01

目标和概述

传统配电网络由“配电自动化主站”，靠近居民的“低压变压器（10kV/400V）”以及延伸到每家每户的低压馈线网络组成，低压配电网络在整个国家电网中多达480万个，连接着4亿多终端，网络拓扑复杂，对供电质量影响大，当前仍处于较低的自动化和智能化水平，难以快速应对分布式光伏、新能源汽车、能源流调度等需求。

华为构建“云、管、边、端”方案架构跟传统配电网结合，在“云”层采用物联网平台，用微服务架构解耦业务和数据，同时引入大数据和AI框架；在“管”层提供丰富的上下行通信方式，支持物联网协议实现设备互联互通；在“边”层采用边缘计算平台，打造统一的智能配变终端硬件平台，使业务APP化，软件可定义；在“端”层引入物联网操作系统，为末端终端植入通信与计算，使终端智能化。

02

解决方案介绍

2.1方案架构

（1）在“云”层，我们采用物联网平台，用微服务架构解耦业务和数据，解决异构系统架构和数据统一管理，同时引入设备档案的管理理念，彻底解决了配电的“点表”业务场景下设备部署和运维复杂的问题。

具体来说，物联网平台是云化主站重要的组件，采用云和微服务架构的物联网平台能够支持资源按需弹性伸缩、动态缩扩容，解决了接入容量有限、调试扩容周期长、应用于数据耦合、应用更新慢、数据共享差等问题。通过全云化的物联网和微服务化为导向，采用“物联网平台+业务微服务+大数据+AI”的技术架构，实现海量终端连接、系统灵活部署、弹性伸缩、应用和数据解耦、应用快速上线，满足业务需求快速响应、应用弹性扩展、资源动态分配、系统集约化运维等要求。

物联网平台北向通过开放的API接口和主站应用进行对接。通过物联网平台实现了感知层的物联网设备和上层应用之间的解耦，加快了上层应用的迭代速度。业务功能软件微服务化后，多业务部门的微服务都可运行在物联网平台上，可实现充分的信息共享，打破原有业务系统的信息烟囱。

物联网平台南向通过物联网MQTT协议接入物联网设备。MQTT协议使用发布/订阅消息模式，可以以极少的代码和有限的带宽，为远程设备提供实时可靠的消息服务。物联网平台为每一类接入设备建立具备自描述功能信息模型。信息模型采用了JSON格式，定义了TTU及各类末端设备的属性、上报数据的格式及对终端控制命令的格式。通过统一各类物联网设备的信息模型，配合手持终端扫码、主站应用、PMS交互，实现智能配变终端以及低压末端设备的即插即用。

物联网平台完成海量数据采集上报后，采集数据集中存入大数据平台。该种模式下云主站的数据和应用解耦，降低了应用升级更新的难度。

随着物联网平台的建设将打破原来传统“烟囱式”系统布局，实现业务与数据解耦，消除信息孤岛，解决了数据随应用而分布的问题。同时大数据、AI分析功能组件对数据价值的挖掘提供更加有效的手段，通过数据的深度分析，可以更好地指导电网的生产运行和客户服务的业务开展。

（2）在“管”层，具备丰富的远程网络通信和便捷的本地网络通信能力，上行通信包括光纤有线接入，无线4G等，下行通信包括PLC电力线载波通信，RF微功率无线以及RS485串口通信等，其中PLC载波通信支持IPv6协议，实现海量低压末端设备IP化通信，网络拓扑可视化管理。

（3）在“边”层，采用边缘计算架构，打造硬件平台化，软件APP化的新一代智能配变终端设备，设备功能可定义，业务应用随需部署。同时采用国家电网指定安全加密芯片实现设备安全接入。配电主站系统配套华为AC控制器组件实现对设备、容器、APP的远程管理和控制，保障智能配变终端可靠运行。

作为配电物联网核心节点的智能配变终端，基于边缘计算物联网技术以及“硬件平台化，业务APP化”的设计理念，实现软硬件功能解耦。同时通过国产操作系统、国产双核工业级CPU、国网标准加密方案，从信息安全，供应安全等多方位全面保证系统安全性。创新引入虚拟化容器技术，实现APP与APP、APP与操作系统的隔离，提高系统的可靠性。通过多厂家APP共存的技术架构，适应电力系统从生产型向服务型转变、可承载多业务部门业务的需求。

