湖北省電力有限公司老河口市供電公司 李建勇

信息時代建設背景下，智能電網(wǎng)系統(tǒng)在我國問世后得到了社會各界的一致好評。智能電網(wǎng)系統(tǒng)組建成本較低，通過控制總臺的集中化數(shù)據(jù)分析與處理過程，不但可利用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)對用戶用電量的變化趨勢預估，也可降低基層電力工作人員的工作難度，不但省去了抄表員需挨家挨戶抄電表度數(shù)的麻煩，還規(guī)避了記錄數(shù)據(jù)錯誤而給用電客戶帶來的不必要經(jīng)濟損失，通過高度可視的軟件系統(tǒng)，用戶端可直接了解用電情況，也可完成一站式繳費、報修服務，利用交互式數(shù)據(jù)通信技術，讓用戶的用電體驗切實提升，但仍需用戶直面和電力服務提供者面對的問題依然存在，這與日益增長的自動化用電需求相矛盾，故可通過探究未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢和行業(yè)前景方式，切實有效提升電力部門的服務能力和問題解決效率。

1 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢探究

智能電網(wǎng)系統(tǒng)在經(jīng)過長期發(fā)展后，在看到早期出現(xiàn)的半自動化系統(tǒng)讓部分人工操作得以免除后，電力部門的工作效率和服務質(zhì)量得到了顯著提升。以電力搶修過程為例，過去在出現(xiàn)突發(fā)性險情時，多借助用戶撥打報修電話或來到線下營業(yè)廳告知等形式完成報修登記工作，整個過程不但費時費力，往往還需檢修部門在后臺接到請求后完成與報修用戶的信息核對工作，早期半自動化系統(tǒng)仍未解決最棘手的效率問題，因此曾一度被人詬病。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的普及，多數(shù)成年人可人手擁有一部手機，通過下載各式各樣的應用軟件以代替線下辦事，通過線上渠道辦理各項業(yè)務。用戶獲取電力服務的途徑也變得更人性化，只需在具備上網(wǎng)功能的設備上下載電力系統(tǒng)應用軟件，或通過瀏覽器Wap端訪問地址等形式，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互與各項功能的實現(xiàn)，業(yè)務受理模式在完全遷移到線上后，用戶獲得了極佳的體驗感，也可將節(jié)省下的時間應用到其他領域，為打造便捷高效的電網(wǎng)服務做保障。

信息安全仍是智能電網(wǎng)系統(tǒng)在未來需要直面的主要問題，隨著黑客技術的發(fā)展，破解用戶網(wǎng)絡的成本日漸低廉，與破壞某住戶的用電軟件、翻看用戶隱私內(nèi)容相比，若通過技術手段破解基層電力部門的用電系統(tǒng)后，實施數(shù)據(jù)的非法篡改或未經(jīng)允許的查驗時，都將給數(shù)據(jù)的正常使用帶來風險。因此針對信息安全提出對當前系統(tǒng)的整改策略，系統(tǒng)整改方向可大致分為利用物聯(lián)網(wǎng)技術和區(qū)塊鏈技術兩種。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建立不但可有效降低信息感知與獲取難度，還將通過一系列有效的數(shù)據(jù)處理加工途徑讓數(shù)據(jù)得以被實時分享，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立后，將讓能接收獲取信息的電子設備接入到同一網(wǎng)絡內(nèi)，利用大數(shù)據(jù)和相關計算系統(tǒng)，用后臺集中化控制手段完成對數(shù)據(jù)的收集與加工。信息在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部完成傳輸過程后，還會被回收到最初的收集中，任何信息的傳輸過程都需存在運輸載體和接收方與發(fā)送方，在不同物聯(lián)網(wǎng)建設思路下實際傳輸路徑有所區(qū)別，但由于傳輸?shù)钠瘘c和終點未曾發(fā)生變化，故采用何種數(shù)據(jù)處理技術、使用何種算法都將對數(shù)據(jù)傳輸與處理的效率帶來影響。

基于物聯(lián)網(wǎng)應用的智能電網(wǎng)系統(tǒng)一般具有應用層、感知層、傳輸層等不同層級，不但實現(xiàn)與個人網(wǎng)絡的高速數(shù)據(jù)交互，還可通過高速連接接口將數(shù)據(jù)實時共享給控制端，個人用戶與電表一一對應，確認彼此間的關系后在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中擬添加的設備數(shù)量后對相應物聯(lián)網(wǎng)層級的具體設置方案加以描述。應用層不但可擁有各種操作功能，還可通過一系列加密技術讓輸送電過程具有高效便捷特點，一般還設置存儲單元和一些與其他模塊關聯(lián)的接口，并通過內(nèi)部數(shù)據(jù)加密算法對數(shù)據(jù)加密傳輸，內(nèi)部設置地理信息位置判斷系統(tǒng)，以確保檢測到故障后可精準定位問題出現(xiàn)位置，進而完全實現(xiàn)了自動化控制。

