1.4.2　电力物联网工程技术面临的新挑战

1. 电力物联网工程技术发展现状

物联网对于电网来说，并非一个全新的事物，相关技术已经“渗入”智能电网的各个环节，用于信息采集、状态监测、回馈控制等，全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度。2014年，国家工信部网站发布了《工业和信息化部2014年物联网工作要点》，从突破核心关键技术、推进应用示范等多方面进行任务细分，并提出支持政策。这对物联网发展无疑是利好消息，甚至可能成为促进智能电网发展的一道推力。

物联网工程技术成为了电网公司信息化规划的重要组成部分。目前，已经在小范围对物联网进行了试点研究和应用。例如，在智能小区用电管理方面，通过智能插座以及无线组网的方式对家庭用电设备用电情况进行统计，并实现对全屋家电的无线遥控；在高压变电站，实现了无线自组网的变压器温度实时监测，从而减少变压器因温度过高引起的故障；基于现实增强技术（AR）的现场作业管理，通过谷歌眼镜实时进行设备识别和接收设备信息，并支持远程技术支援，从而方便班组检修。同时，还尝试将物联网技术与无线专网传输、大数据等技术结合，进一步实现电网精细化管理。电力物联网的主要应用场景如图1-1所示。

2. 电力物联网分层结构

电力物联网可以提供对电网基础运行业务和企业现代化运营模式的全方位支撑，重点围绕电力物联网感知层、网络层及应用层展开。感知层重点研究统一的信息模型，具体包括统一标识、统一语义、统一数据表达格式、安全防护等，形成相关标准规范，研发系列传感器、传感芯片、标准化通信模块及信息格式转换设备等。网络层重点研究并制定统一通信规约，研发标准化通信芯片、无线通信装置、骨干网通信装置、标准化接入网关、网管系统等，引入多种融合通信技术，丰富通信手段，解决信息中远距离可靠传输问题。应用层重点研究基于SG-ERP架构的物联网统一数据模型，实现数据存储管理及统一服务，开发电力物联网综合应用平台，为现有业务系统及应用服务提供支撑。电力物联网的分层结构如图1-2所示。

3. 电力物联网工程技术应用的主要特点

1）电力物联网实际上是专用网

电力物联网可用的基层网络有很多种。根据应用的需要可以是电力行业通信专网，也可以是新建的专用于电力物联网的通信网，在应急情况下可以部分采用公众通信网。原则上，电力物联网只有电力系统才能连接，电力物联网的绝大多数信息流只能在电力系统内部流动。其次，电力物联网往往是受限网络。物联网在电力系统中有大量丰富多样的应用，电力系统不同的应用对信息提出不同的需求。所以，电力物联网的应用多样性与承载平台的通用性之间需要有应用中间件来适配，进行数据过滤、数据挖掘与决策支撑等智能信息处理。物联网信息对于各种应用是受限的。同时，电力物联网具有严格的用户身份识别、验证、鉴权制度，不同用户享受不同等级的物联网服务。所以电力物联网也是用户受限的。最后，电力物联网具有高度的安全性和可靠性。由于电力物联网直接支撑电网业务，因此电力物联网很大程度上影响着电力系统的安全稳定运行。所以建设坚强智能电网必须要求电力物联网具有极高的安全性和可靠性。

2）电网企业对物联网工程技术应用建设原则

基于“统一规划、统一标准、统一组织、统一实施”的原则以及SG-ERP总体架构，国家电网公司电力物联网建设集中了公司系统内电力物联网核心攻关团队及优势资源，进行规划研究、标准制定、产品开发、产品验证，并通过建立应用示范，逐步推广物联网应用，实现与智能电网的同步建设。

4. 物联网技术对电力行业变革的新挑战

通过全面采用智能电网，电力行业已经走到了物联网革命的前沿。电力行业的客户要求更多地了解和控制他们的能源使用，政府正在推动更清洁的能源计划。可靠性和安全性至关重要，这一点从来没有变过。分布式发电的集成要求电网运营更加透明可见，并且要求电力公司对局部电网干扰提供更加快速的响应。负荷模式正在转变，无数技术进步为电网管理提供了激动人心的新解决方案，同时物联网设备的智能互联为电网带来了更多的增强功能，如自愈网络及自动化、智能资产管理和应用、停电及故障管理、物联网安全。

从设计上来讲，传统的身份管理平台仅支持URL授权策略，没有能力解决物联网独特需求。现在的身份管理平台提供了新的通用授权功能，保护物联网设备和资产。例如，酒店住户打个电话就可以解锁自己房间的房门。通过通用授权，用户可以通过自定义操作来定义具体的资源类型或“事物”，构建特定的解决方案策略。

电力企业正在对物联网技术进行大手笔的投资，覆盖从发电到电力销售的各个环节。在能源部门，关键参与者正在选择智能资产来加强智能电网内外部的互动。决策的主要依据是电力公司需要实现的一系列目标，包括提高设备的整体效能和可靠性，降低质量和合规成本，改善客户服务，以及提高创新回报。

电力企业要管理的网络将更加复杂，而且这些网络很有可能会混合使用多种不同的技术。为了应对网络带来的挑战，需要更加高级的人工智能，快速经济地为非移动运营商以及云供应商量身定制服务，并且不会产生巨大的开销。等业务逐渐成熟以后，电力机构还可以在本区域内为其他行业和企业提供服务。

与任何行业革命一样，物联网将在能源行业迅速掀起一场变革。这场变革的形式将会十分多样，以至于现在根本无法对这场变革进行全面的讨论。能源物联网无疑将会给电力行业带来前所未有的冲击，从智能建筑和城市基础设施，再到能源民主化和可再生能源，世界能源供应和分配体系将实现高度敏感和精细的控制，而这种变化在几年前几乎是难以想象的事情。社区将以前所未有的方式进行互联，能源系统会被进一步优化以实现大范围的节能减排。总之，物联网是能源革命的未来。

另外，物联网支持电网的数据网络，能够将多种新的物理设备连接到电网，包括屋顶太阳能、电动汽车、家庭能源电池、智能电表、智能温控器和智能电器等。本地配电网将变成动态、双向和多方的能源市场，而不是之前的单向能源供应系统。但是配电网络设计时并没有考虑到这些新设备，将如此多的设备连接到电网可能导致配电业务混乱。客户还是希望得到安全、可靠、经济实惠且越来越可持续的能源服务。

由于软件定义网络和通信技术的进步，以及计算能力及计算资源性价比的进一步提升，电力机构现在可以部署更加强大的智能电网技术平台，并且利用这一平台协调各种并网设备之间的分析和操作，解决关键业务挑战。对于传统电网来说，这是不现实，或者不划算的。拥有了强大的处理能力和存储器，智能电表和电网传感器可以组成统一的软件和计算平台，支持多种通信和应用协议。此外，端点中强大的处理能力，以及先进的软件定义通信技术也为电力机构解决关键连接和通信性能挑战铺平了道路，对于部署单一通信网络的电力机构来说，这些挑战已经造成了太多的困扰和损失。通信模块现在将RF网络、电力线载波（PLC）和WiFi通信组合在同一芯片组上。这使得能够基于网络操作条件、数据属性、应用需求动态且连续地选择最佳通信路径和最适当的频率调制。该新平台还提供点对点和本地广播通信功能，使得边缘设备可以单独交谈或与选定的设备组通信，以支持新的分布式分析用例。