电力物联网5G云–边–端协同框架与资源调度方法

分布式能源、可调负荷及储能装置大规模接入配电网运行带动“源-网-荷-储”调控模式的转变,配电网与分布式资源之间频繁双向互动对通信网全面感知与广域传输能力提出更高要求。电力物联网与5G的融合通过云-边-端多层级资源的深度协同提供有效的解决方案。针对现有云-边-端协同技术在电力物联网与5G融合应用面临的与电力业务需求适配性不足、异构资源调度协同性差、数据隐私安全难以保障等挑战,文章提出电力物联网5G云-边-端多级协同框架,支撑分布式资源与配电网的协同互动;在此基础上,基于联邦深度Q学习,提出基于半分布式人工智能的云-边-端协同资源调度方法,在高可靠低时延约束下实现端侧任务卸载、功率控制与云侧/边侧计算资源分配的协同优化;最后,通过算例分析验证该技术在能耗、时延、吞吐量等方面的性能优势,同基于层次分析法和深度Q学习的边缘网络任务卸载算法(distributionoffloadingalgorithmbasedon analytic hierarchy process and deep Q network,AHP-DQN)和能量感知边缘计算移动管理算法(energy-awaremobility...     

5G环境下差动保护在电力系统中的应用

由于面临业务需求差异化,应用场景多样化,以及网络设备异构化的挑战,电力物联网的构建需要引入网络切片、边缘计算、灵活回传以及低时延技术等5G关键技术来实现灵活、差异化的通信能力。针对这些问题,本文研究了5G网络的关键技术,研究了差动保护业务在5G环境中的应用,并设计了移动边缘计算平台,使信息流无须回传至5G核心网、在网络的边缘就能完成信息的交互与传输,满足配网差动保护对端到端通信通道10～12 ms的时延要求。该方案能够取代光纤通信进行配网差动保护装置之间实时通信,为泛在电力物联网接入网低时延、高可靠应用场景提供解决方案。     

基于DQN的电力物联网5G边缘切片资源管理研究

随着5G通信技术以及移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)的发展,各式各样的电力物联网新需求层出不穷.一方面,部分新型电力物联网业务需要高服务质量保障;另一方面,移动边缘计算需要为新型电力物联网的业务提供差异化的计算服务.为解决上述问题,文章定义了一种面向电力物联网业务的可靠性衡量指标.基于...     

基于5G的云边协同防误系统在鞍钢变电所的应用

遵循"电力物联网"思想,运用5G、物联网、云计算、边缘计算等技术,建立变电所防误子站、移动终端与云平台的电力互联和人机交互,打造具有"防误子站智能成票、云边联合在线防误、移动终端无线开锁、业务在线化管控"等特征的防误系统,提升变电所倒闸操作效率和防误管控水平.     

面向电力物联网的轻量化5G通信关键技术研究

新一代5G通信技术在电力物联网应用中存在功耗和成本居高的问题,所以轻量化5G通信关键技术的相关研究具有重要意义。分析了电力5G典型业务场景需求及电力5G技术演进。重点探讨了轻量化5G终端的复杂度、成本、功耗以及安全性。结合国内主流商用5G网络,分析了轻量化5G峰值速率与电力物联网业务需求匹配特性。对轻量化5G在电力行业应用的演进方向展开了讨论。最后,分析了轻量化5G在电力物联网中部署典型应用案例。     

电力物联网设备安全检测系统设计与应用

电力物联网设备正在越来越多的应用于电力系统,由于设备类型多样、复杂,因此目前尚未有对其进行安全检测的成熟解决方案。为解决这一现状,设计研发一种电力物联网设备安全检测系统,基于设备指纹识别、网络协议识别和固件安全性分析等关键技术,对电力物联网设备从漏洞情况、配置安全性和固件安全性角度进行综合安全分析,实现对设备安全性检测,自动化的系统设计大大提高了用户开展安全检测工作的效率。目前,该系统已积累了品牌库23 613条,固件库11条,协议库22条,漏洞库159 763条,威胁特征库1 028条。利用电力物联网设备安全检测系统对电力5G终端、5G CPE、5G边缘网关等六款设备进行安全检测,累计挖掘终端密钥泄露、配置错误、不安全的组件等安全风险274个。将研发的平台与业内知名漏洞扫描工具进行了对比分析,电力物联网设备安全检测系统具有较高的准确率和覆盖率。同时,将系统在3个典型电力业务场景进行试点验证,累计挖掘各类安全漏洞590个,有力保障了电力物联网终端本体安全性。     

