电力终端

当前，国网公司正加快建设成为具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业，建设和运营好“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”成为能源互联网建设的核心任务。然而，目前电力物联网设备存在批量识别效率较低、接口协议和数据格式不统一、业务融合度不高、共享应用不充分等问题，难以满足“泛在电力物联网”建设和发展需求。此外，电力领域关系国计民生，对信息安全保障有极高的要求，通用的物联网设备难以满足行业的特殊应用需求。 项目研究成果已在电力、轨道交通等多个重点行业实现规模化推广，在海量电力终端设备的身份标识、出入库、批量盘点、配送、流水线检测等环节，累计应用物联网相关芯片超过1亿颗，配套物联网终端设备超过20万台/套，实现直接经济效益约2.82亿元，利税约4221.74万元，应用规模可观，经济效益显著。项目的成功实施满足相关领域的安全标识、高效识别、信息贯通及共享需求，对有效提升相关领域智能化水平、保障信息安全、提高经济运行效率等方面具有重要意义。

随着分布式新能源行业的不断发展，海量的新型终端加入国家电网系统，增加了电网系统的安全风险。针对电力终端安全性检测功能单一、缺乏更加全面的检测手段的问题，文章首先分析了分布式新能源终端面临的安全威胁，分析了新型分布式新能源终端的安全防护需求，然后提出了一种面向分布式新能源终端的安全性评估技术，从硬件、软件、操作系统、网络等方面对终端进行安全评估并提供修复方案，最后通过仿真实验证明了该方案的可行性。

电力网络安全是国家安全的重要组成部分，电力行业面临的“网络战”威胁异常严峻，国家主管部门面向电网的“护网行动”实战化攻防对抗要求不断升级，以应对类似委内瑞拉、乌克兰电网遭受网络攻击造成大停电等重大安全事件。电力企业作为关系国家能源和经济安全的行业，打造相应国际领先水平的网络安全检测技术与装备意义重大。 本项目在国网公司科技项目支持下，针对海量电力设备漏洞挖掘难度大、轻量安全检测技术缺乏的挑战，依托“产学研用”协同创新模式，创新提出了面向电力全环节的轻量无损网络安全检测技术。创新性提出了融合动态符号执行和so注入的电力终端漏洞智能检测方法，攻克了基于自动推理机的电力专用协议漏洞高效挖掘、电力系统漏洞轻量无损渗透验证技术，研制了业界领先的全环节红队漏洞检测工具。挖掘4367个首发漏洞，被国家和社会机构通报的漏洞数量下降70%，漏洞挖掘技术水平央企第一。项目成果率先在湖南电网应用，并在国网公司全面推广，为促进国网公司、电力行业网络安全检测技术提升起到了重大推进作用。 本项目获得授权国家发明专利7项、软件著作权7项，发表SCI/EI论文10余篇，出版专著1部。研制的相关产品获得国家公安部、国家软件测评中心等机构检测认证，已在国家电网公司及华电、陕煤等发电企业，以及交通运输、石化、燃气等其他重点行业推广应用，近三年新增销售额1.36亿元，经济和社会效益特别显著。 项目整体技术被鉴定为国际领先水平，成果在十九大、护网行动等重大活动保电工作中发挥关键作用，受到中央网信办、国资委、公安部、国家能源局等国家部委的表扬。项目助力国家电网公司获得央企网络安全大赛一等奖等国家级网络安全奖项12项。项目成果有效降低了因网络攻击造成大停电事件的风险，提升了电力行业网络安全自主创新能力和整体竞争力。

