泛在电力物联网智能感知关键技术发展思路

智能感知是泛在电力物联网的数据入口,在泛在电力物联网建设中扮演着极其重要的角色。该文通过抽象化泛在物联网的信息论表述,量化比较了泛在电力物联网在数据传输容量上的优势,综合估算了智能感知网络规模,预测需要在此基础上解决海量异构多源数据融合、信息安全防护等问题。探讨了泛在电力物联网边缘算法的可分解性与下沉系数,定义了描述边缘算法可分解程度的范式,举例电力常用算法在泛在物联网边缘分解后的计算效率。讨论了智能感知在时空、类型、准确度的信息增益,以此为数学前提分别叙述了泛在电力物联网智能感知技术在通信网络、边缘计算、深度感知3个维度的发展思路,在此基础上讨论了泛在电力物联网的实际应用场景。     

电力物联网中的分层聚合技术研究

文章针对物联网技术和我国智能电网建设规划,研究了面向智能电网应用的物联网网络架构及关键技术,总结了技术特点.在阐明网络架构的基础上,进一步针对智能电网应用中海量设备终端和海量采集信息的特点,详细论述了物联网信息聚合技术,分析了信息聚合技术带来的网络收益,提出了信息聚合技术基本功能框架及实现方式.物联网信息聚合技术在采集...     

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。     

电力物联网边缘计算终端业务时序逻辑与计算负荷建模方法

文中提出了一种边缘计算终端业务的时序逻辑与计算负荷建模方法.首先,提出了业务的时序逻辑图和边缘计算终端架构,构建了业务的计算负荷模型.然后,采用提出的计算负荷曲线生成算法获得业务的计算负荷时序曲线.最后,基于所生成的曲线对终端的计算资源进行配置,并分析了时序逻辑和终端架构对计算资源配置的影响.仿真结果表明,所提出方法可...     

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...     

基于边缘计算的泛在电力物联网群组密钥管理算法研究

随着泛在电力物联网的快速发展,网络传输的可信任性与安全性开始成为其在关键领域中应用的基本前提。然而大多数现有的方案不适用于泛在电力物联网环境。文中在分布式密钥管理与边缘计算的框架下,提出了一种群组密钥加密算法。这种算法通过使用基于相同主题的节点群组构建算法构建分组,并且通过使用基于群组密钥管理的密钥分配算法等算法,减少了随着分组内节点增减而产生的重新派生新密钥以及节点之间传递密钥所需的系统开销,密钥生成节点无需和所有物联网节点建立通信链路。文中还对方案的性能指标进行了评价,证明了文中提出的密钥管理算法可提高设备性能,降低功耗,适用于泛在电力物联网的各种环境。     

信息物理社会数据融合处理的电力物联网运行风险预测

为避免因外界干扰而影响电网的安全运行,本文提出基于集成学习的电力物联网运行风险预测方法。首先,以时间序列为基准融合得到数据集,基于自适应综合过采样算法对训练集进行过采样处理;然后,联合考虑特征对分类的贡献度和特征间的相关度,对冗余特征进行有效剔除,提出基于ReliefF-S的最优特征子集选择方法;最后,建立基于BO-CatBoost的电力物联网运行风险预测模型。算例分析表明,该风险预测方案可快速、准确地预测出影响电力物联网运行的风险类别。     

泛在电力物联网优化与调控方法研究

建设泛在电力物联网能够为电网的运行与管理、投资与服务开辟新的道路。依托泛在电力物联网的发展路径,可实现泛在电力物联网优化调度建设,提升能源系统的效率。首先研究了泛在电力物联网平台层和感知层的优化主体和内容,然后在此基础上构建了物理网终端设备参与的边缘优化调度模型,最后以某园区的典型日负荷为依据,选择NSGA-II智能算法对该模型进行应用,验证了该模型的可行性,整体实现了对泛在电力物联网的建设与应用。     

面向电力物联网的模型源端维护与共享技术

目前,电力物联网环境下设备接入存在模型多次人工维护、无法多级共享的问题,不仅增加了大量的模型维护工作,而且难以保证各级主站的模型一致性。对此提出了一种面向电力物联网的模型源端维护和共享方法,实现源端模型自动注册、边缘节点自动焊接、主站模型订阅和多级共享,减轻边缘节点和主站系统的模型维护工作,规避不同主站模型不匹配问题。同时,在边缘节点可以按照不同主站业务需求分类存储模型切片,解耦不同主站及不同业务的源端模型,充分发挥边缘节点的计算和存储能力。     

电力物联网：数据科学视角及商业模式

当前电力(能源)系统正在向数字化转型,电力物联网的建设进入新阶段。大量感知设备和智能终端接入电力物联网,在电力系统内部和外部产生并积累了大量的数据。特别是电力系统的用电数据蕴藏巨大的价值,内含丰富的社会经济信息。针对用电数据,电力物联网有着多种可能的商业模式。介绍了电力物联网的3重涵义,结合电力物联网中不同类型用电数据的来源阐述其背后的信息,探讨信息/数据融合的理论与技术,并指出数据驱动下电力物联网商业模式的关键问题和具体业务,最后分析了电力物联网数据服务所面临的挑战。     

基于物联网感知技术的电源监控系统设计

针对传统的电源监控系统结构复杂、功能单一等缺点,以小型通信基站电源系统为模型,提出了基于物联网感知技术的电源监控系统。本系统中,利用布置在电源周围以及电源电路上的各种传感器实现电池运行状态的参数采集,并且将采集到的海量数据进行数据的清洗、压缩和融合。同时利用MSP430F149微处理器实现现场信息的高速处理。     

