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泛在电力物联网关键技术探讨

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资料介绍

能源供应压力不断增大和大量多种类型分布式能源不断接入给电力系统的经济运行、安全管理和应用服务提出了前所未有的挑战.国家电网有限公司提出了打造泛在电力物联网的构想,拟通过物联网技术赋予电力系统灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力,不断提升电网运行控制和调度的智能化水平,持续深入提高各种类型能源之间的互动能力,将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统.对泛在电力物联网的基本概念、主要特点、关键技术和典型应用进行说明与分析,在此基础上给出泛在电力物联网建设面临的主要挑战,为相关研究的深入开展提供有益的参考.

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第４０卷第５期

2０１９年５月

电

力

建

设

Ｖｏｌ. ４０，Nｏ. ５

Ｍａｙ， 2０１９

EｌｅｃｔrｉｃＰｏｗｅr Ｃｏｎｓｔrｕｃｔｉｏｎ

泛在电力物联网关键技术探讨

傅质馨，李潇逸，袁越

(河海大学能源与电气学院，南京市 2１１１００)

摘

要: 能源供应压力不断增大和大量多种类型分布式能源不断接入给电力系统的经济运行、安全管理和应用服务提

出了前所未有的挑战。国家电网有限公司提出了打造泛在电力物联网的构想，拟通过物联网技术赋予电力系统灵活感

知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类

型能源之间的互动能力，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能

源系统。对泛在电力物联网的基本概念、主要特点、关键技术和典型应用进行说明与分析，在此基础上给出泛在电力物

联网建设面临的主要挑战，为相关研究的深入开展提供有益的参考。

关键词: 物联网；电力物联网；大数据；新一代人工智能；智能家居；智能车联网系统

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＵｂｉｑｕｉｔｏｕｓＰｏｗｅｒＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ

ＦＵＺｈｉｘｉｎ， LI Ｘｉａｏｙｉ，ＹＵＡN Ｙｕｅ

(Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ Eｎｅrｇｙａｎｄ Eｌｅｃｔrｉｃａｌ Eｎｇｉｎｅｅrｉｎｇ， HｏｈａｉＵｎｉｖｅrｓｉｔｙ， Nａｎｊｉｎｇ 2１１１００，Ｃｈｉｎａ)

ＡＢＳＴＲＡＣＴ: Ｔｈｅｉｎｃrｅａｓｉｎｇｐrｅｓｓｕrｅｏｆｅｎｅrｇｙｓｕｐｐｌｙａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｃｃｅｓｓｏｆａｌａrｇｅｎｕｍｂｅr ｏｆｄｉｓｔrｉｂｕｔｅｄｅｎｅrｇｙ

ｓｏｕrｃｅｓｐｏｓｅｕｎｐrｅｃｅｄｅｎｔｅｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｔｏｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅrａｔｉｏｎ，ｓｅｃｕrｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｅrｖｉｃｅｓｏｆｐｏｗｅr

ｓｙｓｔｅｍｓ. ＴｈｅＳｔａｔｅＧrｉｄＣｏrｐｏrａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｈａｓｐｕｔｆｏrｗａrｄｔｈｅｉｄｅａｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｐｏｗｅr ｉｎｔｅrｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ.

Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｅrｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｐｏｗｅr ｓｙｓｔｅｍｗｏｕｌｄｂｅｅｎｄｏｗｅｄｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｐｅrｃｅｐｔｉｏｎ， rｅａｌ-ｔｉｍｅ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔrｏｌａｎｄ rｅｌｉａｂｌｅｉｎｆｏrｍａｔｉｏｎｓｅｃｕrｉｔｙ. Iｔｗｏｕｌｄｂｅｂｅｎｅｆｉｔｔｏｉｍｐrｏｖｅｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆ

ｐｏｗｅr ｇrｉｄｏｐｅrａｔｉｏｎｃｏｎｔrｏｌａｎｄｄｉｓｐａｔｃｈ，ｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｉｎｔｅrａｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｖａrｉｏｕｓｔｙｐｅｓｏｆｅｎｅrｇｙａｎｄｔrａｎｓｆｏrｍｔｈｅ

