贵州电网有限责任公司安顺供电局 贵州安顺 561000
摘要：随着科学技术的发展，我国的物联网技术有了很大进展，本文介绍物联网，介绍构建电力物联网的方法，然后阐述了电力物联网通信的安全技术，并对其在电力物联网中的应用提出展望。
关键词：电力泛在物联网；量子通信；边缘计算
引言
泛在电力物联网通信业务具有多样化、覆盖范围广等特点，涵盖输电、变电、发电、调度等电网多个环节。除原有智能电网的信息化业务外，还引入了包括光伏云网、储能云、车联网、新能源云、融媒体云、综合能源应用平台、多站合一、数据中心、源网荷互动系统在内的多种新型业务，无论从业务模式还是组网方式上通信业务模型都发生了变化，对现有的电力通信网络发展提出了新要求。目前各省电力通信网络的建设差异较大，亟需对泛在电力物联网新型业务的通信需求进行分析，理清未来电力通信网络的发展思路。
1物联网技术
物联网定义：通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器和GPS等设备，按照协议把任何物品与互联网相连接并进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、监控和管理的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网，是互联网延伸和扩展的网络。物联网的关键技术包括传感器技术、GPS、射频识别，嵌入式系统技术等。电力系统设备的状态监测检查，有大量传感测量和数据信息交互处理，在检修实施环节需要进行信息及检修数据收集识别比对，加上智能化检修机器人和设备应用，需要进行远程的精确控制和操作，使物联网技术在电力检修中有很大的发展空间。
2构建电力物联网的方法
在规划好电力物联网应实现的目标之后，需要采用具体的构建电力物联网的方法和措施，实现能源、信息和数据等的融合统一。在构建电力物联网的过程中，可以采用云计算技术构建云平台，提高对于电力数据的处理能力。采用边缘计算技术，将电力网络分为若干个小型网络，分别对每一个小型网络进行计算，这样有利于提高电力网络承担风险的能力。采用现代移动通信技术，可以用户和电力之间的沟通。将目前发展起来的先进技术融合到电力生产和消费的全过程，并提供充足有效的信息和数据支撑。从电力物联网的结构方面，泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层等四个不同的层次，需要分别对每个不同的层次分别进行计算。对于电力物联网中的感知层，可以实现对电力运行数据的采集，并将采集到的实时数据经过网络进行传输。在感知层中需要借助先进的传感器，或者采集器，实现对电力数据的准确采集。在网络层，可以通过可靠的通讯通道和通信系统进行数据的可靠传输。当数据传输到平台中之后，可进行相关的应用操作，实现不同的应用功能。在电力物联网中，涉及到的数据除了电力数据之外，还包括其他的非电量数据，如温度、湿度等。未来在网络和平台的构建方面，将是构建电力物联网的重点。
3电力物联网通信的安全技术
3.1量子通信及边缘计算介绍
量子通信按照应用场景及传输类型分为“量子密钥分发”和“量子隐形传态”两个方向。目前以量子密钥分发为基础的量子保密通信已进入产业化阶段，量子隐形传态利用量子纠缠来传输信号，目前处于研究阶段。量子保密通信技术，利用量子的海森堡测不准原理与量子态不可克隆的特性进行安全密钥分发，攻击者无法测量和复制密钥，一旦进行窃听即被发现，具有比传统密钥分发机制更高的安全性，利用量子保密通信技术配合传统的安全防护措施进行输电线路及变电站数据采集、用户身份认证及数据加密等具有很大优势。根据国家电网公司发布的《泛在电力物联网建设大纲》（以下简称《大纲》），泛在电力物联网包括感知层、网络层、平台层和应用层四个层次。在网络层，可以针对采集数据的重要性和优先级别，采用量子保密通信技术。确保核心数据的绝对安全和稳定。
美国韦恩州立大学施巍松教授团队于2016年对边缘计算作出正式定义：边缘计算是指在网络边缘执行计算的一种新型计算模型，边缘计算操作的对象包括来自于云服务的下行数据和来自万物互联服务的上行数据。该模型和云计算模型互为补充，可有效减少延迟，减轻数据传输带宽负担，缓解云计算压力，提高可用性，确保数据安全和隐私。边缘计算模型将原有的云计算部分计算任务迁移到数据源附近，具有实施数据分析处理、安全性高、隐私保护、可扩展性强、位置感知等优势。在物联网的感知层，可建立相应边缘计算平台，对各项异端数据进行采集和初步计算，将重要数据结果通过量子通信专网上传至省级的云计算平台进行处理，省级云计算平台可将处理后的重要数据信息传输至即将建成的“国网云”平台。
3.2在电力设备检修监控方面的应用
安全作业是电力检修的重要基础，目前的大型基建项目和部分电力企业都应用了基于物联网技术打造的作业安全监控和管理系统。如采用指纹或脸部智能识别的生产准入控制，精确到每个检修人员的作业定位管理，重点作业现场的360°高清视频监控系统等新技术，能有效实施安全监督管理，及早发现安全隐患，代替了传统的人员人盯人，严防死守的安全监管模式。另外，利用物联网技术在检修质量把控上，实现在线远程视频监控，可以远程对设备返修作业的安全、质量、进度进行掌控，局部修理重要环节的高清视频摄传输和智能传感器在线监测相关数据，可以进行远程质量见证点的见证，设备检修的质量有保障。
3.3优化控制方式
目前，电网管理更多地关注发电资产的使用。在客户侧泛在电力物联网中，虚拟电厂（VPP）则是将客户侧资产作为发电资产进行统一管理，将负荷作为负瓦特发电设备进行管理。为了使VPP资源能像传统的发电资产一样便捷管理，聚合后的资源应当具有可观测、可预测、可控制的特性。
3.4在电力技能教育培训方面的应用
对于电力技术日新月异的今天，高自动化性能设备不断投运，设备新故障、新问题的不断涌现，检修工艺质量标准越来越高，传统的方式已不能满足实际工作需求。对此，应用物联网技术，结合大数据分析和VR/AR虚拟体验式培训模式将是传统培训模式的补充。通过对设备的3D建模，运用VR技术可以将传统的设备技术培训转变为针对三维的设备检修场景，将作业指导书转化为真实场景的实操演练，使用各种传感技术实现智能化的检修流程。使用物联网技术实现技能等级远程考试和实操鉴定，促进人才培训形式的多样化、互动性，提高培训质量。
4前景展望
目前我国量子通信产业链构架已基本完成，但是基础理论研究较美、欧仍有差距。传输系统造价昂贵，在国内市场普及一般，需要政府给与产品市场支持。针对电力系统的量子通信系统，可以以国家建设的京沪干线为基础，将电力系统与其连接，实现系统互通。将量子通信技术应用于电力系统，利用其不可破解的优势和强大的稳定性，可以为泛在电力物联网的信息传输提高高质量的保证。
结语
综上所述，物联网通信技术的开发与应用，对传统的电力检修产生了深远的影响，起到了积极的促进作用。可以设想，物联网技术将会更加完善和强大，电力检修作业将会更加安全、智能、高效、便捷。物联网的深度融合将会给电力设备检修维护带来全新的优化和变革，为电力企业设备可靠性提升和降本增效作出巨大的贡献。
参考文献：
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