感知终端

对多源电力感知终端产生的异构多参量数据进行融合分析，是实现配电网数字化转型的关键。目前，电力多参量融合仍以同构多参量融合和决策级异构多参量融合为主，异构、多源的融合及分析技术薄弱，无法满足数字化配电网下的异构多参量深度融合需求。他首先对电力数据的融合模式进行总体性介绍；然后针对异构多参量数据结构相异，融合难度大，而传统决策级融合信息损失量大，融合精确性低的问题，提出一种特征级融合框架，并进行场景验证；最后对电力数据融合对可能的发展方向以及面临的问题进行展望。

海量异构终端广泛互联、网络架构复杂化、主站云化部署以及业务应用快速迭代等特点的配电二次系统，在更灵活、开放、高效的同时，也面临着更加严峻的安全形势。通过构建配电二次系统安全监测体系，全面监测覆盖平台层与应用层、通信网络、感知终端各层级的安全信息，实现安全状态集中监测、态势量化评估、隐患及时发现、告警快速处置、事件追踪溯源的闭环管控机制。从系统组成、部署架构、功能要求等方面，介绍配电二次系统安全监测系统建设思路，为各单位开展配电二次系统安全监测系统建设提供解决方案。

阐述了泛在电力物联网安全形势与需求，整体介绍了感知终端层安全风险分析，最后探讨了动态安全管控与主动防御机制。

立足电网智能巡视业务，以巡检机器人为载体，以图像/视频流缺陷分析技术为核心，综合无人机、摄像头、声纹等各类感知终端，提供涵盖单站/区域型智能巡视、集控站智能巡视应用和PMS中台智能管控应用的系统解决方案，满足不同场景生产管控需求，全面提升变电站的监视、巡视、预警、决策和现场管控的智能化水平，有效支撑变电运维“两个替代”。

采用高速电力线载波、Lora无线双模通信，承载了台区低压电网监控和用电数据的采集任务，主要功能包括：对下级分支箱、表箱的拓扑辨识，形成准确的变、线、户拓扑结构图。对变压器、低压配电箱内的总、分断路器运行状态监测，各级停电事件的实时上报。协调电气运行参数5分钟、电表数据15分钟的同步采集与数据周期上报。

电力设备状态感知是提升电网安全运行水平、保障可靠供电的关键，超低功耗宽窄融合无线传感网络助力实现输变电物联传感器“去电池、无缆化”、宽窄带差异化感知终端统一接入，是电力设备状态感知的重要发展方向。报告首先从输变电设备物联网感知与通信需求出发，分析实现超低功耗、宽窄融合无线传感网络的技术挑战，在此基础上，提出了无线极简物理层、宽窄融合统一通信协议、轻量级安全连接核心思路，介绍了阶段研究进展，最后对发展趋势进行了展望。

当今世界,新一轮科技革命方兴未艾,全球信息技术发展正处于跨界融合、加速创新、深度调整的历史时期，呈现万物互联、万物智能的新特征。智能传感器作为与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源,正深刻改变着我们感知世界的方式,在数字经济时代的战略性作用愈加凸显。我国高度重视智能传感器产业的发展。《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021-2023年)》将高端传感器能力突破作为攻关目标,提出要突破智能感知、新型短距离通信、高精度定位等关键共性技术,补齐高端传感器、物联网芯片等产业短板,进一步提升高性能、通用化的物联网感知终端供给能力。山东、郑州等地专门出台智能传感器产业规划,全国多个地区也通过打造特色产业园区、建设特色产业基地等措施，积极布局智能传感器产业。随着新型工业化的深入推进和新一轮产业革命的加速演进,智能传感技术作为提升信息化与工业化融合的关键技术之一,是我国制造业由大转强的重要保障。为系统评估我国智能传感器产业发展概况,分析智能传感器发展趋势,研究相关问题和应对策略,中国(无锡)物联网研究院历时数月,开展大量调查研究,编制此报告,以期能为产业发展提供参考。本报告仅用于探讨交流,不代表任何官方观点。