感知層則獲取系統(tǒng)的運行狀態(tài)與采集信息，在執(zhí)行器和傳感器的共同作用下獲取數(shù)據(jù)運行狀態(tài)，期間完成相關數(shù)據(jù)的交互處理，將數(shù)據(jù)保存到存儲器的儲存單元內(nèi)，利用通信技術搜尋對應的網(wǎng)關地址后以無線電波射頻信號形式完成輸出過程；傳輸層獲取實時捕獲的信息，并通過光電信號的轉(zhuǎn)換完成一次信息傳播過程。整個過程需要路由網(wǎng)關的加入，數(shù)據(jù)的采集與加工過程具有高效率特點，且整個智能電網(wǎng)系統(tǒng)的傳感器組成結構較復雜，信息的傳遞過程存在一定人為不可控因素，技術的問世時間較短，信息之所以能夠?qū)崟r高效傳遞，也離不開感知層與傳輸層的可靠。

物聯(lián)網(wǎng)技術背景下的智能電網(wǎng)系統(tǒng)在電動汽車充電領域有所應用，在用戶駕駛電動汽車或混合動力汽車時，在用電量不足想找到距離用戶最近的充電樁時，可通過電網(wǎng)系統(tǒng)配套軟件或地圖類應用得以搜尋，因不同汽車型號的充電插孔有所區(qū)別，國家電網(wǎng)充電站與其他汽車品牌專屬充電站相比輻射范圍更廣、可為多種新能源車型提供充電服務，在用戶駕駛到充電樁位置后即會根據(jù)計費規(guī)則檢驗用戶注冊信息，不同品牌的電池壽命與充電樁采集器對設備識別的正確率也會影響充電效率，在插拔充電裝置期間，系統(tǒng)內(nèi)部即完成一次數(shù)據(jù)交互過程，用戶在登錄軟件時即可查看充電具體數(shù)據(jù)，并通過自動化無人繳費方式實現(xiàn)計費功能。

與物聯(lián)網(wǎng)技術相比，以區(qū)塊鏈為背景的智能電網(wǎng)系統(tǒng)將具有更高級的安全性與數(shù)據(jù)健壯性[1]。因區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)難以篡改，與用戶用電數(shù)據(jù)具有唯一性的特點相仿，因此利用區(qū)塊鏈技術打造智能電網(wǎng)系統(tǒng)也將具有一定可行性。區(qū)塊鏈本身在連接節(jié)點和用戶與系統(tǒng)的同時，因系統(tǒng)是一個相對分散的結構，不但可在內(nèi)部嚴格記錄數(shù)據(jù)訪問記錄，還可通過嚴謹復雜的數(shù)據(jù)結構建立數(shù)據(jù)之間的樹關系、哈希圖，對部分想惡意破壞數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡攻擊者而言，因區(qū)塊鏈每個區(qū)塊內(nèi)部是緊密相連、不易攻擊的，攻擊成本之大也讓系統(tǒng)的安全性得以彰顯?；趨^(qū)塊鏈技術的系統(tǒng)也將擁有良好的數(shù)據(jù)加密性，擁有數(shù)據(jù)操作權限的人員較少，系統(tǒng)的可控制性得到了良好保障。區(qū)塊鏈不但具有嚴謹特點，因每個列表間的運算軌跡和行動路徑是固定的，破壞系統(tǒng)成本較大，且對應節(jié)點與副本之間的關系緊密，在現(xiàn)階段人工智能和大數(shù)據(jù)得以大面積應用背景下，更多開發(fā)者看到了比特幣交易優(yōu)勢，將區(qū)塊鏈技術應用到系統(tǒng)開發(fā)過程中。

一般基于區(qū)塊鏈的電網(wǎng)管理系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)存儲功能、交互網(wǎng)絡功能、電網(wǎng)功能、應用功能、組織管理功能[2]，其中數(shù)據(jù)存儲功能對所有相關數(shù)據(jù)進行高效加密存儲，確保用戶用電信息的安全保密，并不易被無關人員查看。每組數(shù)據(jù)都被用區(qū)塊的形式打包處理，且鏈表的指向是唯一的，數(shù)據(jù)內(nèi)部結構的嚴密也讓數(shù)據(jù)存儲過程高效安全；交互網(wǎng)絡功能內(nèi)部包含通信的各項協(xié)議，在執(zhí)行通信過程時節(jié)點也將工作，在傳輸期間通過管理員的設置將目標節(jié)點高效指向，進而在交換數(shù)據(jù)時利用區(qū)塊優(yōu)勢發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)的所有可連接節(jié)點，進行數(shù)據(jù)傳輸過程；電網(wǎng)功能則對電網(wǎng)所屬的電表和發(fā)電機高效連接；應用功能對各項規(guī)章制度進行存儲，內(nèi)部對程序基本規(guī)則和相關文件內(nèi)容保存在對應數(shù)據(jù)節(jié)點上，并通過對應語句代碼操作完成共識節(jié)點的執(zhí)行過程；組織管理功能則對區(qū)塊鏈內(nèi)的所有組織結構提供管理協(xié)議，在節(jié)點不能完成獨立運算以實現(xiàn)各項功能的同時，利用共識協(xié)議的計算優(yōu)勢解決實際運算期間存在的錯誤。

