面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入技術(shù)郭學(xué)讓

1、面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入技術(shù)郭學(xué)讓摘要：由于國(guó)家電網(wǎng)有限公司積極的推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在這個(gè)背景下，大多數(shù) 的電力行業(yè)都積極的掌握物聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng)的聯(lián)系技術(shù)。結(jié)合當(dāng)前的情況，本文對(duì)泛 在電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步的概括、分析，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的掌握是一個(gè)漫長(zhǎng)的過 程，需要掌握足夠的技術(shù)，才能厚積薄發(fā)?？偠灾?，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用對(duì)于電 力行業(yè)是一個(gè)新的開始，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)承載了大量的數(shù)據(jù)流，打造智能 電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的相輔相成和共同發(fā)展。本文主要探討了泛在電力物聯(lián)網(wǎng) 的無線通信接入技術(shù)。提出一種LTE(longtermevolution)230電力終端無縫透?jìng)鹘?入技術(shù)，目的在于搭建電力業(yè)務(wù)終

2、端至主站系統(tǒng)之間的通信橋梁。關(guān)鍵詞:電力業(yè)務(wù)終端;接入技術(shù);透?jìng)?LTE230；電力無線專網(wǎng) 引言電力業(yè)務(wù)終端與主站系統(tǒng)之間的接入技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)泛在連接的基礎(chǔ)，本文提出 的LTE230電力終端接入技術(shù)建立了電力業(yè)務(wù)終端至主站系統(tǒng)之間的通信橋梁，實(shí) 現(xiàn)了通信底層技術(shù)與電力業(yè)務(wù)的融合?？煽扛咝У耐ㄐ沤尤爰夹g(shù)是實(shí)現(xiàn)全息感知、 開放共享、業(yè)務(wù)創(chuàng)新、廣泛互聯(lián)智慧服務(wù)體系的關(guān)鍵技術(shù)，目前此方面的研究還 處于起步階段，在未來的工作中將對(duì)電力通信的互通融合技術(shù)展開進(jìn)一步的探討。1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念泛在電力物聯(lián)網(wǎng)(UPIoT)，可分為三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行解讀。首先，物聯(lián)網(wǎng) (InternetofThings,Io

3、T)，即“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，其核心仍是互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)的 延伸和拓展，其次則是把原來的用戶終端延伸至任何物品和物品之間。這一詞語(yǔ) 最早于1995年比爾蓋茨的書籍未來之路中出現(xiàn)15。物聯(lián)網(wǎng)的前身是傳感網(wǎng) 絡(luò)，只代表著物與物之間的信息交互。其次是電力網(wǎng)，電力網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)中的一種 具體形態(tài)。最后則是“泛在網(wǎng)”(UbiquitousNetwork)，傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)絡(luò) 之間的關(guān)系。泛在網(wǎng)表示的是，無論是時(shí)間還是空間，抑或是任何對(duì)象的任何范 圍內(nèi)，都存在相互的連接網(wǎng)絡(luò)。而“泛在物聯(lián)”即是任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、 任何物之間，都會(huì)存在信息的連接和交互。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，就是圍繞電力系 統(tǒng)各環(huán)節(jié)

4、，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用 便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)。原來的電力網(wǎng)絡(luò)，只能體現(xiàn)電能的泛在”，卻不 能實(shí)現(xiàn)電力信息的泛在”，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將把電網(wǎng)從單純的能量網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槟芰?+數(shù)據(jù)”網(wǎng)絡(luò)。要想實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)的泛在，必須對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息 進(jìn)行采集和連接，如用戶的用電數(shù)據(jù)、配電系統(tǒng)中的狀態(tài)信息、分布式電源的數(shù) 據(jù)等等，因此需要基于先進(jìn)的信息通信技術(shù)1。2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)2.1信息感知全面、組網(wǎng)快速靈活泛在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)具有感知全面以及靈活的特征，特別是泛在物聯(lián)網(wǎng)中的傳感 器，能

5、夠快速有效的找到電力系統(tǒng)中各個(gè)方面的電力設(shè)備。并且隨著無線技術(shù)的 發(fā)展，結(jié)合了無限通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)能夠靈活有效的部署，并通過對(duì)電力系統(tǒng)的 全方位理解，及時(shí)了解周圍的環(huán)境、掌握電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。2.2信息融合度高、通信方式靈活結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠滿足電力系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行調(diào)度和運(yùn)行監(jiān)控的信息快速查找，以 及準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。泛在物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器，通過傳感器傳遞信息之前，可以對(duì) 得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的檢查以及篩選，避免由于大量的數(shù)據(jù)造成傳遞信道的堵塞。 在進(jìn)行初步的壓縮之后，將得到的信息傳遞給網(wǎng)關(guān)，再次進(jìn)行處理，經(jīng)過一系列 的數(shù)據(jù)處理后，傳遞給最終的用戶。由于傳感與通信設(shè)備通過多跳的方式進(jìn)行通 信，所以會(huì)給數(shù)據(jù)

6、了多種通道。2.3可拓展性強(qiáng)、智能化程度高作為泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的一項(xiàng)基本的功能，數(shù)據(jù)信息的采集和傳遞具有非常重要 的意義。例如在電力行業(yè)中遠(yuǎn)程抄表技術(shù)，就是采用了信息采集與傳遞的功能。 結(jié)合這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)于電力工作人員來說也是一個(gè)福祉，電力工作人員可以根據(jù)應(yīng) 用的需求來對(duì)聲音和視頻信息進(jìn)行傳遞，有效的遠(yuǎn)程控制電網(wǎng)數(shù)據(jù)的變動(dòng)，各種 各樣的傳感器都能及時(shí)的獲取數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)傳遞給用戶。視頻傳感器和聲音 傳感器屬于一類，可以獲得電網(wǎng)的運(yùn)行情況，溫濕度傳感器和壓力傳感器可以獲 得實(shí)時(shí)的氣象情況，防備惡劣環(huán)境突然到來，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的影響2。3具體應(yīng)用LTE230電力終端接入技術(shù)從傳輸時(shí)延、速率帶寬及準(zhǔn)

