Q／GDW 12100-2021  电力物联网感知层技术导则

图1电力物联网感知层设备结构

通信网络的选择应充分考虑数据传输可靠性、部署维护方便性的要求，针对不同的业务场景，选择 合适组网形式。主要的组网方式如图2所示： a）组网方式①为两层星形网络，支持有线、无线混合组网，适用于变电站应用场景，对于部署于 室内环境或者端子箱、汇控柜的采集控制终端、汇聚终端、业务终端，宜采用无线方式组网： 对于部署于室外环境或移动作业的终端，应采用无线组网； 6 组网方式②为星形+链式两层网络，适用于采集终端较多的输电线路应用场景。在杆塔处部署 汇聚终端，与其周围的采集终端组成星形网络，汇聚节点之间采用链式组网方式，信息通过多 跳的方式，传递到边缘物联代理处； C 组网方式③为一层星形网络，适应于配电台区、采集终端较少的输电线路、以及智能家居、智 慧能源等应用场景。

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电力物联网感知层由边缘物联代理、业务终端、汇聚终端、采集控制终端等设备组成： a）边缘物联代理实现对上数据的代理转发以及区域的边缘计算功能，并负责将采集信息按物模型 要求进行标准化建模。按物理型态可分为三种型式：一是边端分离型（I型），边缘物联代理 是硬件平台化、软件容器化的通用装置，不配置采集感知功能；二是边端融合型（II型），边 缘物联代理以模块或芯片方式集成至采集控制终端，采集控制终端升级为具有边缘计算功能的 智能终端；三是边缘节点型（Ⅲ型），边缘物联代理以软件型态部署在通用服务器架构，形成 边缘计算节点； b 业务终端侧重于处理就地业务功能，按照业务应用的需求进行配置。可通过通信接收采集控制 终端的数据，并根据需要就地控制采集控制终端，与边缘物联代理通信，将经业务逻辑处理后 的数据上送边缘物联代理，并接收上层的控制命令，可实现局部的业务自治： c）汇聚终端是一类特殊的业务终端，以通信规约的转换、通信数据的汇集转发为主要业务； d 采集控制终端是对设备或客户的状态量、电气量和环境量等进行采集量测的装置，根据需要具 有简单的数据处理、控制和通信功能，一般安装在采集监控对象本体内部或附近。

电力物联网感知层通过网络层与平台层通信，具体内容如下： a）边缘物联代理负责与平台层通信，通过与物联管理平台的协同钢结构计算、软件，实现平台对感知层设备连接及 注册的管理，实现终端连接状态的监视，并配合物联管理平台实现连接的安全认证； 通过边缘物联代理完成对业务终端和采集控制终端的数据采集，将数据进行模型化后发送至平 台层，为平台层提供基础数据；接收平台层下发的控制命令并执行； c）通过边缘物联代理接受平台层对其的参数配置、程序升级及APP管理要求。

应采用安全可靠的终端设备，并满足如下要求： a）在满足安全防护的基础上，应支持通过物联管理平台，远程修改参数、远程管理感知层终端： 宜支持远程更新程序及APP，远程召唤校对程序和参数； b）宜支持对设备信息建模，模型信息应覆盖感知对象、采集设备及它们之间的关联； c）宜综合采用各种技术手段，如电气、视频、图像、化学、声学等，实现对感知设备的精准监测 d）宜支持对感知层设备和网络健康状态的评估与诊断：

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电力物联网感知层应能够支撑（但不限于）如下业务功能： a）对风电、光伏、水电等电源侧主辅设备运行状态、气象环境等进行全面感知，支撑运行状态智 能预警、故障定位、设备评价以及发电功率预测等功能； b）对输电线路状态及通道环境进行全面感知，支撑线路动态增容、故障智能诊断分析、自然灾害 的预警与决策、自主巡检等功能： c）对变电站主辅设备、运行及作业环境进行全面感知，支撑主辅设备的智能联动、智能巡检、设 备缺陷和故障智能分析与决策、人员作业行为智能管控等功能； d）对配电台区供电设备状态进行全面感知，支撑设备状态趋势分析、台区低压拓扑自动识别、电 能质量分析与治理、停电信息主动上报与诊断、台区异常报警与分析、台区线损分析与治理、 人员作业行为智能管控等功能； e）对家庭、社区、楼宇、工业园区、电动汽车充电桩等多种用能场景的全面感知，实现智慧用能， 提升能源利用效率。

