1 电力物联网架构

感知层是智能电网实现其“智能”的基本条件，目标是实现“智能感知、边缘控制”。感知层具有超强的事物环境感知能力和智能性，通过保护自动化装置、电力仪表、传感器等二次设备、物联网技术实现对电力设施、基础设施、环境、建筑、安全等的监测和控制，为电网运行、物资管理、业务营销各类应用提供全面数据采集与感知，执行应用的反馈控制指令。

网络层是智能电网的“血管”通道，实时高速、可靠安全的连接应用平台与终端。电力通信网络应该是由大容量、高带宽、高可靠的光网络和全面覆盖的电力物联网络所组成，为实现电网的智能化奠定良好的基础。同时，为电网企业提供语音、视频、信息化管理等综合业务。

平台层是智能电网的基础能力平台、数据汇集仓库，核心目的是让电网公司更加“智慧”，在智能电网中，数据是非常重要的战略性资源，目标是实现“数据智慧分析、资源动态分配”。数据层主要任务是通过数据采集、数据融合、数据挖掘、数据活化等技术解决数据割裂、无法共享等问题。平台层包含电网生产控制、企业管理、业务营销三大类数据，基于智能电网调控中心、智能电网数据中心，实现各类数据共享与活化。

2 电网企业分类与需求

1）大型综合电网企业包括如国家电网公司、南方电网公司，企业管理与资产范围包括输电、变电、配电、用电等环节，数字化信息需求包括智能调度、电力设备资产管理、客户服务、财务管理、人力资源管理等，发展目标能力包括公司以保障社会可靠供电、建设运营输配电网、提供用户用电、用能综合服务，同时，需要承担联合上下游企业，建设能源互联网任务。

2）中小型配电网企业包括近年来新发展的增量配电网公司、个别城市地方电力企业，企业管理与资产范围包括城市与农村配电网与少量接入的电源点，数字化信息需求包括配电网运行管理、配电网资产管理、客户服务、财务管理、人力资源管理等。发展目标能力包括优化本地配电网配置，保障本地电力供应和用户服务，降本增效、降低用户电费。

3）这里售电企业指无输配电网资产的独立售电公司，中国售电公司向客户用能用电服务方向发展。企业管理与资产范围主要包括用电客户的管理与经营，为用户提供分时电价、节能管理、综合用能服务、分布式新能源微网管理运维等，数字化信息需求包括参与电力市场、客户服务、综合用能管理、基本企业管理等，发展目标能力包括精细化客户服务、分时电价、新能源微网优化管理等。

3 电力物联网应用方案

3.1 输电网解决方案

3.1.1 电网感知

基于电力物联网的电网感知，利用物联网技术获取发、输、变、配、用各个运行环节的海量数据，通过大数据分析等技术对海量数据进行数据挖掘、数据融合、数据分析，实现从发电至用电环节的整体状态监视，使电网运行人员能够全面、动态地掌握电网的运行状态，及时发现电网各个运行环节潜在的风险并进行消缺处理，提高电网运行智能化水平及稳定性。

3.1.2 智能运维

基于电力物联网的电力智能巡检系统，采用高清摄像头，红外热成像仪、拾音装置、传感器采集、机器人/无人机巡检等智能化设备，以智能化的技术手段取代人工现场巡检，对被监控设备进行实时在线监测、运行工况智能分析、风险预判及智能运维决策指导，以实现设备的智能化运维，提高电网和电力设备运行的可靠性。另外，当电网出现故障时，采用基于物联网的远程诊断系统，由专家在远方进行技术会诊，会诊专家通过故障现场画面的在线远程共享及运行数据在线智能分析相结合的手段，共同远程指导现场工作人员处理现场所出现的故障及技术难题，以便迅速消除故障，提高电网运行的可靠性及设备稳定性。