针对现存大量传感设备未充分发挥作用，各专业系统自成体系，传感设备重复部署，难以满足终端统一接入的管理要求；无法充分挖掘数据在提高电网安全运行水平、效率效益和工作质量等方面的价值，传统的在线监测仍主要依赖于值班人员的专业素养和主观能动性；网建设认识不深，标准接入方式普及有限，接入设备缺乏统一标准，错误接入等问题，基于电力物联网架构体系的安全接入、设备管理及边缘计算、嵌入式系统的软硬件架构的要求，秉承“边端分离”的思路，开发出智慧变电站物联感知边缘物联代理（接入节点）应用解决方案。该装置是一套统一的应用于输、变、配电的边缘物联代理装置（接入节点），用于解决边端一体造成的单一现场配置多个边缘代理或感知终端重复配置的问题，是电力物联网感知层的核心设备，是实现“数据一个源”和“统一接入、边缘智能、共享共用”的关键设备。通过在输、变、配电系统中配置边缘物联代理，实现各种微功率、低功耗无线传感器以及有线传感器的自由组网，南向可实现不同厂家、不同类型、不同协议、不同通信方式的传感器数据接入配置，实现汇聚单元统一接口协议和统一通信协议接入，北向可通过安全加密芯片或安全加密程序实现与汇聚单元及物联网平台的安全通信。凭借EdgeX Foundry（国际物联网边缘计算软件框架），实现边缘算法App在边缘物联代理（接入节点）本地搭载，也可以通过云端对本节点内的边缘算法App进行远程更新，实现高级应用算法远程部署，充分发挥传感设备数据的价值。

国网智能科技股份有限公司聚焦变电运维作业模式转型，提供设备“外部状态可观、内部状态可测”的全方位智能巡视整体解决方案，以各类感知终端和机器人、无人机智能设备为基础，边缘推理、云端训练与集中管控结合，实现空地立体化巡视、一键顺控双确认、智能识别（含算法在线自学习）等功能，全面提升变电站的监视、巡视、预警、决策和现场管控的智能化水平，实现变电运维“两个替代”，有效支撑一线班组工作。

城市配电网安全稳定运行关乎国计民生。感知体系是其可靠运行的基础。立项之初，大型城市配电网感知设备往往局部配置冗余、整体感知能力不足，经济性较差；感知数据完整性、精准度不高，风险防控缺乏数据支持和有效方法；提高电网精益感知水平迫在眉睫。随着分布式电源大量接入、智能化设备快速推广，城市配电网规模愈加庞大，加速向多源协同、信息物理融合的复杂系统演变，对感知和运行提出了更高要求，突破精益感知与风险防控技术意义重大。 长期以来，大型城市配电网精益感知和风险防控领域面临三大难题：①网架结构多样、运行不确定性强，兼顾经济性、可靠性、可观性等多目标的感知设备精准配置难度大；②终端设备运行环境复杂、元件耦合度高，信号交互干扰，设备-系统多层级、多类型数据可信提升困难；③城市配电网呈现源网荷交互、信息物理耦合、中低压协同等特征，风险主动防控十分复杂。 在国家自然科学基金和国网科技项目支持下，团队历时6年产学研联合攻关，取得三方面重大技术突破：①建立了兼顾可观性、可靠性的中低压配电感知设备优化配置模型，突破了基于改进差分演化算法与模糊综合评价的配置方法，优化感知设备位置、类型；②突破了感知终端多维可信诊断技术，攻克了融合参数识别与过零同步的拓扑自动辨识方法，提出了基于随机森林模型分析与数据流异常检测的主站-终端双重校核技术，异常数据识别准确率超过97%；③提出了信息物理协同的配电网“设备-网格-系统”多空间尺度风险感知技术，突破了考虑时滞影响的功率波动协同平抑技术，发明了融合配用电信息的中低压故障快速识别与分级供电保障方法，提升了风险防控能力。 项目获授权发明专利11项，发表论文33篇，发布国标等技术标准8项，出版专著1部，登记软著8项，研制软硬件8套。项目通过了中电联组织的成果鉴定，中国工程院罗安院士任组长的鉴定委员会一致认为配电网感知设备优化配置和精益化感知技术处于国际领先水平。 成果在天津、杭州等20多个大型城市率先应用，并规模化推广至陕西、贵州等23个省，感知体系建设成本降低8.35%以上，异常量测数据识别准确率超过97%，有效平抑了分布式电源、“煤改电”等电能替代负荷大规模接入后带来的风险，直接经济效益超10亿元，在庆祝新中国成立70周年大会、进博会等重大活动保电中发挥了关键作用，间接效益数十亿元，促进配电网感知与防控从“粗放+被动”向“精益+主动”转变，为支撑“新基建”、推进城市能源变革提供了坚强技术保障。