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基于IPv6物联网技术的智能营配终端助力国家电网能源互联网建设

2022-05-19 09:03来源:中国网信网关键词:配电网物联网智能终端IPv6收藏点赞

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中国电力科学研究院有限公司、华为技术有限公司IPv6规模部署和应用案例

1、案例概述

1.1背景

随着国家“双碳”能源转型战略的部署和深入,电网作为联接电源和用户负荷的重要渠道和枢纽,将会加大对光伏、风能等分布式清洁能源的消纳,国家电网公司适时提出构建电力源、网、荷、储一体化和多能互补协同发展的“能源互联网”转型战略。

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图1 电力业务系统及能源转型示意图

国家电网积极探索在配用电领域将传统工业技术与物联网技术深度融合,将云计算的物联管理平台、边缘计算以及IPv6短距物联网技术等应用于配用电网络,推动传统电网主站+电网业务终端的架构向云、边、端协同的物联网架构升级。配用电物联网架构如下图2所示。

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图2配用电物联网架构

1.2目标及实施

配用电物联网的核心是需要考虑解决如下问题:

1、营配智能终端能否自动发现下面的配用电设备,并做到即插即用?

2、营配智能终端与配用电设备之间能否建立安全的数据访问通道,防止恶意攻击及数据窃听?

3、营配智能终端与配用电设备之间的通信通道能否做到冗余备份?

IPv6技术本身为实现万物互联而诞生,对常见的无线及有线物联媒介具有较好的灵活适应性。中国电力科学研究院有限公司(以下简称“电科院”)和华为技术有限公司(以下简称“华为”)通过在传统配用电设备侧加装IP化HPLC/RF通信单元,在L2 HPLC和微功率无线链路层基础上,在L3上采用IETF IPv6短距物联网络技术(即6LoWPAN,IPv6 over Low Power Personal Area Network)协议栈,在营配终端和配用电设备之间构建安全可靠的通信网络,如下图3所示。

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图3 配用电物联网本地通信网络协议栈

利用IPv6短距技术协议栈的技术优势有:1、实现营配智能终端对配用电设备的即插即用以及下连的配用电星型、树形拓扑自动发现。2、无需关心底层走哪一条链路,链路切换由网络自动完成。3、构建本地安全的通信通道,供智能营配终端上的应用APP读取配用电设备信息,实现对低压台区的电能质量参数采集、防窃电分析,以及对台区下充电桩的有序充电控制等功能。

IPv6短距物联网络技术较成熟,数据通信和网络安全等都可以使用标准的国际协议实现,软件生态、可扩展性、互联互通性等都更好。在配用电台区采用IPv6协议栈与非IP化方案优势对比如下表:

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在L2层HPLC和微功率无线上采用IPv6技术,通过6LoWPAN报文压缩,将40字节的IPv6报头压缩到低至4字节,因此支持IPv6技术不会带来显著开销,使IPv6无缝运行在低速网络上。IPv6相比IPv4具有更大优势,更适合于物联网大量异构终端接入场景。IPv6和IPv4的技术对比如下表所示。

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2、做法与经验

在物联网L3层引入IPv6协议栈,可以充分满足电力配用电物联网对云-端、以及云-边-端等多种通信模式。电科院和华为基于IPv6短距物联通信技术制订了台区营配智能终端的企业标准,通过规范配用电台区智能终端的远距及本地短距通信接口,推动传统电网边缘设备向智能化、IPv6数据化的趋势发展,从而解决电网最后一公里的数据采集问题。同时通过端侧设备引入IPv6技术,实现电网业务流量真正由IPv6承载,推动电网有线数据网、无线网络及云化主站业务系统全面向IPv6升级改造,基于IPv6原生技术和协议构建云、管及边端的“能源互联网”架构。

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图4 基于IPv6技术的能源互联网架构

3、成效与亮点

2020年,基于IPv6短距物联技术的营配智能终端已经在国家电网陕西公司以及山东公司等实现试点规模建设,如下图。2021年,国网公司已建设超过100万台区,累计上线IPv6智能终端400万个。IPv6短距物联技术正在迅速被电力市场所接受,其产业生态和行业实践正以超乎想象的速度丰富起来。

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图5 营配智能终端试点情况


原标题:基于IPv6物联网技术的智能营配终端助力国家电网能源互联网建设
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