摘要:科学技术的发展迅速,随着我国电力行业的不断发展,配电网的规模不断加大。但是,在信息化时代中,配电网在自动化和信息化水平方面有待进一步提升。将泛在电力物联网应用于智能配电系统,就是将物联网技术作为一项核心技术,并充分吸纳先进的人工智能技术、大数据技术等,促使电力系统运行过程中的每一个环节都可以实现信息与数据的共享。
关键词:泛在电力物联网;智能配电系统;应用
引言
随着智慧能源与信息技术的融合发展,新的一轮能源革命正在全球蓬勃兴起。2019年初,国家电网有限公司提出要建设世界一流能源互联网企业。其中,泛在电力物联网的建设是国家电网公司的能源新战略。国家电网公司结合电力系统的特点将泛在电力物联网定义为:泛在电力物联网及为发电企业及设备、电网企业及设备、供应商企业及设备、电力客户及设备、人与物相互连接,以电网为枢纽中心,以共享数据为平台,为用户、电网、供应商以及全行业和更多市场提供价值服务,创造更多发展机遇。习近平总书记在2019年10月24日中共中央政治局集体学习时曾提出,区块链技术的应用在技术革新、产业变革中有着非常重要的作用。我们要明确方向,加大投资力度,将区块链技术作为自主创新的突破口,加快推动与其产业的创新发展。
1物联网的概念
物联网指的是通过对具有计算、感知以及执行和通信等能力的设备进行部署,所取得物理世界所具备的信息或者是对物理世界的物体进行控制的权利,并通过网络信号来实现数据的传输与处理,从而实现人与通信以及物与通信之间的网络。且物联网具有以下3个特征:其一,全面感知,即利用各种传感技术以及数据识别技术来索取物理世界中的吾提数据;其二,可靠传输,即通过电力、通信系统、网络,在需要时也可借用其他资源,从而达到将物体的信息数据进行传输的目的;其三,智能处理,利用相关媒介来将大量的数据信息进行集中分析处理,从而实现对物体进行智能控制的目的。因此,物联网系统包含有感知、网络以及应用三个层面。感知层面能够实现各个环节的信息统筹感应及表现,宠儿构建统一的数据模型,进而规范感知层的信息输入,从而完善SG-ERP架构,并借助各种设备实现对物理世界数据的采集、识别以及汇编,其系统的组成主要包含有传感器、无线电射屏识别器以及可读写设备与检测装置等等。且网络层面的主要能力与作用便是进行数据的接入以及组网,并通过将不同的数据评比来规范通信数据的传输。且网络层面的设备在监测装置到数据汇集控制器最后统一接入既定统一网管来实现数据的统一通信、传输,从而能够增强不同生产商出产设备间的可替换性,进而实现不同厂家的设备间的无缝转接。应用层面在一般层度上来将,其遵循着SG-ERP的构架体系,并将多种信息进行统筹管理,同时向外进行统一的数据服务,能够有效的支持各类业务的使用,且基于此,能够用于各项电力物联网服务的开发,从而以供企业业务的有效调用。
2泛在电力物联网发展趋势与网络结构
到2021年,国网计划初步建成泛在电力物联网,初步实现业务协同和数据贯通,搭建智慧平台,支撑业务发展,提高服务水平。到2024年,全面建成泛在电力物联网,全面实现业务协同和数据贯通,将设备、客户、业务连接贯通,进一步实现数据共享与利用,挖掘数据价值,提升国网公司增值业务服务能力,盈利水平和核心竞争力。到2030年,进一步增加泛在电力物联网的接入终端数量和网络能力,接入系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网成为接入设备最多的物联网生态圈。泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构,具体如下:a)感知层用于信息数据的的收集与处理,主要包括传感器、现场采集设备、智能业务终端、边缘物联代理等设备。目前需要解决的问题包含统一终端标准,推动跨专业数据同源采集,实现配电侧、用电侧采集监控深度覆盖,提升终端智能化和边缘计算水平。
b)网络层用于将感知层的信息与数据传送到对应的平台进行处理,用于传递数据和指令,主要包括接入网、数据网、传输网、卫星网等几张网络。网络层重点要解决的问题是推进电力无线专网和终端通信建设,提高网络覆盖能力,增强网络带宽,实现广覆盖、深覆盖和厚覆盖,提升网络资源调配能力,满足新兴业务发展需要。
3泛在电力物联网在智能配电系统中的应用
3.1多主体协同
泛在电力物联网贯穿电力系统发电、输电、变电、配电、用电等各环节。参与能源交换的主体是数量是庞大的,分布是广泛的。如何统筹各自治区内的各方利益主体,聚合不同类型的资源,优化合理分配资源,从而实现整体的协调优化运行以及节能减排。其大量的交易活动需要在智能合约下自动有序进行。区块链技术的去中心化特点为电力物联网中多主体的交换提供了保证,降低电力的交易成本,提升交易效率,支撑多数据结构电力系统的开放与互联,支持供应链多方用户的深度参与。区块链上的各个节点基于可信的分布式账本,各节点主体是平等的,通过智能合约、共识算法相互信任。而电力物联网同样需要各参与主体之间遵守参与共同规则,建立交易信任、来保证交易的有序进行,区块链技术的智能合约无疑是保证各类设备系统、资源交互、自动执行,保证电力系统交易自治管理的最佳选择。
3.2应用于网络层的关键技术
因为当今的配电网有着点多面广的特点,所以如果依然按照传统点对点形式的通信方法进行设计,将很难将网络层全面铺开。在设计网络层进行的过程中,应该应用有线模式和无线模式两者互补的方式来实现,同时应该注重落实所有的安全防御工作。首先,应该注重底层自组网和核心通信网规划技术的应用,因为配电通信系统中通常承载着大量的业务传输任务,意味着通信系统需要符合很多种的QoS需求。随着通信系统中的接入对象越来越丰富,泛在感知信息的数据量和呈现维度将出现指数式上升趋势。为了有效应对这样的情况,需要让自组网的路由策略变得更加“健壮”。通过这样的方式,可以有效保障底层接入网的控制量和状态量,进而实现海量信息的及时传输。在此过程中,可以通过网络扩充的相关算法,将配网系统和通信系统之间的耦合关系作为基础,并从拓扑概念入手,对信息物理系统(Cyber-PhysicalSystems,CPS)进行协同规划。
3.3应用于平台层的关键技术
数据融合技术的应用。因为借助于泛在感知所获得的数据有着多源化、异构化和冗余化的特征,所以在进行前置处理的过程中,一定要对数据融合技术加以合理应用,以有效保障数据的准确性、完整性和安全性。其次,应该合理应用数据储存管理技术和数据挖掘分析技术,通过这些技术,实现泛在电力物联网中的海量数据的实时更新与存储。在具体的应用过程中,可以将Hadoop(由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构)平台中的数据压缩法作为基础,通过NoSQL(非关系型的数据库)技术进行实际数据的分布式储存和管理。
结语
综上所述,在当今的电气化时代,社会经济与科学技术的发展对各行各业的发展起到了有效的推动作用,其中电力行业的发展十分可观。但是,当今的电力行业智能配电系统依然在自动化和信息化方面存在着不足。将泛在电力物联网技术应用于智能配电系统,将有效弥补其存在的不足,利用先进技术为智能配电系统的发展提供动力,进一步提升我国电力行业的发展。
参考文献
[1]姚涛,钮彬,王从春,等.低压PLC技术在泛在电力物联网中的应用[J].通讯世界,2019,(12):192-193.