基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)應用與探索

葉淑君 徐濤

摘要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體應用，對中國電力行業(yè)改革、信息化革命具有重大意義。本文從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā)，對其在調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用進行探索，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的在調(diào)度自動化系統(tǒng)中的發(fā)展和挑戰(zhàn)進行了討論。

關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);調(diào)度自動化;應用

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

1.1 什么是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

要理解泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，其中，物聯(lián)網(wǎng)技術已是一個廣泛成熟的技術，是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡。在電力系統(tǒng)中可以理解為通過各種傳感器、自動化裝置或技術手段對電網(wǎng)基礎設施、各類人員及其所在的環(huán)境等進行識別、感知、互聯(lián)和控制或警示的網(wǎng)絡系統(tǒng)。而“泛在”，則是要將傳統(tǒng)電力發(fā)、輸、供、配、用所涉及的所有環(huán)節(jié)全部信息化，就是圍繞電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，充分應用人工智能、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息技術、先進高速的通信技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)和人機交互，從而衍生出基于通信技術的全業(yè)務感知的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活等特征，包含感知層、網(wǎng)絡層、平臺層、應用層四層結構。

1.2 為什么要建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

一直以來，物聯(lián)網(wǎng)技術已在智能電網(wǎng)的建設中廣泛應用，信息化水平也不斷提升。經(jīng)過多年來D5000主網(wǎng)自動化系統(tǒng)、D5200配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，以及近年調(diào)控云系統(tǒng)等的建設升級與主配網(wǎng)變電設施的智能化改造，國網(wǎng)公司目前已在各級調(diào)度形成了相當具有規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，接入系統(tǒng)的終端設備數(shù)以億計，輸電網(wǎng)設備基本做到可觀、可控、能控、在控。配網(wǎng)改造如火如荼地進行中，配網(wǎng)自動化覆蓋率節(jié)節(jié)攀升，各種在線監(jiān)測，智能統(tǒng)計系統(tǒng)比比皆是。

雖然在高電壓等級遠距離傳輸、供電可靠性和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行等技術水平層面，國家電網(wǎng)公司早已走在世界領先水平，但作為位居世界五百強前列的行業(yè)領頭羊，國網(wǎng)電網(wǎng)公司要在電力改革中取得成功，就必須要能夠拿出可以代表整個行業(yè)發(fā)展方向的可行技術方案，結合互聯(lián)網(wǎng)技術的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，一方面要探索可向海外輸出的成熟可復制的技術方案，一方面要提升用戶體驗，實現(xiàn)良好的的互動、獲得更多的參與以及認同。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出使得傳統(tǒng)電力行業(yè)走向數(shù)字化的發(fā)展道路，構建出與物理世界實時、完整映射的數(shù)字世界，并且利用這些數(shù)字創(chuàng)造無限的價值。同時，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設本身，能夠進一步實現(xiàn)對電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的全過程動態(tài)感知，打造自動化、數(shù)字化、智能化的堅強電網(wǎng)。與承載電力流的堅強智能電網(wǎng)不同，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)更多的是承載了電力行業(yè)的數(shù)據(jù)流，將傳統(tǒng)電力行業(yè)的各環(huán)節(jié)結合“大云物移智”等通信新技術，開拓新的消費業(yè)務需求與對外客戶服務場景，兩者相輔相成融合發(fā)展，形成強大的價值創(chuàng)造平臺，促使能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流“三流合一”，最終實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用

2.1 數(shù)據(jù)感知

2.1.1 新型終端設備的研發(fā)

要實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的精細化調(diào)控，對海量的智能終端的有效監(jiān)控是關鍵，這就要求泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對電力系統(tǒng)設施的全過程全覆蓋的感知能力。國家大力推動新能源建設，分布式電源的并網(wǎng)，使得傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨更多的挑戰(zhàn)，不僅增加了電氣設備的復雜性，也增加了量測數(shù)據(jù)的復雜性。因此，對于處在感知層終端設備而言，未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的終端設備必須朝向高度集成化的方向發(fā)展，以最小的體量實現(xiàn)最多的目標任務。新型的終端設備的研發(fā)必須考慮全電力行業(yè)背景的兼容，如設備尺寸、部署環(huán)境、電磁兼容等，以應對不同的運行工況和匹配不同的網(wǎng)絡環(huán)境等。

