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空天地一体化电力物联网发展愿景

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：于子淇

[导读] 电力物联网是以信息通信技术为基础，连接电力系统的各个环节，可感知电网运行的基本情况，并高效完成信息处理工作的网络[1]。

华北电力大学北京于子淇 102200

摘要：电力物联网是以信息通信技术为基础，连接电力系统的各个环节，可感知电网运行的基本情况，并高效完成信息处理工作的网络[1]。空天地一体化电力物联网可以为海陆空天提供信息通信服务，满足网络对时间、地域、维度的需求。本文首先介绍我国现阶段电力物联网的发展情况，从现状中分析现阶段电力物联网对空天地一体化通信网络的需求，空天地一体化网络的发展优势以及与国家重大战略的关系，并重点介绍空天地一体化网电力物联网的优势及具体业务的发展前景。
关键词：空天地一体化；电力物联网
        0引言：
        自无线电信号被发射，空、天、地基无线电通信都在持续发展，但由于其各自独立，难免发展不均衡，所以未来的空天地一体化网络发展更注重三种通信方式的融合，最关键的是非地面网络等通信设施的发展。空天地一体化网络可以融合多维度异构网络、有效利用资源、满足数据处理等需求，能实现全球覆盖、防灾救灾、公安刑侦破案等服务，保障国家战略需求。
        1 我国现阶段电力物联网的发展
        电力物联网是物联网和智能电网的结合，可以充分融合通信设备及人工智能资源，通过不同的连接方式高效完成信息处理工作，构建万物互联的网络，提高电力系统基本设施的智能性。目前电力改革进度不断加快，我们国家高度重视电力物联网的研究，电力物联网改革在各项政策的支持下不断推进。2009年温家宝总理提出要大力发展物联网，尽快攻破核心技术；2010年胡锦涛总书记明确提出加快物联网发展，而后国家电网也成立专门研究电力物联网的研发机构，负责物联网研发产业，重点开展面向智能电网的物联网核心技术攻克、新产品的开发及应用等，成立至今已产生多项重大成果，我国在物联网的某些技术方面甚至已经超越世界上大多数国家。智能电网的建设必将产生信息感知最为全面的物联网，即电力物联网[2]。
        2 现阶段电力物联网对空天地一体化通信网络的需求
        传统地面通信网络容灾应急能力差，在自然灾害发生时易出现通信中断等情况，且组网结构较为单一，不具备多维异构的通信能力。采用传统数据采集方式，不仅数据的采集精度达不到要求，而且也存在较大的误差，可靠性难以保证。在较为复杂的地质环境中，会提升电力数据的传输难度。由于电力系统在运行中产生的数据十分庞大，并且具有一定分散性，加之在复杂情况下供电十分困难，网络连接较慢，所以传统以太网与电力载波有线网络在应用过程中存在许多限制，无法满足电力物联网差异化电力业务的需求。
        但随着社会进程不断推进、5G技术不断发展，5G通信网络在电力物联网中发挥着重要的作用。5G网络覆盖面较广，具有高带宽、低时延、高可靠性等特点，既可以提升数据的采集效率，而且也满足信息传递共享的需求，可以弥补传统网络容灾应急能力差、组网结构单一等不足，同时可以在准确的负荷控制、智能分布式自动化配电、分布式电源的控制等场景满足电力物联网的需求。
        3 空天地一体化电力物联网的应用前景
        空天地一体化通信网络具有以下优势：
        覆盖方面：地面网络能够在人口密度大的区域提供通信服务，但只覆盖约20%的陆地面积，小于6%的地表面积[3]，而天基网络覆盖面积广且具有较低的覆盖成本。二者相结合，可以在较为复杂的地质环境中降低电力数据的传输难度，保证信息传输的可靠性。

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容量方面：空天地一体化电力物联网中，具有由多轨道的卫星组成的网络，可以使通信系统具有更大的容量，从而使通信过程不受限制。
        应用范围方面：因卫星通信建立时间短，不受外界环境因素影响，所以在自然灾害发生以及重大活动的安保、公安刑侦破案和城市车辆监控等方面空天地一体化电力物联网都起到重要作用。
因此，相较于传统电力物联网，建立空天地一体化电力物联网可以突破覆盖范围、服务响应、应用场景等限制，保障电力物联网差异化业务需求，构建空天地一体化的电力物联网：
       （1）准确的负荷控制
        空天地一体化电力物联网是由多颗卫星组成的覆盖全球的网络，采用先进的技术可以进行准确的信息获取和快速地信息处理。随着空天地一体化网络的发展，可以通过对负荷资源实行分类、分级、分区域管理，实现对负荷的实时准确控制，提升电网故障防御能力[4]，建立正常供用电秩序，提高电网运行的安全性。
       （2）智能分布式自动化配电
        分布式自动化配电智能程度高，判别和隔离故障快。分布式配电分为速动型和缓动型，但无论是哪种分布式系统，同一环路内的配电终端高速通信是系统运行的基本条件。空天地一体化网络覆盖面广，相互间通信频次要求高，通过此网络可以进行智能分布式配电，既不用远距离拉通信线也可以节省通信交换机数目，节省配电成本。
       （3）分布式电源的控制
        大量分布式电源接入智能电网后，网荷的交互愈发紧密。分布式电源具有节点众多、容量小、变化灵活等特点[5]。空天地一体化网络可以最大限度地接入分布式电源点，提高电源利用率、快速接入、节约成本、提升网络运行性能。
       （4）自组织网架结构
        在空天地一体化网络中，采用更加先进的设备和技术，使每个节点都能和与它接近的其他设备形成一个自组织网络，它们之间相互协调配合，实现自配置和自优化，从而保证在任何情况下网络都可以平稳地运行而不会中断，例如在自然灾害发生时，就可以通过自组织网络架构，确保正常通信，从而迅速救援。
        4 结束语
        我国高度重视电力物联网的发展，空天地一体化网络可以融合多个维度上的网络，采用更加先进和智能的技术使通信愈发安全、可靠、便捷、高效。本文通过分析我国现阶段电力物联网的发展情况，并从现状中分析现阶段电力物联网对空天地一体化通信网络的需求，同时着重强调空天地一体化网电力物联网的优势及具体业务的发展前景，可知空天地一体化电力物联网将在我国未来通信领域发挥极重大的作用。
参考文献
[1] 焦玉新.电力物联网的关键技术与应用前景分析 [J]. 科技创
新与应用,2020(32):146-147
[2]李祥珍.物联网与智能电网的融合与发展[J].办公自动化,2010(12):7-10.
[3]吴巍.天地一体化信息网络发展综述[J].天地一体化信息网络,2020,1(1):1-16.
[4]张文,徐兴豫,王哲.精准负荷控制系统测试方法的研究和应用[J].电气技术,2018,19(8):119 -123.
[5]何永菁,王玮,吴学智.考虑通信延时的分布式电源经济优化调度策略.电网技术. https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2020.1245
作者简介：于子淇（2000.03.30-），女，汉族，吉林磐石，本科，就读于华北电力大学。