随着能源革命和数字化转型的深入推进,配电物联网作为智能电网发展的重要方向,正迎来前所未有的发展机遇。配电物联网通过深度融合物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与电力系统,旨在实现配电网的全面感知、智能决策和高效协同,提升供电可靠性、运行效率和新能源消纳能力。其发展构想与网络技术开发,构成了技术落地的核心支柱。
一、配电物联网技术发展构想
配电物联网的总体构想是构建一个“云管边端”协同的智能化体系。在“端”侧,部署海量的智能传感器、智能终端和边缘计算单元,实现对配电网设备状态、运行环境、电能质量等数据的实时、精准采集。在“边”侧,利用边缘计算技术对本地数据进行快速处理和初步分析,实现故障的快速定位、隔离与恢复,减轻云端压力,满足实时性要求高的控制需求。在“管”侧,需要构建高可靠、低时延、广覆盖的通信网络,保障数据的安全、高效传输。在“云”侧,建设强大的配电云平台,汇聚全网数据,利用大数据分析和人工智能算法,实现电网状态的深度洞察、运行方式的优化、资产的全生命周期管理以及高级应用服务(如预测性维护、需求侧响应、虚拟电厂等)的支撑。
其核心目标包括:1)实现配电网的透明化与可视化,消除信息盲区;2)提升供电可靠性,实现故障的秒级感知与分钟级自愈;3)提高运营效率,通过数字化手段优化巡检、运维和抢修流程;4)支持高比例分布式能源的友好接入与高效消纳;5)支撑新型电力系统下的源网荷储互动与增值服务创新。
二、关键网络技术开发路径
网络技术是连接物理电网与数字空间的“神经系统”,其开发至关重要。主要路径包括:
- 融合异构通信网络技术:配电物联网场景复杂,需根据业务需求(如控制类业务的低时延高可靠、采集类业务的海量连接),灵活选用并深度融合多种通信技术。包括光纤专网(用于骨干通信)、电力线载波(HPLC/HRF)、无线专网(如LTE-G、5G切片)、以及低功耗广域网(如LoRa、NB-IoT)等,形成“有线无线互补、宽带窄带结合”的异构融合网络体系。
- 时间敏感网络(TSN)与5G URLLC技术:针对配电网精准负荷控制、分布式能源调控等对时延和可靠性要求极高的业务,需重点开发和应用时间敏感网络(TSN)技术和5G超可靠低时延通信(URLLC)能力。TSN能为工业以太网提供确定性的低时延传输保障,而5G URLLC则能提供无线环境的确定性服务,二者结合可满足未来配电网实时闭环控制的需求。
- 软件定义网络(SDN)与网络切片技术:为提升网络管理的灵活性和资源利用效率,需引入SDN技术,实现控制面与转发面分离,实现网络资源的集中管控和动态调度。结合5G网络切片技术,可在同一物理基础设施上虚拟出多个逻辑独立的网络,为不同安全等级、不同服务质量要求的配电业务(如保护控制、视频监控、计量采集)提供定制化、隔离性的网络服务保障。
- 边缘计算与雾计算网络架构:在靠近数据源的配电房、环网柜、台区等位置部署边缘计算节点,构建边缘计算网络。开发轻量级容器、微服务及边缘智能算法,使数据在本地就近处理和分析,大幅减少回传数据量,降低时延,并能在断网情况下维持局部自治能力。雾计算可进一步协调多个边缘节点之间的协作。
- 网络安全防护技术体系:网络安全是生命线。需开发贯穿“云管边端”的全链条安全防护技术,包括终端安全加固、通信加密与认证(如基于国产密码算法的安全芯片)、网络边界防护、入侵检测、以及基于AI的态势感知与主动防御系统。需遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则,构建纵深防御体系。
- 协议标准化与互操作技术:推动OPC UA、MQTT、DDS等适用于工业物联网的通信协议在配电网领域的应用与适配,开发统一的物模型和数据模型,解决不同厂家设备与系统之间的互联互通难题,实现跨平台、跨系统的数据共享与业务协同。
配电物联网的发展将是一个持续演进的过程。网络技术的开发必须紧密围绕业务需求,坚持开放融合、标准先行、安全可控的原则,通过技术创新驱动,逐步构建起能够支撑新型电力系统建设、具备高度智能和韧性的配电物联网神经网络,最终实现电力流、信息流、业务流的深度融合与价值创造。