基于Oracle机制的电力5G可信数据上链技术

针对电力区块链应用系统中数据上链效率和可信性问题,研究了基于5G和预言机(Oracle)机制的可信数据上链技术。首先,讨论了区块链系统中数据上链方式,分析了适用于电力5G区块链的Oracle数据上链方法;然后,提出了基于分布式Oracle的电力5G业务系统可信数据上链技术,设计了基于云-边-端一体化的系统总体架构,以及数据源注册、评估、上链的工作流程,其中,通过区块链系统实现分布式数据的采集共享,基于门限签名算法和可验证随机函数实现数据源评估,评估算法由边缘物联代理节点运行以确保系统的安全性和可用性,并通过对5G切片任务划分和优化实现认证数据和业务数据的高效传输。最后,在基于电力5G区块链的用电信息采集系统中部署文中所提方案,从通信性能、业务性能、资源利用等方面进行实验验证。结果表明,所提方案在不同负载压力测试下数据平均传输时延约为10 ms,误码率、丢包率小于0.9%。在100量级并发业务请求情况下,较已有方案性能提升超过80%,因而具有良好的可行性和推广价值。     

基于5G端到端切片的多业务泛在智能电网研究

针对公司建设安全可信、接入灵活、双向实时互动的"泛在化、全覆盖"配电通信网的迫切需求,基于5G智能电网典型应用场景,提出基于5G切片的多业务泛在智能电网架构.研究了面向服务的5G端到端切片技术和5G电力终端泛在可信接入技术,分析针对智能电网不同业务场景,如何提供超低时延、高带宽、大连接、高安全性的差异化网络服务.提出了...     

配电物联网自动化业务云边协同资源弹性配置方法

云边协同是适应分布式对象海量接入和支撑配电物联网自动化业务的电力自动化关键技术手段。为了充分发挥云边协同系统资源优势和降低配电物联网自动化业务延时，首先以云边资源协同的角度为切入，提出了一种计及资源弹性配置和通信安全加密功能模块的配电物联网云边架构，接着基于微服务的电力业务组织构建方式，构建了配电物联网自动化业务的时空逻辑模型和计算负荷模型。在此基础上，考虑容器资源的弹性分配和云边通信的加密延时，提出了一种云边协同资源弹性配置方法，通过整体协同边缘和云的多容器资源降低业务延时。最后，算例中分析了业务时空逻辑的影响，对比了不同场景设置下资源配置与业务延时结果，验证了所提方法的有效性。     

基于计算卸载的电力物联网能效优化研究

基于异构网络架构,考虑基于三层计算的电力物联网移动边缘计算架构,构建了各层计算的能量消耗模型和延迟模型,实现智能移动设备的任务从本地计算卸载到小基站的边缘服务器和宏基站边缘云服务器进行计算。针对电力物联网计算卸载的能耗最小化问题,采用变量替换分解问题,并利用目标函数单调性进行理论推导,得到优化的参数解。仿真结果表明,通过与其他方案相比,所提优化方案可以在较小的延迟条件下,实现优化的节能效果。     

“人工智能物联网技术在输配电领域的应用”专题多期刊联合征稿启事

正输配电设备物联网是电力物联网的重要组成部分,其建设和发展受到行业内专家学者的广泛关注。输配电设备物联网充分应用和融合先进的传感检测、边缘计算、无线通信及人工智能等技术,实现输配电网设备状态的全面感知、信息的高效处理、应用的便捷灵活,支撑输配电网设备业务数字化到数字业务化的转变,对于提高电网智能运维水平、确保电网安全运行、提升电网驾驭能力、实现电网智能化具有重要意义。为了推动输配电设备物联网关键技术的发展与应用,《高电压技术》《高压电     

面向配电网的量子加密信息安全防护技术研究

为加强能源互联网新型电力系统建设中的信息安全防护水平,基于5G多接入边缘计算的配电网量子加密信息安全防护技术的研究与测试,将5G电力专网的通信技术和量子加密技术应用于配网终端环境,通过量子密钥与电力业务主站、终端与量子密钥、5G通信与量子加密设备三者之间的相互融合,使配电终端设备与配电主站之间实现安全通信且系统响应时间可控,为配电自动化业务使用“三遥”功能提供安全支撑。     

电力物联网数据传输方案:现状与基于5G技术的展望

当前,电力物联网作为电力行业向能源互联网发展革新的过渡形态,在监控、管理等方向面临着新时代数字化变革.现有数据传输方案应对变革乏力,急需引入先进的数据传输方案作为数字化先导,引领并完善电力物联网的建设.第五代移动通信技术(5G)因具有带宽、时延、传输速率等性能指标上的优势,受到了各行各业青睐,在未来也被期望能够与电力物联网深度融合,应对发展挑战.为此,该文以电力物联网数据传输方案为研究对象,首先阐述了电力物联网建设完善过程中数据传输的重要性,通过梳理电力物联网构架,分析了其中的数据传输网络,将数据传输方案应用场景划分为采集、控制和电力业务信息传递三大类;然后,以此为据,梳理、讨论了现有数据传输方案在电网中的应用现状,并结合当下数字化变革分析了电力物联网对数据传输方案的新需求;随后,从5G技术特征出发,分析了5G技术在电力物联网中的适用性,并对其在电力物联网中的研究现状进行了概述;最后,指出5G技术在电力物联网中应用将会面临的挑战,并展望了电力物联网数据传输方案将承载多元化的海量信息和以一体化通信架构发展的趋势,以期为电力物联网的深入研究和实践提供参考.     