用于泛在电力物联网的配电变压器智能感知终端技术研究

泛在电力物联网的建设对感知层设备提出了新的要求。针对目前小容量配电变压器无法感知高压进线侧信息的不足,提出了一种用于配电变压器的智能感知终端设计技术。该智能感知终端包括高压感知本体和智能测量终端两部分,高压感知本体可实现对配电变压器高压进线电压、电流的精确感知。智能测量终端则可通过边缘计算有效实现对配电变压器状态的监测以及对配电线路多种信息的检测。对高压感知本体传感的关键技术进行了分析,并对其传感准确度进行了测试。对智能测量终端的常用边缘计算技术进行了分析。该智能感知终端有效满足了电力物联网对配电变压器的感知要求,具有广阔的应用前景。     

面向电力物联网的含可再生能源配电网运行展望

目前,电网缺乏对分布式能源及其所接入低压配电系统的有效量测,难以分析可再生能源大规模接入给配电网运行带来的显著不确定性。电力物联网技术可突破传统量测方式的瓶颈,应用于含可再生能源配电网的多级协调运行及可再生能源广域消纳。面向电力物联网的建设,阐述了可再生能源的状态感知、数据采集与处理过程。然后,利用物联网感知信息,从用户侧能量管理、分布式能源集群控制、配电网多时间尺度优化运行、综合能源系统运行等方面,构建了基于电力物联网平台的含可再生能源配电网运行方式框架。最后,对电力物联网在可再生能源系统中的预期应用效益进行了分析。     

基于物联网技术的智能电网信息反馈系统

随着我国超高压电网的快速发展,智能电网在我国的电力系统中不断地实现。而智能电网的实现,也对电力系统信息网络的收集、整合、分析数据的能力提出了更高的要求。构建一个智能化、信息化、分级化互动管理的智能电网信息系统,离不开先进的通信技术、控制技术、信息技术的支持,而物联网技术正是通过智能感应装置,传输网络,信息处理中心等有机的处理环节,最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。物联网技术的应用,有利于有效地对电力系统基础设施资源进行整合,进而提高电力系统通信水平,改善当前电力系统基础设施的利用率。     

基于LPWAN的泛在电力物联网

高比例的可再生能源接入、电力市场化改革和"互联网+"智慧能源的快速发展需要大量的数据支撑,并实现物理、商业、信息的广泛互联、智能互动。关键步骤之一是建立泛在电力物联网(Ubiquitous Power Internet of Things,UPIoT),实现电力系统中人与物、物与物、人与人之间随时随地通信。首先介绍了UPIoT的发展背景与基本概念、主要的低功耗广域网络(Low Power Wide Area Network, LPWAN)技术,然后以LoRa物联网解决方案为例介绍了基于LPWAN的UPIoT的体系架构及性能。最后探讨了UPIoT的应用前景,并指出了UPIoT需重点研究和解决的两个特殊问题,即:低压电力线载波通信(PLC)和强电磁干扰环境下的信号处理。     

基于用户意愿度 D2D 协助的工业物联网资源分配

针对终端用户产生计算任务大小动态变化以及在工业物联网场景下业务的低时延、低能耗需求,提出了一种基于用户意愿度的D2D(device to device)协助的工业物联网资源分配模型。首先在用户层,每隔时隙t,由概率分布函数更新用户成为资源给予端的意愿度,在移动边缘计算(MEC)服务器层,使MEC具有决策功能,能对终端上传任务做出判断,寻找出合适的MEC处理;其次基于K-means聚类算法,将终端产生的任务匹配到对应的层进行处理;最后在资源分配阶段,为解决Q-learning里Q表难以实时更新的问题,提出N-DQN算法,使用双层神经网络相互拟合。仿真表明所提策略较传统方法,系统能耗降低约10%,系统时延降低约12%。     

电力物联网技术的应用

针对目前电力通信网网络资源现状及技术体制特点,结合电力物联网需求,提出基于物联网、以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network,EPON)和同步数字传输(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)技术的组网方案,并对物联网安全体系建设进行了分析。结果表明:完善的SDH网络和基于城区配电通信需求的EPON通信网络能够满足城市配电物联网的相关应用。     

基于物联网的变电站在线监测系统

针对智能电网的发展需求,基于物联网技术设计了变电站运行数据在线监测系统,提出了在新型ZigBee射频芯片CC2530前端添加射频功放芯片CC2591来延长协调器和路由器通信半径的物联网节点设计方案,同时设计了监测系统中的数据发送和组网流程,并针对某煤矿变电站做了现场测试工作.测试结果及传输实验表明,系统工作稳定性高,数据传输实时性好,具有较高的推广应用价值.     

双碳目标下NB-IoT能源物联网安全构架及关键技术

围绕NB-IoT能源物联网安全构架及关键技术，分析了“双碳”目标下能源系统新特征，从绘制碳足迹、优化能源供给、优化能源交易和构建双向信息流四个方面剖析了能源物联网对“双碳”目标的支撑作用。总结了“双碳”目标下能源物联网的特性及需求，归纳了以NB-IoT 为代表的LPWAN与能源物联网的匹配关系。探索构建了包含NB-IoT物联网安全模组和安全服务平台的能源物联网安全构架。重点分析了基于eSIM+ESAM NB-IoT的物联网安全模组硬件、基于GlobalPlatform可信框架的NB-IoT物联网安全模组软件，以及基于区块链的物联网卡全链条安全管理关键技术。该技术可为能源生产、传输、存储、交易和消费领域提供安全、可信的LPWAN物联网解决方案，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供可信数据支撑，助力“3060双碳目标”实现。