物联网建设可以提高绿色能源消费水平,激发新能源市场活力,促进产业快速发展,是实现能源转型目标的必要手段。其内容主要包括以下几个方面:利用智能传感技术、通信技术和互联网技术,实现电力系统基础设备与实时准确信息的集成,对接入设备进行实时监控,保证电力系统的灵活性;借助人工智能、大数据等现代技术,实现调度控制方式上的分布式自治与广域协调相结合,提高新能源消耗水平,将新能源转化为稳定可靠的电力;采用市场手段鼓励用户参与新能源消费,利用机器学习、人工智能等多维分析预测技术,分析新能源输出与其他类型电源和电网条件的匹配关系,更有效地管理新能源发电能力。
3.3提高综合能源服务的价值
作为市场化的企业,综合能源服务的本质是为客户创造最大的综合能源价值。
综合能源服务和电力物联网的融合是业务发展和数据融合的物理载体,综合能源服务具有非常丰富的电力物联网场景。基于电力物联网提供的充足有效的信息资源和数据支撑,新时期综合能源服务业务将出现四大新趋势:提质增效、互联共享、技术创新和生态共建。
结束语:电力物联网作为能源生态系统的重要组成部分,可以为综合能源服务提供有效支持。通过能源互联网,将形成以电力为中心的多能源感知、互联共享的能源平台,为用户提供更好的综合能源服务。综合能源服务采用的集中管理模式符合电力物联网的目标,运营更高效。随着城市化进程的加快,城市综合体、商业中心等大量高密度建筑需要更加专业的综合能源服务。借助电力物联网的海量大数据分析和先进技术的支持,综合能源服务能够真正从设计、建设、运营管理等方面改变能耗现状,实现运营过程中的建筑节能减排。综合能源服务“生态系统”的建设需要“互联共享”云平台的支撑。要互联互通,共享共享,通过各种能源的相互转化和优化配置,实现整个综合能源服务生态系统的增值。
参考文献:
[1]倪旻.数据采集、传输与安全是支撑泛在电力物联网发展的关键技术[N].国家电网报,2019-05-09.
[2]杨勇平,李晓恩,王宁玲,等.基于电站监测系统时间尺度冗余性的数据协调方法[J].华北电力大学学报(自然科学版),2018,45(3):67-73.