隨著能源互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)，國(guó)家電網(wǎng)正致力于構(gòu)建覆蓋“發(fā)、輸、變、配、用”各環(huán)節(jié)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。其中，客戶側(cè)作為電力流與信息流交互的關(guān)鍵末端，其智能化感知水平直接影響電網(wǎng)的互動(dòng)性、效率與服務(wù)質(zhì)量。智能感知技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，離不開堅(jiān)實(shí)、高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐。本文聚焦于客戶側(cè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智能感知體系，深入探討其底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用。
一、 客戶側(cè)智能感知技術(shù)體系與網(wǎng)絡(luò)需求
客戶側(cè)智能感知旨在通過部署各類智能傳感設(shè)備（如智能電表、溫度/濕度傳感器、電氣量監(jiān)測(cè)單元、非侵入式負(fù)荷辨識(shí)終端等），實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地采集用戶用電信息、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)乃至行為模式。其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)用電情況的透明化、設(shè)備狀態(tài)的可知可控、以及需求側(cè)響應(yīng)的靈活互動(dòng)。
這一目標(biāo)對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了極高要求：
- 廣覆蓋與高密度接入：需支持海量、分布廣泛的居民、工商業(yè)用戶終端同時(shí)在線接入。
- 低功耗與長(zhǎng)壽命：許多傳感器部署于現(xiàn)場(chǎng)，需依靠電池供電，要求網(wǎng)絡(luò)通信模塊功耗極低。
- 高可靠與強(qiáng)實(shí)時(shí)：對(duì)于關(guān)鍵控制指令（如遠(yuǎn)程分合閘）和重要數(shù)據(jù)，傳輸需高度可靠，時(shí)延要求嚴(yán)格。
- 安全可信：涉及用戶隱私和電網(wǎng)控制指令，必須防范信息泄露、篡改與非法接入。
- 異構(gòu)融合與靈活擴(kuò)展：需兼容多種通信技術(shù)，適應(yīng)不同場(chǎng)景，并能平滑演進(jìn)以適應(yīng)未來新業(yè)務(wù)。
二、 支撐智能感知的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
為滿足上述需求，當(dāng)前研究與應(yīng)用主要集中在以下幾類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上：
1. 低壓電力線載波通信技術(shù)
這是利用現(xiàn)有電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶偌夹g(shù)，無(wú)需額外布線，覆蓋成本優(yōu)勢(shì)明顯。研究重點(diǎn)在于提升其在復(fù)雜噪聲環(huán)境下的抗干擾能力、傳輸速率與穩(wěn)定性，如采用正交頻分復(fù)用等先進(jìn)調(diào)制技術(shù)的高速載波方案，并向著與IP化融合的方向發(fā)展，以更好地承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。
2. 微功率無(wú)線通信技術(shù)
以Zigbee、Wi-SUN、LoRa、NB-IoT等為代表。
- Zigbee與Wi-SUN：適用于構(gòu)建本地、自組織的傳感器網(wǎng)絡(luò)，如家庭能源管理系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化，具有低功耗、自組網(wǎng)特點(diǎn)。
- LoRa：以其超遠(yuǎn)距離、極低功耗特性，適用于分散、遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)場(chǎng)景（如農(nóng)田排灌、分布式光伏監(jiān)測(cè)）。
- NB-IoT：基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，具有運(yùn)營(yíng)商級(jí)覆蓋、深度穿透、海量連接的優(yōu)勢(shì)，是廣域、固定類監(jiān)測(cè)終端（如智能電表自動(dòng)抄讀、配電箱監(jiān)測(cè)）的重要選擇，直接支持TCP/IP協(xié)議，易于與云平臺(tái)集成。
3. 融合組網(wǎng)與邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
單一技術(shù)難以滿足所有需求，因此異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合成為關(guān)鍵。研究重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)高效的混合路由協(xié)議、跨層優(yōu)化策略以及統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)PLC、無(wú)線等多種鏈路間的智能切換與互補(bǔ)。
