电力应用

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。介绍了无线传感网及其产业发展现状，概述了无线传感网主流技术，总结提炼了电力无线传感网在电力领域的应用情况，分析研究了电力无线传感网的应用价值和挑战，探讨提出了电力无线传感网技术应用发展趋势及建议。 无线传感网是大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，可以感知、采集和处理信息，并将获得的详尽信息发送给需要的用户。 “十四五”期间，国家电网有限公司服务新型电力系统构建需求，将“全力推进电力物联网高质量发展”作为重点工作任务之一，其中的各项工作部署均离不开无线传感网的支撑。无线传感器网中众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等。潜在的应用领域可以归纳为军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。新型电力系统的一些重要的、需要被监控的设备上可以安装传感器，实时监控设备的运行状况。采用无线传感网络技术，将监测到的重要参数上传到集中处理平台，智能电力系统可以根据参数的变化，及时发现设备故障等，主动预防可能发生的各种事故。 与传统有线网络相比，无线传感网络具有很明显的优势，主要有：低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。无线传感网给电力行业带来应用价值的同时，也面临着极大的挑战。通用无线传感网技术无法满足某些特定的业务需求，变电站、输电线路等某些复杂的电力现场环境对于功耗控制、传输距离、组网灵活性等方面有特定需求，需要结合电力物联网的业务需求和应用场景来实现功耗和连接性能的协同优化；在终端接入和数据传输方面，设备和数据量均呈爆发式增长，海量数据给电力物联网带来了资源和数据传输带宽的压力；传感节点大多布置在户外环境中，恶劣环境和网络攻击均影响传感节点的运行和信息传递，因此，提升终端接入安全和抗干扰能力是保证电力物联网健康发展的重要基础；传感器小型化、无源化技术有待突破，利用电网沿线的磁场、电场、振动及温差等外部条件，实现微源取能是关键难点。为此，电力企业需要弥补现有的不足和短板，结合电力行业发展战略，研究低功耗无线传感网的网络与安全连接技术，全方位地提高感知数据的颗粒度、广度和维度，并持续积极探索基于人工智能的知识赋能、５G通信技术、基于边缘计算的技术、数据开发服务技术等方面融合发展。 联系人：陈姗姗 手 机：13261508443 邮 箱：chenshanshan@eptc.org.cn

探讨了无人机电力应用的技术方向和产品路线，在发展自动化、智能化巡检已成为必然的趋势下，电网无人机应用要朝着信息化、自动化、智能化迈进，力求消灭信息孤岛、提高数据标准化程度、提升运维效率。他提出了信息化、自动化、智能化的建设思路。

电力安全性关乎国家和人民安全，保障电力5G网络安全主要面临三方面痛点：一是5G电力应用安全测评体系亟待创新。考虑到电网安全问题，5G电力应用投入实际运行时，行业企业“不敢用、不能用5G”等现实难题；二是安全测评验证和标准化仍待增强。当前的电力生态中，认证机构多、测试内容多样、互认机制不完善等问题凸出；三是缺少面向电力行业的5G安全防护方案。网络安全是5G在电力行业规模化应用的重要前提，行业内仍缺少一套成熟的网络安全解决方案。为解决上述问题，南网总调联合广东移动、华为等单位开展5G网络承载不同分区电力业务的连通性、安全性、可靠性测试工作，通过信令面渗透攻击的方式对网元、切片等进行渗透测试，深入探索5G电力应用网络安全防护方案。

介绍到电力行业的安全防护经历了近20年的发展，虽建立了较完整的安全防护体系，但也面临日益严峻的安全形势和挑战。《电力网络安全技术产业发展报告2020》报告首先从网络安全产品、网络安全服务、新兴领域安全产品等方面对网络安全产业链进行了全景分析；然后分析了国家网络安全产业政策、电力系统网络安全防护现状、新新技术和新业务的电力应用以及电力安全创新力综合评价指标体系；最后对电力网络安全市场规模进行了预测、对电力网络安全产业发展趋势做了展望，并给出了电力网络安全产业发展建议。

主要以北斗三代适应电力应用的具体技术和指标，基于电力输配用采具体场景为基础，启迪电力应用北斗的思路。他提出，北斗系统应应用于电力的标准化建设，并开启北斗在电力更多场景中扮演角色的思路，而当电力大数据涉及到发电、输电、变电、配电、用电、调度各环节，北斗可以提供精准“同位数”基准。

近年来，量子科技发展的重要性和紧迫性得到空前关注。东阳是“量子之父”潘建伟院士的家乡，金华供电公司积极探索量子科技与新型电力系统的深度融合，在2022年将量子建设列入年度“扛旗争先”重点项目，并将试点选在东阳横店，致力打造集主网、配网、互联网，涵盖运检、营销、调控等各专业的“无线公网+量子”全场景应用量子小镇，不断强化企业科技创新主体地位，持续激发数字化改革动力，创新发展新活力，以数字化牵引新型电力系统建设，推动能源电力稳进提质，赋能增效，最终实现基于量子加密的源网荷储一体化应用。

2024年1月29日，国家能源集团国电电力应用国产开源大模型技术进行电厂智能化系统升级，依托上海庙公司构建了火电领域首个燃煤电厂专属的“智能大脑”——AI助手，为电厂智能化发展提供了全新的解决方案。

低功耗无线传感网对电力行业的信息通信、智能管理和采集控制提供了重要的数字化基础设施。本报告，首先介绍无线传感网相关的宏观政策，对无线传感网技术进行阐述，总结了无线传感网标准化现状及行业情况，并对目前主流的无线传感网通信技术进行对比描述。在此基础上，详述了低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用情况，包括应用需求、应用现状、应用价值、应用难点和应用挑战。最后报告对低功耗无线传感网的发展方向和技术发展趋势进行说明。

3月17日，国网福建省电力有限公司应急中心应用福建电网灾害监测预警与应急指挥管理系统(闽电应急ECS)发布应急提示，要求各单位加强电网设备及疫情防控保电客户的故障停复电监测，保障安全可靠供电。国网福建电力应用闽电应急ECS进行线上应急指挥，实现了电网灾前监测预警，灾中统计分析、指挥决策及抢险救灾，灾后评估及综合治理。

新型电力系统的构建亟需先进信息通信网络等数字化技术手段强力支撑，由于电力业务涵盖源、网、荷、储等各个环节，广泛分布的电力系统设备的通信环境和条件差异性巨大，我们需要构建以地面网络为基础、空基和天基网络为补充的广域泛在先进通信能力。中国电科院基于电力物联网业务需求和能源互联网的发展方向，研究了空天地一体化网络架构以及无线通信、光通信、卫星通导遥电力应用关键技术，提出了5G网络切片管理编排和高精度空口授时方案、光网络带宽容量自主调整方案以及卫星通导遥数据组合协同应用整体框架，研制了电力5G模组、无线专网超窄带低功耗原型样机和一体化定位授时原型样机，开发了光传输网仿真平台和卫星大数据应用平台原型系统，并在典型应用场景开展试点验证，为实现空天地一体化网络演进奠定基础。本文对研究情况进行了简要总结汇报，并对新型电力系统建设过程中，“天地互备多域融合、公专互补有无结合、感传算通导遥一体、数字孪生AI赋能”的一体化网络演进进行了展望。