7、確性方面的性能指標(biāo)分析， 可承載配電、用采、精控業(yè)務(wù)的并發(fā)接入，滿足業(yè)務(wù)性能需求。根據(jù)其低延時(shí)、 高可靠、廣覆蓋的性能優(yōu)勢(shì)，此無線接入技術(shù)還可應(yīng)用于以下場(chǎng)景：3.1分布式能源監(jiān)控分布式能源包括光伏、風(fēng)電站等，電能質(zhì)量檢測(cè)、測(cè)控和關(guān)口計(jì)量等信息通過 LTE230電力終端上傳主站，并監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集過程。3.2電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用于開關(guān)站、變電所、旁支變壓器等場(chǎng)合，可通過LTE230電力終端將分布 式能源接入后帶來的電纜狀態(tài)負(fù)荷參數(shù)變化，線纜溫度、位移等信息送至主站實(shí) 施全方位在線監(jiān)控。3.3智能抄表智能電表或分布于高樓密集地區(qū)或分布于相對(duì)空曠偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，數(shù)據(jù)量大，地點(diǎn) 分散，LTE230電力終端可就

8、地將電表接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)用電智能化、信息化。3.4電動(dòng)汽車充電站散布式或群布式充電樁通過LTE230電力終端上傳充電樁狀態(tài)、計(jì)量等信息至車聯(lián) 網(wǎng)平臺(tái)主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)下發(fā)召測(cè)、計(jì)費(fèi)命令至充電終端，運(yùn)維人員通過手機(jī) 或PC端與主站系統(tǒng)交互運(yùn)維信息3。4泛在電力物聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用策略4.1健全智慧能源服務(wù)平臺(tái)智慧能源服務(wù)平臺(tái)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，可以有效實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)與 用戶之間的交互。利用互聯(lián)網(wǎng)、光伏云網(wǎng)、終端邊緣計(jì)算機(jī)技術(shù)，提供電網(wǎng)服務(wù) 以外的互聯(lián)網(wǎng)金融服務(wù)、大數(shù)據(jù)信息處理挖掘、線上供應(yīng)等諸多新型服務(wù)。整合 電力企業(yè)、政府、金融機(jī)構(gòu)、第三方投資、用戶等諸多資源內(nèi)容，為多個(gè)主體提 供服務(wù)，構(gòu)建

9、出完善統(tǒng)一的智慧能源服務(wù)平臺(tái)。4.2加大開放電力市場(chǎng)電力資源已經(jīng)成為社會(huì)生產(chǎn)不可或缺的重要資源內(nèi)容，電力資源使用量不斷增長(zhǎng) 促使著電力市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠有效打破原有的電力市場(chǎng)格局， 促進(jìn)電力市場(chǎng)開放并且獲取風(fēng)力、光伏、負(fù)荷功率等信息，將新能源和負(fù)荷聚合 構(gòu)成一個(gè)整體。通過當(dāng)前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在電力資源現(xiàn)貨價(jià)格和增量配網(wǎng)、 局域電網(wǎng)、微電網(wǎng)等諸多交易形式。在開放電力市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)我國(guó)網(wǎng) 絡(luò)化能源生態(tài)體系的構(gòu)建，達(dá)成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。4.3強(qiáng)化電網(wǎng)資產(chǎn)管理質(zhì)量泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)該為電網(wǎng)企業(yè)的資產(chǎn)全壽命周期管理提供基礎(chǔ)保障，以全 壽命周期為主開展成本管理并實(shí)

10、現(xiàn)資產(chǎn)和物資流、信息流、價(jià)值流的整合集約管 理，確保電網(wǎng)資源管理實(shí)際效率。在我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)國(guó)模不斷增大的當(dāng)下，電網(wǎng)資 產(chǎn)管理情況更加復(fù)雜，傳統(tǒng)人力監(jiān)督巡查手段已經(jīng)無法滿足當(dāng)前電網(wǎng)資產(chǎn)管理的 需求。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，通過設(shè)備資產(chǎn)規(guī)劃、采購(gòu)、運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù) 追蹤分析，全面針對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行追蹤4。結(jié)束語(yǔ)：目前，電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)的發(fā)展具有信息采集業(yè)務(wù)爆發(fā)增長(zhǎng)、控制業(yè)務(wù)末端化發(fā)展、 覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。目前端側(cè)通信網(wǎng)絡(luò)還未真正實(shí)現(xiàn)信息的泛在互聯(lián)，電力系統(tǒng) 中最后一公里的通信問題仍然存在。電力業(yè)務(wù)終端的接入方式直接決定了網(wǎng)絡(luò) 的穩(wěn)定性、安全性及實(shí)效性，靈活可靠的接入技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力業(yè)務(wù)泛在物聯(lián)、信 息高效的關(guān)鍵，一種高效的通信接入技術(shù)對(duì)海量電力業(yè)務(wù)終端的通信需求至關(guān)重 要。參考文獻(xiàn)：1王毅，陳啟鑫漲寧，等.5G通信與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的融合:應(yīng)用分析與研究展望J. 電網(wǎng)技術(shù),2019,43(5):1575-1585.2胡畔，周鯤鵬，王作維，etal.泛在