3.2 配电网解决方案

1）配电状态智能感知

基于物联网技术的配电状态监测系统具有配电设备监测、环境状态监测、安保监测和智能分析预警等功能，全面提升运行维护信息化、数据分析智能化、运检管理精益化水平，为配电网智能巡检工作提供技术支撑。通过对配电房/开关站的设备状态、环境安防、电气等信息进行全面感知，实现边端智能与远程监测，有效提升智能化运维水平和效率。典型的配电设备感知终端包括：门磁传感器、电缆接头温度传感器等配电室用传感器；电缆室局放传感器、温湿度传感器等环网箱用传感器；冷凝除湿传感器、接线桩头温度传感器等；杆塔倾斜传感器等柱上开关用传感器；接线电缆温度传感器、微气象传感器等柱上变压器台区用传感器；杆塔倾斜传感器、电缆沟内部水位传感器等线路用传感器。

2）配网线路可视化与地下管廊监测

基于电力物联网的配网线路可视化主要涵盖地下电缆资产数字化与定位感知、配电网地下管廊智能监控和户外开关室几个部分可视化技术。实现地下电缆及电缆管廊的设备信息、运行信息的监测，并对线路沿线户外开关箱进行智能化改造，实现配网线路可视化。

3.3 营销与用电服务解决方案

1）综合能源服务

基于电力物联网的综合能源服务打破传统能源服务之间的供需界限，融合一次、二次能源，实现天然气、电力、热能供应等多种能源互补，通过汇集多种能源供给与价格数据，对能源服务进行管控。为实现综合能源服务，电力物联网将延伸到能源供应商和能源用户，将发电、电网等设备和用户的广泛互联，促进能源流和信息流的高效运转。数据平台通过GIS平台、OS2、计量自动化系统、营销管理系统、资产管理系统等获取电网、热网、气网等多种能源数据，实现多形态能源数据融合。综合能源服务内容包括综合能源运监管理、综合能源协同与优化、综合能源设施运维服务管理、综合能源客户服务管理、综合能源建模等。

2）智能营业厅

基于电力物联网的智能营业厅以实现智能化、互联网化、电子化为目标，以“引导互联网自助服务为主，人工服务为辅”为原则，优化供电营业厅布局分区和功能配置，推进营业厅（线下）业务向互联网（线上）业务转变，深度融合传统营业厅服务渠道与互联网服务渠道，实现供电营业厅向体验型、智慧型方向转型，智能营业厅包括受理基本服务功能、互联网业务和新业务推广、服务品牌宣传、综合能源业务展示等功能。

3）电动汽车充电设施管理

基于电力物联网的电动汽车充电设施管理，目标是提供安全、可靠、优质、高效的充电服务，有效解决充电设施分散、管理难度大和资源浪费等问题，寻求充电桩的精准负荷控制解决方案。电动汽车充电桩本身作为电量信息采集终端、设备状态、环境状态采集终端和用户信息交互终端，通过连接电力物联网平台，上传电量信息、设备运行状态与环境安保等信息，通过显示屏与用户实现电量电费查询、充电二维码缴费、充电模式选择与控制等功能。

4 结论

电力物联网的快速发展，加速了电网智能化、管理智能化、服务智能化，先进的技术应用将使电网公司向能源互联网和综合能源服务公司发展的强大助力。

电力物联网建设还需考虑终端接入标准化问题、通信网络覆盖与可靠性问题、平台层持续发展问题、数据处理容量与实时性问题、信息安全防护问题、应用层功能升级灵活性问题。

参考文献

[1] 国家电网公司.泛在电力物联网白皮书2019[R].北京：国家电网公司，2019.

[2]何奉禄，陈佳琦，李钦豪，等.智能电网中的物联网技术应用与发展[J].电力系统保护与控制，2020,48(3):58-69

[3]赵萌萌，唐平舟，孙堃，等.泛在电力物联网发展与展望[J].华北电力大学学报（自然科学版），2020,47(5):63-74.