基于泛在电力物联网理念的电力工作现场安全远程稽查系统建设与应用

当前电网快速发展,大量施工现场施工人员达上千人,电力施工现场的增多,安全管控压力剧增,传统的依靠人力的监察安全管控模式已不能适应和满足新要求。基于通信技术的发展和在电力行业的深度应用,提出了一种基于泛在物联网理念下的电力施工现场安全稽查新模式,基于"云-管-边-场-端"架构,采用4G专网物联网卡的便携式移动终端,搭建安全稽查远程平台,建立了新型监控分析系统。通过视频信息的监视,实现实时违章稽查监管,通过视频信息数据库的建立和数云融合的物联数据分析,实现自动违章判别及到岗到位履职分析,有效解决稽查人力不足、无法现场全覆盖等问题,有效提升了生产作业现场感知能力、监控能力及源头安全管控治理能力,实现了安全生产工作智能化统计及辅助决策。     

边缘计算网关的功能设计与系统实现

边缘计算网关是配电物联网解决方案中的重要设备,可将传统配电终端接入物联网云平台并实施配合云端服务的边缘计算.文章介绍了边缘计算网关的一种功能设计和系统实现方案.功能设计方面,围绕公网通信需求,介绍了网关的北向通信协议设计,包括物联网数据传输策略设计、通信可选项设计、基于MQTT协议的通信报文设计;围绕边缘计算需求,介绍了网关的设备模型设计和基于管道模式的计算模型设计.系统实现方面,边缘计算网关采用构件技术,系统由一系列独立的构件组成,通过消息总线实现业务协同.基于文章所述功能设计和系统实现的边缘计算网关产品在实际的配电物联网项目中进行了测试,结果达到预期.     

基于云-边-端协同的电力物联网用户侧数据应用框架

物联网技术渗透到电力系统所形成的电力物联网承载着海量数据流,通过电力业务数据化和电力网络信息化,促进电力数据业务化目标的实现。目前电网基于云计算的集中式数据存储与处理,使得海量细粒度的用户侧数据无法得到有效应用。基于此,文章提出了基于云-边-端协同的用户侧数据应用框架,以打破由于计算资源有限而导致用户侧与电力系统的交互壁垒。利用边缘计算与云计算的互补性,以预测预警、分类聚类和需求响应3类用户侧基础数据应用为例,设计了用户侧数据应用框架,以期实现自下而上和自上而下的双向数据流、业务流的协同循环,从而达到对用户侧数据进行广而深的价值挖掘的目标。最后,从物理层、平台层和业务层3个维度对实现该框架的关键技术进行了分析与总结。     

电力物联网移动边缘计算任务卸载策略

由于云计算框架中的传播延迟无法满足电力物联网对低延迟和可靠性的要求,在移动边缘计算框架的基础上,提出一种基于电力物联网的云-边缘网络结构,并对业务响应时延进行建模。通过约束优化和改进遗传算法相结合求解优化模型,得出最优计算卸载策略。通过仿真进行对比分析,验证提出的移动边缘计算卸载策略的有效性。结果表明,该策略在提高业务处理可靠性的同时,也大幅度降低了故障情况下业务响应时延,与仅重传策略的延迟性能相比,该策略延迟性能提高了6.4%。综上,该研究可对电力物联网的发展提供一定的参考和借鉴。     

5G电力应急通信装置的关键技术研究

5G电力应急通信装置采用无线宽带多网融合技术、干扰抑制方法、业务QoS保障方法、安全保密技术,在通信机制上既能做到5G与4G兼容,支持网络优选,还能做到运营商公网与4G电力无线专网的融合.方案在保证传输服务质量的同时实现了数据安全传输.     

泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术展望

随着泛在电力物联网建设方案的提出,智能电能表作为电力物联网感知层末端重要的传感设备,其技术功能被赋予更多的要求。新一代智能电能表既要兼顾传统计量功能又要考虑泛在电力物联网环境下业务的需求,其技术发展方向是保证感知层设备智能化升级、实现业务终端全连接、提升边缘智能水平的关键。文章基于IR46国际标准,从电能表的计量特性、电能表功能多元化发展方向、实时嵌入式操作系统应用等多角度,探讨新一代智能电能表的技术发展方向。     

5G助力电力物联网：网络架构与关键技术

电力物联网（electricity internet of things, EIoT）作为物联网和智能电网的结合,能够有效整合各类通信设备以及电力资源,提高电网信息化水平及现有设备利用率,并为建设具备全面感知、高效应变、灵活处理的智慧能源互联网提供了典型范例。第5代移动通信（the fifth generation mobile communication network,5G）具备“高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗”的特点,其关键技术能够满足电力系统“海量设备接入、海量电力数据传输、电网极高可靠性、灵活协同响应、设备寿命持久”的需求,因此将5G通信技术与电力物联网进行深度融合已成为下一步研究与发展的重点。首先概述了电力物联网的基本概念,并结合5G通信技术的特点,提出了基于5G的电力物联网总体架构;然后分析总结了现有5G关键技术及其在物联网中的应用,最后对5G通信技术和电力物联网融合的未来研究趋势进行展望。