Architecture design and demand analysis on application layer of standard system for ubiquitous power Internet of Things

The ubiquitous power Internet of Things(UPIoT)is an intelligent service system with comprehensive state perception,efficient processing,and flexible application of information.It focuses on each link of the power system and makes full use of the mobile internet,artificial intelligence,and other advanced information and communication technologies in order to realize the inter-human interaction of all things in all links of the power system.This article systematically presents to the national and international organizations and agencies in charge of UPIoT layer standardization the status quo of the research on the Internet of Things(IoT)-related industry standards system.It briefly describes the generic standard classification methods,layered architecture,conceptual model,and system tables in the UPIoT application layer.Based on the principles of inheritance,innovation,and practicability,this study divides the application layer into customer service,power grid operation,integrated energy,and enterprise operation,emerging business and analyzes the standard requirements of these five fields.This study also proposes a standard plan.Finally,it summarizes the research report and provides suggestions for a follow-up work.

Advanced Sensors Towards Ubiquitous Power Internet of Things

The ubiquitous power Internet of Things(UPIoT)uses modern information technology and advanced communication technologies to realize interconnection and human-computer interaction in all aspects of the power system.UPIoT has the characteristics of comprehensive state perception and efficient information processing,and has broad application prospects for transformation of the energy industry.The fundamental facility of the UPIoT is the sensor-based information network.By using advanced sensors,Wireless Sensor Networks(WSNs),and advanced data processing technologies,Internet of Things can be realized in the power system.In this paper,a framework of WSNs based on advanced sensors towards UPIoT is proposed.In addition,the most advanced sensors for UPIoT purposes are reviewed,along with an explanation of how the sensor data obtained in UPIoT is utilized in various scenarios.

Distributed sensing and cooperative estimation/detection of ubiquitous power internet of things

The rapid development of Internet Plus Smart Energy requires further strengthening of three kinds of interconnections based on traditional power systems: physical interconnection, information interconnection, and commercial interconnection. Due to the integration of renewable energy, the reform of the electricity market, and the deployment of the Smart Grid, a large amount of data will be generated. Thus, it is necessary to establish a Ubiquitous Power Internet of Things (UPIoT) to realize connections among people and things, things and things, and people and people in power systems. This paper studies the concept and architecture of the UPIoT and indicates the deployment of the perception layer and network layer as the key to building UPIoT in the initial stage. As UPIoT tends to cover a wide area and produce massive and distributed data, signal processing and data analytics theories and techniques are needed to handle the data and observe the state of the large-scale system. Further studies on distributed sensing and cooperative estimation theories and techniques of UPIoT are also required. Finally, the application prospects of UPIoT and the directions for future research are discussed.

EdgeKeeper: a trusted edge computing framework for ubiquitous power Internet of Things

Ubiquitous power Internet of Things(IoT)is a smart service system oriented to all aspects of the power system,and has the characteristics of universal interconnection,human-computer interaction,comprehensive state perception,efficient information processing,and other convenient and flexible applications.It has become a hot topic in the field of IoT.We summarize some existing research work on the IoT and edge computing framework.Because it is difficult to meet the requirements of ubiquitous power IoT for edge computing in terms of real time,security,reliability,and business function adaptation using the general edge computing framework software,we propose a trusted edge computing framework,named“EdgeKeeper,”adapting to the ubiquitous power IoT.Several key technologies such as security and trust,quality of service guarantee,application management,and cloud-edge collaboration are desired to meet the needs of the edge computing framework.Experiments comprehensively evaluate EdgeKeeper from the aspects of function,performance,and security.Comparison results show that EdgeKeeper is the most suitable edge computing framework for the electricity IoT.Finally,future directions for research are proposed.

泛在物联网下的电力通信干扰过滤技术研究

由于泛在物联网在电力通信应用中的规模远超普通物联网,导致外界设备的干扰会影响电力通信系统的通信质量。为解决这个问题,提出泛在物联网下的电力通信干扰过滤技术。分析了“互联网+”智慧能源架构和泛在物联网架构更容易受到干扰的原因。通过识别泛在物联网下电力通信采集信号的脉冲干扰信息,获取电力通信脉冲噪声稀疏性,计算出电力通信脉冲噪声干扰估计值。利用设计的电力通信干扰过滤器,实现泛在物联网下电力通信干扰过滤。由泛在物联网下电力通信干扰过滤测试、误码率(BER)测试结果可知,电力通信原始信号和加噪信号波形具有相似性,且原始信号与噪声干扰过滤结果相似度较高。该技术可靠性较强。

