2024年電能變換物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用展望報告-山東大學(xué)（高峰）

關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用展望峰子個主子P元4合9日2220249月2211三四 22研究背景6.6億千瓦4.6億千瓦7000+萬千瓦時850+萬臺/lianbo/bumen/2024研究背景計算單元：進(jìn)行數(shù)字計算和電能變換系統(tǒng)已具備構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基本功能電能變換系統(tǒng)已具備構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基本功能研究背景車聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)移動不移動多數(shù)不移動不移動毫秒級分鐘級秒級—分鐘級毫秒級微秒級秒級微秒級微秒級需要不需要多數(shù)不需要需要多樣多樣多樣單一極高低高控制芯片高端低端多數(shù)低端低端無要求低低三四 88互聯(lián)架構(gòu)變流器在變流器在PC-loT中屬于邊緣端設(shè)備，集成了感知、計算、通訊、甚至ZhouKangjia,GaoFeng,HouZhenyu,MengXiangji●PC-loT感知層現(xiàn)狀與特點直流電壓直流電流交流電壓交流電流設(shè)備溫度采樣類型包括交直流電壓、電流、溫度等感知層應(yīng)用層感知層應(yīng)用層單臺設(shè)備每秒產(chǎn)生48Mbit數(shù)據(jù)，場站(>20臺變流器)每秒產(chǎn)生上Gbit數(shù)據(jù)控制芯片TMS320F28377D僅能存儲1024KB的數(shù)據(jù)，約連續(xù)采樣170毫秒的原始數(shù)據(jù)邊緣層需具備數(shù)據(jù)處理能力，破解高采樣率與通訊受限之間的矛盾現(xiàn)有模式數(shù)據(jù)無時標(biāo)多層傳輸，延遲大只能上傳主站，設(shè)備間無交互網(wǎng)絡(luò)時標(biāo)不精準(zhǔn)傳輸延遲大只能上傳云端，5G等高端通訊模式因投資大、能耗高，與電能變換系統(tǒng)的低成本、高效率運行需求相悖，并沒有得到廣泛應(yīng)用已有通訊模式有局限，亟需開發(fā)適配于已有通訊模式有局限，亟需開發(fā)適配于PC-IoT的網(wǎng)絡(luò)層通訊新模式互聯(lián)架構(gòu)控制變流器啟停數(shù)據(jù)存儲異常狀態(tài)記錄遠(yuǎn)程監(jiān)控錯誤警告數(shù)據(jù)利用不充分，功能簡單，尤其缺少場站級的應(yīng)用數(shù)據(jù)利用不充分，功能簡單，尤其缺少場站級的應(yīng)用 節(jié)點1應(yīng)用層節(jié)點1應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層MAC層物理層物理層MAC層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層節(jié)點2MAC層處理偵聽等待偵聽等待偵聽發(fā)送節(jié)點1應(yīng)用層節(jié)點1應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層MAC層物理層物理層MAC層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層節(jié)點2空閑從根源上避免沖突：在確定時間由確定節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸延遲減低且延遲確定適合節(jié)點數(shù)目固定、不移動、按順序發(fā)送接收數(shù)據(jù)的場景發(fā)送發(fā)送接收或休眠節(jié)點1節(jié)點2節(jié)點3節(jié)點4多節(jié)點按照既定順序輪流周期性發(fā)送數(shù)據(jù)一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，其他節(jié)點接收數(shù)據(jù)或休眠，廣播通訊各節(jié)點完全對等，數(shù)據(jù)充分交互同步誤差大衛(wèi)星授時?增加衛(wèi)星授時模塊成本高同步精度高通訊對時同步精度高N2RX第一、二次傳輸，收發(fā)節(jié)點記錄收發(fā)數(shù)據(jù)的時間戳第三次傳輸，已同步節(jié)點將記錄數(shù)據(jù)發(fā)送給待同步節(jié)點待同步節(jié)點根據(jù)前兩次傳輸?shù)臅r間戳修正自身時鐘 ●低延遲通訊協(xié)議：實驗測試 基于平均值或有效值信息丟失基于時-頻域轉(zhuǎn)換不適用直流量基于無損壓縮傳輸、存儲壓指令預(yù)處理感知層型邊緣層預(yù)處理基于人工智能算法提取特征值，能減小數(shù)據(jù)傳輸量且保證完備性邊緣層需同時實現(xiàn)實時控制和數(shù)據(jù)交互受限于成本控制，變流器采用的多為低端處理芯片 關(guān)鍵技術(shù)：邊緣層模型模型模型原始數(shù)據(jù)第一層單一模型示意圖級聯(lián)多模型示意圖關(guān)鍵技術(shù)：邊緣層PV2PV2變流器第一層輸出(20點)(20ms,200點) 實際標(biāo)簽實際標(biāo)簽實際標(biāo)簽實際標(biāo)簽三四 電能變換物聯(lián)網(wǎng)為電能