在消費者利用區(qū)塊鏈系統(tǒng)加密簽訂合約時，首先由系統(tǒng)調(diào)用對應位置節(jié)點完成對合約的部署過程，后通過建立彼此關系，計算對應客戶的用電金額等形式，將對應計算結果保存到數(shù)據(jù)單元內(nèi)，并通過電網(wǎng)功能的數(shù)據(jù)交互完成消費者與電力交易部門的一次信息交互。目前可將相關區(qū)塊鏈技術應用到電子合約的簽訂過程中，因相關文件協(xié)議具有極高的加密性，不但不易被外界獲取信息內(nèi)容，在相關客戶安全意識較強的前提下，用戶的數(shù)據(jù)安全性將得到良好保障，物聯(lián)網(wǎng)條件的智能電網(wǎng)系統(tǒng)之缺點在區(qū)塊鏈技術背景下被得以解決，不但有效保證了交易期間的數(shù)據(jù)安全與高度集成智能化，數(shù)據(jù)的各項操作計算過程也具有極高的安全性，未來還可將區(qū)塊鏈技術在5G相關產(chǎn)業(yè)的加推下，進一步完成對手機應用的信息加密，讓信息安全的愿景得以變成現(xiàn)實。

2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的市場前景分析

智能電網(wǎng)系統(tǒng)做為近年來的一大熱門研究方向不但吸引了無數(shù)科研人員的注意，我國相關技術的飛速發(fā)展也讓全世界為之矚目與贊嘆，伴隨科技強國工程的建設，未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)的應用面也必將進一步深化。以智能充電系統(tǒng)為例，在本文論述物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈兩種技術為背景的電網(wǎng)系統(tǒng)后[3]，我國部分地區(qū)的電動汽車推廣力度仍需進一步加強。

在看到部分地區(qū)存在“有車無樁”等問題后，在相關電力部門和地方政府的積極響應下，為節(jié)能減排考慮不但有效出臺了各項新能源汽車優(yōu)惠購置政策，還結合本地實際情況適當加密充電樁的設置，國家電網(wǎng)下屬的充電站和充電樁遍及國內(nèi)300多個地級市，在汽車行駛到南端天涯海角處，可通過國家電網(wǎng)的快速充電設備給汽車充滿電的同時欣賞我國南方的獨特風景，且充電樁對環(huán)境的要求較低，即便在我國嚴寒地區(qū)也可良好工作，但部分新能源汽車在接入國家電網(wǎng)的充電插口后曾存在反應慢或計費效率低等問題，還需未來進一步解決。

隨著智能電網(wǎng)系統(tǒng)的進一步發(fā)展，未來小到每個用戶的數(shù)據(jù)、大到控制臺控制總臺的數(shù)據(jù)，安全性都將得到進一步保證。智能電網(wǎng)系統(tǒng)組建成本低、應用范圍廣的特點不但得到了社會各界的廣泛支持認可，其系統(tǒng)還擁有我國獨享的各項專利。我國的智能電網(wǎng)系統(tǒng)組建水平已處于世界領先地位，這其中離不開我國電網(wǎng)工程師的默默付出，更來源于我國駕駛?cè)藢π履茉雌嚨恼J同感不斷加強，但新能源汽車本身存在的電池老化、不易涉水等問題仍需在未來被進一步解決。

智能電網(wǎng)系統(tǒng)在做為一大朝陽產(chǎn)業(yè)吸引無數(shù)科研人員研究的同時，高校電氣自動化等相關專業(yè)的開課深度也在隨著智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展而不斷深入，不但與時俱進開設了一批與實際應用場景契合度高、易上手理解的專業(yè)課程，部分地區(qū)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的建設速度也不可想象，但現(xiàn)階段受限于部分汽車生產(chǎn)廠家新能源汽車制造與售后保養(yǎng)服務的不完善，新能源汽車在充電時的充電速度仍有一定提高空間，且部分地區(qū)仍存在計費錯誤或計費后充電系統(tǒng)不工作等問題，都需經(jīng)過多次內(nèi)部系統(tǒng)迭代后，才得以讓相關系統(tǒng)實現(xiàn)人們預期的各項新功能并具有良好穩(wěn)定性，未來也將在新能源汽車充電樁的布局上加大建設力度，不但讓新能源汽車的充電難問題得以解決，還將提升新能源車主在充電時的體驗感，有效提升服務質(zhì)量。

綜上，智能電網(wǎng)系統(tǒng)在不同設計思路下有差異明顯的實現(xiàn)方法，以物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術為首設計在現(xiàn)階段更常見，展望未來還將繼續(xù)提升數(shù)據(jù)傳輸安全性，以追求客戶滿意為電力部門服務目標。