华为提供的核心板整合了CPU、内存、存储等核心硬件和边缘计算软件平台资源，提供丰富的本地接口，包括RS485、RS232、FE、DI和PT100，可连接各种串口设备，以太设备和PT100温度监测设备等。

通过边缘计算架构，软件定义智能配变终端功能，以丰富的APP业务应用对低压配用电设备进行精准管控、高效运维和运行指标分析等服务，同时依托云端协同机制，满足海量设备接入和管控等需求，实现配电台区的“数据全采集、状态全感知、业务全穿透”，助力低压配电网由被动管理向主动管理模式变革，大力提升台区精益化管理水平。

（4）在“端”层，引入智能通信单元，为末端低压设备植入通信和计算能力，支持协议转换，解决各种协议适配问题，实现海量末端低压设备的统一接入和管理。

作为整个系统数据源端的低压设备，类型众多，通信方式与通信协议多样等特点，设备接入困难。华为提供物联网智能通信单元是面向宽带电力线载波通信的产品，基于国网HPLC规范，结合华为PLC-IoT宽带电力线载波技术，实现数据在电力线上双向、高速、稳定的传输。

物联网智能通信单元采用外接或内置的方式部署，基于IPv6技术，支持低压设备即插即用、无扰台区识别、单模停电事件上报等。通过SDK开发工具使能低压设备厂商二次开发，将低压设备的“七国八制”协议统一转换为物联网协议，通过远程方式对低压设备及载波模块进行管理和升级，实现数据统一交互、海量设备的低成本接入。在标准化、软件生态、可扩展性、互联互通性等方面更匹配海量终端设备接入场景需求，作为配电物联网发展的引擎，助力国家电网“泛在电力物联网”战略执行。

该方案采用了华为Inside合作共赢模式，与电力行业合作伙伴，强强联合，驱动低压配电网向低压配电物联网升级换代。架构上采用软、硬件分离，合作共赢方式。硬件方面，华为聚焦边缘计算核心板，提供给具有生产能力的设备厂家生产整机，软件方面，华为聚焦平台软件，业务软件由厂家或第三方提供，从而实现激活生态圈中各个合作伙伴的活力，驱动电力行业升级换代，实现多方共赢。

华为公司坚持方案演进和技术优化，在配电物联网领域持续投入贡献，关注顶层设计和实用实效相结合，构建智能化配电物联网，使能配电网精益化管理，持续给客户带来价值，加速企业数字化转型。

03

代表性及推广价值

配电物联网是泛在物联网在配电领域的关键应用实践，是满足配电领域技术演进的必经之路，是推进“三型两网”建设的重要内容和关键环节。通过物联网、边缘计算技术对传统配电自动化系统的升级改造，以及云、管、边、端架构的全面落地，带动整个配网领域的技术升级换代，是近十年来配网产业的重大技术革命。

整个方案的价值主要体现在：

（1）弹性管理，支持百万级设备管理

基于开放架构的物联网管理平台，采用分布式架构集群设计，根据台区终端规模按需扩容，平滑演进，支撑海量设备管理。

（2）开放的软硬件平台架构，支持业务随需扩展

采用边缘计算架构，支持多容器关键技术，具备强大的本地数据处理能力。硬件平台化、软件APP化满足配网业务的灵活、快速发展和安全生产的需求。

（3）全方位安全保障

通过硬件加密芯片、安全接入（线路数据加密、台区白名单机制）、OS容器（业务隔离）、APP鉴权认证等提供全方位的安全保障。

目前该方案已经在国家电网全国配电台区进行部署，设备规模超过10万，在山东、江苏、上海、浙江等地均建立了示范区进行推广工作。配电网由此发生了革命性改变，智能配变终端具备边缘计算能力，数据实时感知，末端传感设备即插即用，生产状态一览无余，业务应用随需而动，预测性维护能力得到极大提升，供电质量大大改善，配电台区实现智慧自治，精准运维。

摘自《自动化博览》2019年增刊《边缘计算2019专辑》