ｅｘｉｓｔｉｎｇｐｏｗｅr ｓｙｓｔｅｍｉｎｔｏａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｎｅｔｗｏrｋｅｄｐｏｗｅr ｅｎｅrｇｙｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｈｉｇｈｅr ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓａｆｅｔｙ， rｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ

ａｎｄｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ. Ａｆｔｅr ａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｓ，ｍａｉｎｃｈａrａｃｔｅrｉｓｔｉｃｓ，ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｔｙｐｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆ

ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｐｏｗｅr ｉｎｔｅrｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ，ｔｈｅｍａｉｎｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆａｃｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｓｔrｕｃｔｉｏｎｏｆｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｐｏｗｅr ｉｎｔｅrｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓｉｓ

ｓｕｍｍａrｉｚｅｄｉｎｏrｄｅr ｔｏｐrｏｖｉｄｅｕｓｅｆｕｌ rｅｆｅrｅｎｃｅｆｏr rｅｌａｔｅｄ rｅｓｅａrｃｈ.

Ｔｈｉｓｗｏrｋｉｓｓｕｐｐｏrｔｅｄｂｙ Nａｔｉｏｎａｌ NａｔｕrａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ( Nｏ. ５１３０7０４４) ａｎｄｔｈｅＳｉｘＴａｌｅｎｔＰｅａｋｓ

Ｐrｏｊｅｃｔｏｆ JｉａｎｇｓｕＰrｏｖｉｎｃｅ(Nｏ. 2０１４-ＸNＹ-００８).

ＫＥＹＷＯＲＤＳ: ｉｎｔｅrｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ；ｐｏｗｅr ｉｎｔｅrｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ；ｂｉｇｄａｔａ；ｎｅｗｇｅｎｅrａｔｉｏｎａrｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ｓｍａrｔｈｏｍｅ；

ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｎｅｔｗｏrｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ

中图分类号:TＭ７３

文献标志码: Ａ

文章编号: 1０００－７２２9(２０19)０５－０００1 －1２

DOI: 1０. ３9６9 / ｊ. ｉｓｓｎ. 1０００－７２２9. ２０19. ０５. ００1

和安全管理提出了前所未有的挑战。物联网技术正

０

引

言

处于应对这一挑战的最前沿，它可以通过泛在的感知

技术赋予电力系统动态的灵活感知、实时通信、智能

控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控

制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源

之间的互动能力，从而使电网从单纯的电力传输网络

向智能能源信息一体化基础设施扩展，将现有的电力

系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持

续性的智能网络化电力能源系统。

近年来，随着社会经济的迅猛发展及能源需求的

日益增长，能源供应的压力不断增大。同时，大量煤

炭、石油等非清洁能源的使用所带来的环境污染问题

也日益严重。因此，未来的电力系统必然将为可持续

的全球经济增长提供高渗透率的清洁分布式能源。

大量分布式能源的不断接入给电力系统的经济运行

基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１３０7０４４)；江苏省“六大人才高

峰”资助项目(2０１４-ＸNＹ ꢀ００８)

