1、案例概述

1.1背景

根據國家“雙碳”能源轉型戰略的部署和深入推進，電網作為連接電源和用戶負荷的重要渠道和樞紐，將加強對光伏、風能等分布式清潔能源的消納。為了適應這一發展趨勢，國家電網公司適時提出了構建電力源、網、荷、儲一體化和多能互補協同發展的“能源互聯網”轉型戰略。

圖1 電力業務系統及能源轉型示意圖

國家電網積極探索將傳統工業技術與物聯網技術深度融合，致力于在配用電領域打造一個更加智能的配用電網絡。為此，他們將云計算的物聯管理平臺、邊緣計算以及IPv6短距物聯網技術等應用于配用電網絡中，推動傳統電網主站+電網業務終端的架構向云、邊、端協同的物聯網架構升級。這一舉措將有助于提高配用電網絡的運行效率和服務水平，為電力用戶提供更加穩定、可靠、高效的電力供應。配用電物聯網架構如下圖2所示。

圖2 配用電物聯網架構

1.2目標及實施

配用電物聯網的核心是需要考慮解決如下問題：

1、營配智能終端能否自動發現下面的配用電設備，并做到即插即用？

2、營配智能終端與配用電設備之間能否建立安全的數據訪問通道，防止惡意攻擊及數據竊聽？

3、營配智能終端與配用電設備之間的通信通道能否做到冗余備份？

IPv6技術作為一種為實現萬物互聯而誕生的先進技術，對常見的無線及有線物聯媒介具有較好的靈活適應性。中國電力科學研究院有限公司（電科院）和華為技術有限公司（華為）通過在傳統配用電設備側加裝IP化HPLC/RF通信單元，在L2 HPLC和微功率無線鏈路層基礎上，采用IETF IPv6短距物聯網絡技術（即6LoWPAN），在營配終端和配用電設備之間構建安全可靠的通信網絡。該協議棧利用IPv6技術進行低功耗個人局域網（即IPv6 over Low Power Personal Area Network）通信，使得電力設備能夠實現更加高效、可靠的互聯互通。如下圖3所示，這種通信網絡可以廣泛應用于電力系統的各個領域，提高電力系統的穩定性和可靠性，同時也為物聯網技術的發展提供了更多的可能性。

圖3 配用電物聯網本地通信網絡協議棧

Pv6短距技術協議棧的技術優勢如下：

• 支持智能終端對配用電設備的即插即用以及下連的配用電星型、樹形拓撲自動發現，提高了設備連接和管理的便利性。

• 不需要關注底層的鏈路選擇問題，因為網絡可以自動完成鏈路切換，使得通信更加順暢。

• 通過構建本地安全的通信通道，智能營配終端上的應用APP能夠安全地讀取配用電設備信息，實現了對低壓臺區電能質量參數的采集、防**分析等功能，同時也能夠對臺區下的充電樁進行有序充電控制，提升了電力設施的智能化管理水平。

IPv6短距物聯網絡技術較成熟，數據通信和網絡安全等都可以使用標準的國際協議實現，軟件生態、可擴展性、互聯互通性等都更好。在配用電臺區采用IPv6協議棧與非IP化方案優勢對比如下表：

利用6LoWPAN報文壓縮技術，IPv6能夠在L2層HPLC和微功率無線網絡上順利運行。這使得支持IPv6技術不會產生明顯的開銷，使IPv6在低速網絡上的應用成為可能。與IPv4相比，IPv6具有更大的優勢，特別適用于物聯網中大量異構終端的接入場景。IPv6和IPv4的技術對比如下表所示。

2、做法與經驗

圖4 基于IPv6技術的能源互聯網架構

3、成效與亮點

2020年，基于IPv6短距物聯技術的營配智能終端已經在國家電網陜西公司以及山東公司等實現試點規模建設,如下圖。2021年，國網公司已建設超過100萬臺區，累計上線IPv6智能終端400萬個。IPv6短距物聯技術正在迅速被電力市場所接受，其產業生態和行業實踐正以超乎想象的速度豐富起來。

圖5 營配智能終端試點情況