2.1.2 設備識別與數(shù)據(jù)規(guī)范

利用無線射頻技術，基于設備唯一身份標識ID，進行設備的各個運行狀態(tài)，如規(guī)劃、出庫、安裝、運行、維護、退役的全過程資產(chǎn)管理。構建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和設備臺賬數(shù)據(jù)庫，利用電子標簽、二維碼等手段，關聯(lián)現(xiàn)場設備與平臺，基于現(xiàn)場移動終端或智能穿戴設備實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)的智能獲取，快速調(diào)閱設備參數(shù)、缺陷記錄、隱患記錄、故障記錄、巡檢記錄等信息。通過對掃碼終端登錄賬號的權限設置區(qū)分各類人員的權限與業(yè)務內(nèi)容，實現(xiàn)精細化管理。通過圖像智能識別和語音識別技術，提升信息交互的效率。打通各系統(tǒng)平臺間的壁壘，建立數(shù)據(jù)同步及流轉機制，實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)共享及規(guī)范獲取，亦可減輕基層人員重復維護的工作負擔，提高工作效率。

2.1.3 無線采集技術應用

無線寬帶通信技術可以很好的解決“最后一公里接入問題”，作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎網(wǎng)絡設施，加快建設無線專網(wǎng)能夠有效地降低建設成本，提高數(shù)據(jù)采集覆蓋率。同時，電力無線專網(wǎng)的建設能夠為移動互聯(lián)技術融入電網(wǎng)管理提供條件，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和傳輸網(wǎng)絡，與新型的終端設備相結合，實現(xiàn)信息的全面捕捉、實時傳輸、問題記錄，通過采集系統(tǒng)進行在線分析和精準定位，加快問題處理效率，體現(xiàn)出無線采集技術便捷化、高效率的特征。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 運行數(shù)據(jù)分析與預警

基于電力系統(tǒng)運行產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)、用戶側的用能數(shù)據(jù)、以及其他能源系統(tǒng)運行的大數(shù)據(jù)，搭建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲與管理平臺，規(guī)范數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。并基于數(shù)據(jù)中心結合云計算、大數(shù)據(jù)等先進的技術手段，建立高精度、細粒度的分析預測模型，或建立不同電力用戶的用電行為庫和用戶肖像庫等大數(shù)據(jù)應用，以此豐富電力系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)手段，制定綜合能源協(xié)同運行方案、優(yōu)化用戶側的用電方案等。另外，通過建立人工智能引擎和AI學習，自動分類真實故障數(shù)據(jù)和系統(tǒng)擾動數(shù)據(jù)，一方面能夠及時開展故障研判，另一方面能夠提高系統(tǒng)的容錯功能。

2.3 應用場景

2.3.1 電網(wǎng)模型的源端維護和全局共享

受限于電網(wǎng)規(guī)模和各級調(diào)度的分工協(xié)同，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的拓撲模型在使用中往往采用近似、模擬的邊界條件。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的引入，使得模型數(shù)據(jù)的源端維護和全局共享得以實現(xiàn)，各級調(diào)度機構可以使用同一張電網(wǎng)模型，能夠更加精準的將電網(wǎng)拓撲轉換為數(shù)學模型，這在拓撲分析、潮流計算、繼保整定等專業(yè)的應用上具有更加實用化的意義。

2.3.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的負荷預測

基于大數(shù)據(jù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡學習系統(tǒng)和方法已被用來解決各種各樣難以用普通數(shù)學規(guī)則解決的問題。而隨著電力市場的發(fā)展，源網(wǎng)荷儲的復雜性的增加，用一個確切的數(shù)學模型來建立負荷預測機制已經(jīng)越來越困難。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡學習應用在電力系統(tǒng)中，結合大數(shù)據(jù)平臺，通過采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法，進行短期和中長期的負荷預測，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定方面能夠起到至關重要的作用。

3 結束語

為了滿足國家電力部門智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略要求，在調(diào)度自動化系統(tǒng)中廣泛采用物聯(lián)網(wǎng)技術建設新應用，建設完善電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，不斷提高電網(wǎng)調(diào)度的完整性，最大限度地提高電網(wǎng)系統(tǒng)的運行效率。未來，通過社會各方的密切合作，通過理論創(chuàng)新、技術研究和模式變革，終將實現(xiàn)建設世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)這一目標。

參考文獻：

[1] ?鹿婷婷，李志崢.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術在智能電網(wǎng)中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（06）

（作者單位：國網(wǎng)浙江象山縣供電有限公司）