目前，世界上越来越多的国家认识到物联网在电

万方数据

１

ｈｔｔｐ:/ / ｗｗｗ. ｃｅｐｃ. ｃｏｍ. ｃｎ

电力建设

２０19 年５月

泛在电力物联网

力系统升级和转型中的重要作用，并日趋重视。我国

也正积极地开展针对泛在电力物联网的研究和实践

工作。 2０１８年 2 月 7 日，国家电网有限公司在其信

息通信工作会议上首次明确提出将“打造全业务泛

在电力物联网，建设智慧企业，引领具有卓越竞争力

的世界一流能源互联网企业” 作为新时代国家电网

公司的信息通信战略目标^[１]。 2０１９年，“泛在电力物

联网”这个名词首次出现在国家电网有限公司的“两

会”报告中^[2]。 2０１９年１月１３日发布的国家电网有

限公司 2０１９年“１号文件”中将“打造状态全面感知、

信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网”排

在年度重点工作首位。至此，“泛在电力物联网” 被

视为是与电网融合发展的“第二张网络”，成为该公

司与“坚强智能电网” 相提并论的重点工作，其将综

合应用物联网技术、大数据技术、人工智能技术等各

项新技术，与新一代电力能源系统相互深度渗透和融

合，实现能源电力生产与消费各环节中涉及到的人和

物的最大程度地实时在线互联，进而发展成为全面承

载并贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客户服

务等业务的新一代信息通信系统。作为有力支撑我

国能源互联网高效、经济、安全运行的基础设施，泛在

电力物联网俨然已经成为电力能源领域战略性的新

兴科研和产业发展方向。

传递、存储、认知、决策、使用等服务。” 随后，物联网

技术得到了快速的发展。 2００８年１１月，美国 IＢＭ公

司总裁兼首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球”

这一发展理念。 2００９年１月，美国奥巴马总统公开

肯定了 IＢＭ“智慧地球” 的思路。随后，日本、韩国、

欧盟、新加坡等国家和地区也很快相继提出了相关的

物联网发展计划，如图１所示^[３]。 2００９年８月 7 日，

我国国家总理温家宝到江苏无锡物联网产业研究院

考察时提出了“感知中国” 的设想，开启了我国物联

网产业发展的新纪元。

鉴于泛在电力物联网广阔的发展前景，本文旨在

对泛在电力物联网的基本概念、主要特点、关键技术

和典型应用进行说明和分析，在此过程中总结性地给

出泛在电力物联网建设面临的主要挑战，为相关研究

的进一步深入提供一些有益的参考。

图１世界各国触网记录

Ｆｉｇ. １Ｒｅｃｏｒｄｓｏｎｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｏｕｎｔｒｉｅｓ

1. ２电力行业中物联网的概念

随着世界各国物联网技术的蓬勃发展，物联网逐

渐深入到人类生活的各个领域。电力系统作为目前

最庞大、最复杂的人工系统之一，其中涉及到不计其

数的人与人、人与物、物与物之间信息的双向获取、传

递、融合、交互和利用。因此，物联网技术应用于电力

能源领域是必然的趋势。

泛在电力物联网的概念

1. 1 物联网的基本概念

物联网的理念最早可追溯到１９９１年英国剑桥大

学的特洛伊咖啡壶事件。１９９５年，比尔·盖茨在其

撰写的《未来之路》一书中提到了物联网的构想，其

中一些构想目前已成为现实，如数字网络电视、数字

音乐产品、电子机票等。１９９８年，英国工程师Ｋｅｖｉｎ

Ａｓｈｔｏｎ首次提及了物联网的概念:“把所有物品通过

射频识别(rａｄｉｏｆrｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦID) 等信

息传感设备与因特网连接起来，实现智能化识别和管

理。”2００５年１１月 7 日，国际电信联盟(ｉｎｔｅrｎａｔｉｏｎａｌ

ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｕｎｉｏｎ， IＴＵ)在信息社会世界峰会

上发布了《IＴＵ因特网报告 2００５:物联网》，正式提出

了物联网的概念^[３]:“让每个目标物体通过传感系统

接入网络，实现从随时随地的人与人之间的沟通连

接，扩展到人与物、物与物之间按需进行的信息获取、

1. ２. 1 电力物联网

2０１０年，中国电力科学研究院汪洋等人结合物

联网的概念给出了电力行业对物联网的理解^[４]:“物

联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识

别、感知、互联与控制的网络系统。其实质是实现各

种信息传感设备与通信信息资源(互联网、电信网甚

至电力通信专网) 的结合，从而形成具有自我标识、

动态感知、按需融合、实时交互和智能处理、安全经济

物理实体。实体之间的协同和互动，使得有关物体相

互感知、高度协同和反馈控制，形成一个更加智能的

电力生产、生活体系。”

万方数据

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