电力物联网与嵌入式系统，关系几何？
编者按：随着物联网、大数据、云计算的快速发展,国家电网沿着坚强电网、坚强智能电网建设，直到与互联网、嵌入式系统相互融合，诞生出泛在电力物联网。近年来，《单片机与嵌入式系统应用》陆续收到大量有关电力物联网的精彩论文。本期“泛在电力物联网应用”专题将重点聚焦于泛在电力物联网的宏观论述与基础应用。本次专题精选以下5篇文章:《从智能电网、物联网到泛在电力物联网》《边缘计算和深度学习的智能电网短期负荷预测研究》《边缘计算的配电网信息物理系统研究》《混沌加密的电网数据安全传输系统设计》以及《基于OpenWRT的5G融合通信网关设计》。
01
从智能电网、物联网到泛在电力物联网
北京航空航天大学 何立民
摘要: 人工智能时代,弱电领域的信息革命与数字化革命沿着信息互联互通的互联网，以及外部信息感知与控制的嵌入式系统发展。至今，互联网与嵌入式系统相互融合诞生了物联网，并沿着物联网、大数据、云计算勇猛前行。而在强电领域,国家电网沿着坚强电网、坚强智能电网建设，直到与互联网、嵌入式系统相互融合，诞生出泛在电力物联网，从而使人工智能进入到一个强电、弱电统一的物联网应用新时代。在这个新时代里，一方面是电力系统发电、输电、配电、供电的全面智能化；另一方面是以用、供电形式将强电(电源系统)与弱电(互联网及嵌入式等用电系统)统一起来，实现全局性的人工智能时代。
02
边缘计算和深度学习的智能电网短期负荷预测研究
张雄宝1，江雄烽1，阮诗迪1，谢虎2
(1.广西电网电力调度控制中心;2.南方电网数字电网研究院有限公司)
摘要: 本研究以深度学习和边缘计算为基础,详细阐述了电力系统负荷预测的方法,并在此基础上分别建立了基于深度学习理论的电力短期负荷预测模型和基于边缘计算电力负荷预测模型,然后基于MATLAB平台分别对两种模型所选取的数据集进行仿真分析,并以N市某充电站为例,分析对比了两种模型对充电站电力负荷预测的准确性。研究结果表明,深度学习模型输出值与真实值相差较小,相关系数为0.998 99,所建立的深度学习模型在数据特征挖掘和分类方面有绝对优势。
03
边缘计算的配电网信息物理系统研究
赵永柱
(国网陕西省电力公司 信息通信公司)
摘要：为了加快配电网系统的数据处理效率,本研究在配电网信息物理系统中应用边缘计算技术,在数据源的一端就近提供计算服务,具有反馈环节使物理系统与信息系统之间紧密联系。提出协作式边缘计算资源的优化配置策略,将系统业务请求和计算任务分给其他边缘节点和云数据中心,协调器根据网络的资源分配决策变量执行优化分配;对信息系统中的脆弱点进行识别,基于配电网的拓扑特性和攻击路径建立多层拓扑模型,计算信息节点的脆弱度,遍历所有的攻击路径识别脆弱点。实验结果表明,本研究配电网信息物理系统识别到的脆弱点数据量最大(超出5 000),边缘计算的分载量最高达到1.42 FLOP。
04
混沌加密的电网数据安全传输系统设计
王皓然，周泽元，班秋成
(贵州电网有限责任公司 信息中心)
摘要：随着电网规模的发展,电网数据海量增加,但是当前电网数据安全传输系统由于应用的数据加密技术较为落后,对海量数据的处理效果较差,导致其抗攻击能力较低,故本文设计了基于混沌加密的电网数据安全传输系统。在硬件设计中,优化嵌入式控制器以及信息存储电路,为软件优化提供基础。在软件设计中,借助四维Chen离散处理技术以及混沌动力学理论设计电网数据加密模块,并采用加权残差检测数据交汇过程,构建电网数据网络攻击检测模块,完成电网数据安全传输系统设计。实验结果表明:本文所设计系统的抗攻击敏感度与加密耗时均优于当前系统,可将其应用到实际工作中。
05
基于OpenWRT的5G融合通信网关设计
安立源,葛红舞,赵振非,陈民,赵华,范镇淇
(1. 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司);2. 南京南瑞信息通信科技有限公司)
摘要：本文结合电力业务实际通信需求,提出了一种融合多种通信协议的5G物联网关设计。选用IPQ8072A 作为主控芯片,支持5G、WiFi、以太网、HPLC、LoRa和串口等通信方式,不仅适用于视频监控、智能巡检等对性能敏感的宽带通信业务场景,还适用于采集、传感等对成本敏感的窄带通信业务场景。测试结果表明,5G网关与4G终端相比,大幅提升了传输速率,并且验证了轻量级安全加密认证功能。本设计功能接口丰富,实现了多数据通道并行传输,通过汇聚的方式化繁为简地实现了电力物联网“端-边-云”的通信链路,具有广泛的应用场景。
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