多模态马尔科夫决策泛在电力物联网大数据智能挖掘

针对泛在电力物联网结构复杂、数据多样且不确定的问题,提出了一种基于多模态马尔科夫决策的泛在电力物联网大数据智能挖掘方法。该方法构建了一种基于最大熵的马尔科夫决策算法,对电力泛在物联网进行故障诊断和负荷预测,具有标记样本需求量小、置信度高的特点。通过结合电气量信息及开关量信息来提取电网数据特征,从而充分利用多模态数据样本。仿真分析与实验结果表明,相比于传统方法,所提方法能够有效识别出包括信息畸变在内的电网故障,提升电网故障诊断的准确率和电网负荷预测的精度。

基于电力通信的物联网技术的应用研究

主要对新兴的物联网技术进行分析,并对其在电力通信中的应用进行了研究。首先,对物联网的基本结构做了简要阐述,并对无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器网络及检测、智能化、纳米化等做了详细阐述。将物联网技术引入应急通信、配电网、智慧电网等领域,为构建新一代信息技术的信息通道打下坚实基础。通过理论研究,对电力物联网应用软件系统体系结构和数据采集统计处理方法进行了确定,保证了该系统和其他相关系统设备的通信连接与数据交换的可靠性。

基于物联网技术的电力网络设备状态监测算法研究

针对当前电力网络设备状态监测数据采集和传输能力差的缺陷,提出基于物联网技术的电力网络设备状态监测算法。根据采集模型计算感知节点下传感器检测位置补偿值,设置电力网络外源信息筛选条件,获取电力网络数据安全传输的稳定报警值,计算数据安全传输阈值,判断传感器采集数据的传输安全性;采用物联网技术研究状态监测算法,对不同类型的设备状态进行分类处理,得到电力网络设备状态监测结果。实验结果表明:三种传感器节点拓扑结构下,所提算法的比特误码率均小于1.0%,且其信噪比最小为65 dB,网型结构的时延小于60 ms,树形结构的时延小于180 ms,星型结构的时延最大为230 ms,满足电力网络设备状态监测需求,具有较高的实际应用价值。

物联网技术在电力通信网中的应用

阐述物联网技术在电力通信网中的应用,包括应急通信、配电网通信、电力设备监测、电力设备使用。物联网技术连接并管控所有设备,可实时监测、整合、分析电力通信网中的所有数据。

基于物联网技术的电网物资供应优化模型建立

电网物资供应链受到环境因素的干扰存在波动性,为提高电网物资供应的稳定性,设计新的电网物资供应优化模型。借助物联网中组网部署供应链中的相应节点,采用线性规划方法部署电网物资供应网络的最优节点,采用空间自适应调度模型规划电网物资供应网络的最优路径,提取电网物资供应物联网传输路径统计特征量,采用描述性统计分析重构电网物资供应网络的子空间,通过自适应寻优方法,实现电网物资供应链网络的决策和规划设计,完成电网物资供应优化模型构建。结果表明,采用该方法优化电网物资供应,提高物资供应的吞吐水平,降低时间开销。

物联网技术在电力监控系统中的应用研究

基于物联网的基本原理及其在电力监控中的应用优势,文章介绍了电力物联网技术在智能化监控系统中的具体应用,涉及安全性、用户管理、设备监控、通信接口等功能,并展望了物联网在电力监控领域的未来应用趋势,包括边缘人工智能、区块链技术等方面。该研究可为电力系统的智能化监控提供指导,促进电力行业的创新和发展。

基于物联网技术的智慧电厂信息化控制方法研究

由于智慧电厂内部发电数据存在不确定性,在负荷功率波动下容易导致电厂发生减载偏差问题,为此,基于物联网技术,提出了智慧电厂信息化控制方法。获取RFID标签实际接收的信号,通过物联网技术采集智慧电厂发电数据,计算智慧电厂风力、光伏发电单元的输出功率,掌握智慧电厂发电过程特性及控制目的,设计模糊控制器实现智慧电厂信息化控制。结果表明,所设计方法可以通过对负荷减载的无静差控制,促使智慧电厂出力与用电负荷平衡,提升智慧电厂信息化水平。

智慧城市建设中的泛在电力物联网技术分析

阐述泛在电力物联网的概念,分析智能城市建设过程中泛在电力物联网技术的智能化应用现状。探讨泛在电力物联网在智慧城市安全、智慧园区、智慧社区等多领域中的应用,并提出发展建议。

