电能变换物联网架构、关键技术和应用展望-山东大学 高峰

架构、关键技术和应用展望高峰2024年9月22日1 立用展望26.6亿千瓦/4.6亿千瓦J700+万千瓦时/85图源：国家能源局和网络：数据来源：国家能源局htp//wwwneahttps://wwwgovcn/lianbo/bumen/202403/content_6939863gowen/202404/26/e_1310772757.htm,http/wwwneagevcn/2024-01/25/e_1310762019.>能量视角：>能量视角：>数据视角：能量流数据流电网>计算单元：进行数字计算和电能变换系统已具备构成物联网的基本功能电能变换系统已具备构成物联网的基本功能>变流器>变流器充分对等，没有主从区别需要充分交互、低延迟、低成本的物联网方案需要充分交互、低延迟、低成本的物联网方案车联网工业物联网移动不移动多数不移动毫秒级分钟级需要多数不需要需要多样多样多样低高高端多数低端低低现有成熟通用的物联网与电能变换系统不适配!现有成熟通用的物联网与电能变换系统不适配! 8应用层应用层变流器在变流器在PC-loT中属于边缘端设备，集成了感知、计算、通讯、甚至系统级应用功能IEEETrans.IndustrialInformatics,2024,earlyaccess.互联架构互联架构>单台设备每秒产生48Mbit数据，场站(>20台变流器)每秒产生上Gbit数据互联架构无线无线已有通讯模式有局限，亟需开发适配于已有通讯模式有局限，亟需开发适配于PC-IoT的网络层通讯新模式互联架构>数据存储>异常状态记录>错误警告数据利用不充分，功能简单，尤其缺少场站级的应用数据利用不充分，功能简单，尤其缺少场站级的应用报告提纲 关键技术关键技术：网络层关键技术：网络层关键技术：网络层接收或休眠t>各节点完全对等，数据充分交互前提：各节点具有高精准的统一前提：各节点具有高精准的统一时钟无需增加额外设备●高精度时钟同步：时钟同步过程嵌入顺序传输过程，精度高、成本低、不占用通讯资源据的时间戳送给待同步节点正自身时钟时钟误差：节点2节点1●高精度时钟同步：实验测试——Converter1——Converter2——Converter1——Converter2——Converter3前关键技术：网络层33ms内超低通讯延迟，15ms完成3台变流器互相通信关键技术：边缘层>基于平均值或有效值>信息丢失>仅能用于交流量，不适用直流量>传输、存储压力依然很大关键技术：边缘层应用层网络层边缘层实时控制感知层预处理边缘层→实时控制实时控制预处理>基于人工智能算法提取特征值，能减小数据传输量且保证完备性据交互多为低端处理芯片如何在如何在计算和存储资源受限条件下实现快速智能特征提取关键技术：边缘层第二层第二层原始数据第一层单一模型示意图级联多模型示意图>按时序分段，多次处理关键技术：边缘层 0.9947,0.5510,0.8283,0.4499,0.8250,0.4656,(2点)(20点)(20ms,200点)分布式光伏状态监测实验台变流器采样数据特征提取示例关键技术：边缘层PV3使用单一模型和级联多模型的性能对比 研究背景 二互联架构 关键技术 四应用展望应用展望电能变换物联网为电能变换系统赋能多维度