近年来，新能源消纳、配电自动化、精准负荷控制等电网末端控制业务和用电信息采集、机器人巡检等信息采集类业务呈指数级增长，接入侧电力通信业务日益呈现多源化、动态化等新特点。继电保护业务、变电站自动化业务、电能计量监测等来自于不同终端的业务种类对于服务质量的要求也不相同，而部分业务带宽的高动态性则对网络资源的调度能力提出了更高的要求。因此，为应对电网信息化的快速发展趋势，在面向多源动态电力通信业务提供高效可靠的接入手段就成为电网可靠运行过程中亟待解决的行业难题。该项目通过深入挖掘多源动态业务和网络资源供给关系的基本矛盾，按照“感知网络状态——调度网络资源——可靠传输”三个要素，以末端融合接入优化控制技术为突破口，在国内外首创基于碎片整理的电力载波频谱动态分配装置，攻克了高动态多粒度业务与网络频谱资源的高效匹配的技术难题，提升了低功耗的传感网络状态感知能力，提出基于实时监控的业务优先级弹性配置方法，研发了基于统一 MAC 的电力载波与无线融合通信装置, 解决了面向高可靠业务的融合型多通道集成瓶颈问题，该项目实现了针对动态多源业务的高效可靠接入，为城市、农村及偏远山区等不同应用场景下的电力终端通信接入网建设提供可靠、灵活、经济的通信技术支撑。 项目在实施过程中共取得授权专利 7 项，其中获发明专利授权 5 项、实用新型专利2 项，发表学术论文 4 篇，其中 SCI/EI 论文 3 篇，专著 1 项，发布行业标准 1 项。通过应用上述创新技术，电力周期性实时业务公平因子提升至 0.679、频谱利用率提升 10%，终端接入网规模的扩展能力提升 20%，A 类监控点合格率至 98.88%，线路综合可用系数指标达到 97.47%，在可靠性关键技术指标中故障恢复时间、信道开销、配电装置采集准确率、完整率等均高于国内同类水平，该项目建成了完善的支撑智能电网互动化、信息化的通信体系架构，实现大连电网可靠率连续六年达到 99.8%，有效提升了电网智能化水平，提高了城市电网的供电可靠率和抗灾能力。

配电网是电力传输的重要环节，其运维管理水平的高低直接影响电网安全运行、影响供电能力与供电质量。配网终端设备分布面广、设备资产量大、运行环境复杂、运维管理困难；传统的配网领域专业系统呈烟囱式数据架构且数据模型不统一，难以支撑电力数据融合分析与智能运维。亟须通过物联网、云计算、大数据等人工智能技术解决电力终端接入管理困难、电力数据融合困难、电力数据资产利用低等问题。 通过在云端建设全域物联网平台研究建设，实现海量异构设备信息统一接入管理，基于平台实现自动化和信息数据融合，为生产监控指挥中心、设备状态评价、安全生产管理等系统提供统一的数据服务；应用大数据分析技术深入挖掘电力数据资产价值，实现电网数据资产高效开发利用。在配电房部署具备边缘计算能力的配电智能网关、系列传感终端，构建支撑配网生产运维、用电计量、监控感知、辅助决策的智能配电网综合应用，打通配用电域的生产、营销、计量等业务数据，实现配网数据集约化、状态透明化、风险可视化，实现配网监控、运维及管理的智能化、数字化，提升配网生产运营效率、供电可靠性及客户服务水平。本方案提供了配电网的数字化、智能化建设模式，具有良好的示范意义和广阔的推广前景。

该项目属于电力通信领域，针对电力终端通信接入网分散建设、网架复杂、规划协同不足、通信资源利用率低、故障定位手段乏、运维工作管理困难等巫需解决的问题，研发电力终端通信接入网优化与评估工具，实现了业务与通信资源的匹配和整合优化；研制主被动故障定位探针，实现了异构网络分级流量监测及故障跨网络定位：研发终端通信接入网主动运维系统，提升了基于多网络资源管理的精细化业务控制能力：最终形成一套具备网络优化、评估、监测、故障定位于一体的终端通信接入网综合管理工具。 该项目以终端接入网网络架构为参照（见图1），形成从终端层、汇聚层、业务层自底向上的网络资源统筹设计方法，为异构网络综合优化与资源动态协同管理莫定基础。从终端层与汇聚层两个层面进行关键技术研究、核心协议栈设计、重要原型设备研发，解决体系架构中业务流从终端层到汇聚层优化及管理问题。

电力无线专网是国家电网公司当前的重点发展和建设方向，是解决泛在电力物联网的最后一公里接入的有效手段，应用前景广阔。但是目前尚无明确结果证实电力无线专网对各类实际业务终端的支撑能力，也缺乏相关测试机制和框架的研究。本文将研究电力无线专网对配电自动化业务支撑能力的测试构架，提出测试方案，包括测试组网构架、测试环境搭建、测试项目与标准、测试方法与流程。该方案已在实验室和实际生产试点下进行了具体实施，并能有效反映电力无线专网的支撑能力，可以作为未来电力终端业务接入测试的指导。

配网自动化系统一般由下列层次组成：配电主站、配电子站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU、TTU等）和通信网络。配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于110kV/35kV变电站，子站负责与所辖区域DTU/TTU/FTU等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间通信。

截至2月27日，国网山东省电力公司在济南超过1万台电力终端中部署了轻量化5G模组，推动轻量化5G模组实现规模化应用。