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采集控制终端应具备体积小、功耗低、安装灵活方便的特点，并满足如下要求： a 对于实时监测类业务，采集控制终端宜靠近业务对象就地安装，须满足环境适应性要求；对于 室外部署的采集控制终端，宜选用无线通信方式，对于室内部署的采集控制终端，宜采用有线 通信方式，对于安置在密闭电器设备内部、电磁环境复杂的采集控制终端，应使用有线通信方 式； b 对于视、操作类业务，宜采用移动式采集控制终端，包括手持作业终端、巡检机器人、无人 机等。移动式采集控制终端宜支持通过设备“实物”ID关联设备基本信息，实现操作辅助信 息的获取或巡视数据的填报； 宜采用集成化技术降低安装和供电要求，优先采用MEMS传感器。无线方式的采集控制终端宜 采用低功耗或微功耗电子部件，选用电池、感应取能或太阳能等供电方式，具备电源管理功能： 采集控制终端应能够支持多种通信方式，包括但不限于以太网、RS485、HPLC/PLC、WiFi、蓝 牙、LoRa、微功率无线等方式

感知层安全要求包括本地通信网络的安全和终端安全，总体要求如下： a）原则上禁止归属不同安全大区的感知层设备直接通信，确有直接通信需求的，应采取等同于大 区间隔离强度的技术措施： 6 管理信息大区的本地通信应采用抗干扰性强的通信协议。应用层可按需采用密码技术，实现通 信数据加密传输，防范通信数据被窃听或篡改； 互联网大区侧的本地通信不做强制性要求； d）边缘物联代理和业务终端应按照等保要求实现物理安全防护；并支持通过数字证书和密钥管 理、远程安全升级与版本安全更新等手段保障本体安全： e）涉及感知层各设备及典型场景的具体安全要求应遵循Q/GDW12108和Q/GDW12109的规定

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感知层设备集成商应提供面向功能的调试工具，满足调试简便方便、分析准确、结果清晰的要求， 具体要求如下： a） 应具备配置功能，能够在调试过程中调整终端配置，应具有友好的人机界面，宜采用可视化或 图形化方式，降低使用难度； 宜具备业务功能调试、通信调试、软硬件系统调试等功能，宜支持自动化的方式，实现多个测 试项的一键式、批量化调试验收； 宜支持对终端设备的模拟仿真，在现场条件不具备实体终端时，采用软件模拟终端配合调试验 收； d 宜能自动生成调试验收记录： e 终端设备宜设置专用调试接口，满足运行安全要求；调试工具与终端设备的通信应满足通信安 全要求； f）宜具备支撑物联管理平台对感知层接口调试的功能，支持通信调试，信息对点等调试任务。

设备调试工作应尽可能在厂内完成，对于有条件的设备，宜采用先进免调试技术，减少现场工 高安装调试效率。

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电力物联网感知层技术导则

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编制背景 10 编制主要原则· 与其他标准文件的关系.. 1 主要工作过程· 10 标准结构和内容· 条文说明··

京 主要原则 也标准文件的关系. 10 工作过程· 10 吉构和内容· 兑明·

胶合板标准Q/GDW121002021

（2019）807号文）的要求编写。 本标准编制背景是作为电力物联网的数据来源和基础设施的感知层，涉及国家电网有限公司发、输 变、配、用等多专业，设备数量庞大，管理要求差异大，类型多样，物联接入和管理难度大，驱需针对 感知层的基本框架以及数据采集、通信接口和共性功能提出原则性要求。 本标准的编制主要目的是为了规范电力物联网感知层体系架构和功能要求，指导国家电网有限公司 各单位电力物联网的建设

本标准依据以下原则编制： 坚持先进性与实用性相结合、统一性与灵活性相结合原则，既考虑到工程实施要求，也考虑到 今后的发展需求； D 参考现有物联网通信相关国家标准和行业标准； 只针对感知层的整体性和共性的需求进行规范，不涉及各组成部分的具体业务功能

3与其他标准文件的关系

本标准与相关技术领域的国家/行业现行法律、法规、技术要求保持一致。 本标准不涉及知识产权问题

2019年6月，在南京召开标准编写启动会，成立标准编写组，讨论标准编写范围及大纲，并明确参 偏单位的分工。 2019年7月，完成标准大纲编写，组织召开研讨会，确定标准主要内容。 2019年8月，完成标准初稿编写，组织召开标准讨论会。 2019年9月，完成标准征求意见稿编写，多次在国家电网有限公司各单位征求意见。 2019年10月，根据征求意见及建议，修改形成标准送审稿 2019年11月，公司互联网技术标准专业组（TC06）在北京组织召开标准审查会，审查组的审查结论 为修改后报批。 2019年12月，修改形成标准报批稿。

本标准按照《国家电网有限公司技术标准管理办法》（国家电网企管（2018）222号文)的要求编写。 本标准的主要结构和内容如下： 本标准的主题章分为5章：由总则、体系结构、功能要求、安全要求和调试要求组成。总则章节规 定了电力物联网感知层的基本技术原则，然后在此原则基础上给出三种体系结构及其组成部分铁路标准规范范本，功能要 求章节则是对感知层各组成部分的功能进行描述，最后是安全防护的原则性要求和感知层设备需支持的

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