邊緣計(jì)算的引入正重塑網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在客戶側(cè)部署邊緣網(wǎng)關(guān)或物聯(lián)代理，形成“云-邊-端”協(xié)同體系。邊緣節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)聚合、協(xié)議轉(zhuǎn)換、快速處理與決策（如故障本地研判、負(fù)荷就地調(diào)節(jié)），極大減輕核心網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，降低業(yè)務(wù)時(shí)延，提升隱私保護(hù)能力。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究圍繞邊-端協(xié)同通信協(xié)議、邊緣節(jié)點(diǎn)間的組網(wǎng)與協(xié)同計(jì)算展開。
4. 時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)與5G切片技術(shù)
對(duì)于高級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化、精準(zhǔn)需求響應(yīng)等對(duì)時(shí)延和可靠性有極致要求的場(chǎng)景，TSN和5G技術(shù)開始受到關(guān)注。TSN可為工業(yè)控制類業(yè)務(wù)提供確定性的低時(shí)延傳輸保障。而5G網(wǎng)絡(luò)憑借其uRLLC（超高可靠低時(shí)延通信）、mMTC（海量機(jī)器類通信）兩大特性，能夠?yàn)榕潆娮詣?dòng)化、分布式能源調(diào)控、電動(dòng)汽車有序充電等提供靈活、高性能的無(wú)線接入解決方案，并通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為電力業(yè)務(wù)提供虛擬專網(wǎng)，保障安全與服務(wù)質(zhì)量。
5. 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用必須與安全同步。研究涵蓋終端安全接入認(rèn)證（如基于數(shù)字證書）、傳輸鏈路加密、網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)、入侵檢測(cè)與態(tài)勢(shì)感知等多個(gè)層面，旨在構(gòu)建從終端到云端的主動(dòng)防御體系，確保智能感知數(shù)據(jù)與控制指令的機(jī)密性、完整性和可用性。
三、 應(yīng)用實(shí)踐與展望
目前，國(guó)家電網(wǎng)已在多個(gè)省市的智能臺(tái)區(qū)、智慧小區(qū)、綜合能源服務(wù)等項(xiàng)目中實(shí)踐上述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。例如，采用“HPLC+HRF”（高速電力線載波+高速無(wú)線）雙模通信提升抄表成功率和實(shí)時(shí)性；利用NB-IoT實(shí)現(xiàn)分布式光伏運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；在工業(yè)園區(qū)試點(diǎn)5G+邊緣計(jì)算支持精準(zhǔn)負(fù)荷控制。
客戶側(cè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：
- 融合化與智能化：多種技術(shù)深度融合，形成自適應(yīng)、自優(yōu)化的智能接入通信網(wǎng)。
- 確定性與柔性化：TSN、5G-Advanced等技術(shù)將更廣泛地應(yīng)用于對(duì)時(shí)延敏感的控制類業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)將更具彈性以支持動(dòng)態(tài)變化的業(yè)務(wù)需求。
- 云網(wǎng)邊端一體化協(xié)同：網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)資源在云、邊、端之間實(shí)現(xiàn)全局協(xié)同調(diào)度，以最優(yōu)方式支撐各類智能感知應(yīng)用。
- 安全內(nèi)生與可信互聯(lián)：安全能力將深度嵌入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與設(shè)備內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)免疫和動(dòng)態(tài)信任評(píng)估。
###
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是客戶側(cè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能感知的“神經(jīng)系統(tǒng)”。其發(fā)展水平直接決定了感知的深度、廣度和智能水平。通過持續(xù)深化電力線載波、無(wú)線通信、融合組網(wǎng)、確定性網(wǎng)絡(luò)及安全技術(shù)的研究與應(yīng)用，國(guó)家電網(wǎng)將構(gòu)建起更加全面感知、高效傳輸、智能處理的客戶側(cè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，最終賦能電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升客戶服務(wù)體驗(yàn)，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