基于LoRa技术的高压输电设备在线监测系统设计

偏远地区高压输电设备由于没有网络,在线监测数据的实时传输是实际应用中的一个难点问题。为此,文章设计了一种基于泛在物联网和LoRa技术的高压输电设备在线监测系统,其通过构建低功耗、远距离传输的LoRa无线通信自组织网络,将前端传感器采集的输电设备状态信息及其他数据传输到LoRaWAN网关,再通过5G无线网络将数据上传至后端服务器,实现在线监测系统的整体通信链路。模拟实验结果显示,与现有技术方案ZigBee、LoRa和NB-IOT相比,采用文中所设计的方案,系统传输速度(20~100 kbit/s)最快,且丢包率、传输时延和平均耗时(分别为1.6%、0.27 s和60 s)最低,表明该系统在具有较快传输速度的同时兼顾了低功耗远距离的特点,实现了数据的稳定传输,适用于偏远地区高压输电设备的在线监测。

基于物联网的变压器在线监测与故障预测技术分析

阐述基于物联网技术,结合先进的传感器技术和数据处理方法,建立一套完善的电力变压器在线监测与故障预测体系,并进行实验设计与验证,为电力系统的安全稳定运行提供有效保障。

基于物联网技术的电力设备故障信息采集系统

为进一步提高电力设备故障信息采集效率,设计基于物联网技术的电力设备故障信息采集系统。实验结果表明:物联网技术可以使故障采集系统较快达到收敛;物联网技术具有较低的丢包量,优于深度学习算法,可进一步提高电力设备故障信息数据采集效率;物联网技术与深度学习算法的准确率均随迭代次数的增加而增加,但物联网技术的增加幅度远大于深度学习算法。

基于物联网技术的智能反窃电系统设计

为了解决传统防窃电系统效果低的问题,供电企业开发了基于物联网技术的智能防窍系统,无论是硬件还是软件都获得了大幅度失误升级。硬件系统在传统系统的基础上,搭载物联网传感器,直接监控电表箱,改变了电表的工作方式以及电表和数据传输设备的内部结构。对所设计的基于物联网技术的智能反窃电系统进行测试与分析,以期能够有效防止用户窍电行为。

低功耗广域网LoRa技术进展与研究挑战

物联网的快速发展催生了大量新型的应用模式和互联生态,推动了产业数字化和智能化发展.物联网通过连接传感器、可穿戴设备、智能表计等低数据率、低功耗终端,赋予大量普通设备计算和联网的能力.随着应用场景和系统规模的扩展,传统无线技术难以适应物联网大规模、低功耗、远距离的设备组网要求.如何降低设备接入门槛、实现设备低功耗远距离连接,是当前物联网面临的重要挑战.LoRa(Long Range)作为一种代表性的低功耗广域网技术,有效解决了低功耗设备远距离连接问题,已成为物联网的核心支撑技术.然而LoRa在规模化应用中仍面临以下三方面重要挑战:(1)大规模连接场景高并发传输导致信号冲突,设备并发接入困难;(2)远距离无线链路信号衰减剧烈,弱信号可靠传输困难;(3)物联网共享信道异构协议干扰问题突出,广域异构共存困难.本文概述了现阶段低功耗广域物联网技术研究进展,重点阐述现有技术在实际应用场景中面临的三方面研究挑战及对应的技术方案.针对高并发冲突问题,现有研究提出冲突避免和并发解码方法;针对弱信号问题,现有研究在弱信号增强传输和接收端解码优化两个方面展开探索;针对异构协议竞争问题,现有研究设计了多种设计跨协议通信机制.本文综述了LoRa低功耗广域网最新相关研究,分析现有工作的创新点和局限性,并指出了低功耗广域网未来研究和发展的方向.

物联网技术在配电设备中的应用与发展趋势

探讨了物联网技术在配电设备中的应用与发展趋势,为物联网技术在配电设备中的研究和实践提供参考。首先,介绍了物联网技术在配电设备中的应用现状,同时指出了当前物联网技术在配电设备中应用存在的问题和面临的挑战;随后,分析了物联网技术在配电设备中的发展趋势;最后,提出了在配电设备中推广物联网技术的建议。

基于物联网技术的智能电力抄核系统设计与实现

为解决电力抄表核算信息更新速度慢、人工抄核误差大的问题,设计基于物联网技术的智能电力抄核系统。此系统数据采集层由电能计量装置,采集用户电能计量信息数据后,汇入集中器;集中器将所采集的电能计量数据,通过数据传输层的GPRS网络与ZigBee网络协调器连接,由ZigBee网络协调器将电能计量数据的抄核信息,有效发送至数据管理层的主站计算机;主站计算机使用基于Kettle的无损增量信息智能更新模型,将智能抄表数据进行自动更新后,由核算账务管理模型完成费用核算。实验结果显示此系统可实现高精度、高效率电力抄核问题的智能化管理。