基于智慧物聯(lián)體系的配電臺(tái)區(qū)建設(shè)

劉偉

摘要：隨著電力創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，智慧物聯(lián)體系建設(shè)在公司建設(shè)具有中國(guó)特色國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略思想中越來(lái)越重要。依附于配電臺(tái)區(qū)設(shè)備現(xiàn)狀和改造條件，選擇智能網(wǎng)關(guān)、低壓回路測(cè)控終端以及智能傳感裝置。構(gòu)建基于云平臺(tái)的、全新的系統(tǒng)架構(gòu)，包括應(yīng)用層、平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層，融合“云、大、物、移、智”等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)生產(chǎn)與管理各類終端及數(shù)據(jù)統(tǒng)一實(shí)時(shí)采集、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一共享，增加設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電氣保護(hù)測(cè)控、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控和安防監(jiān)控五大功能配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備物的感知、互聯(lián)、邊緣計(jì)算優(yōu)化和預(yù)測(cè)，進(jìn)一步提升智能電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)水平，有力支撐公司用戶服務(wù)等業(yè)務(wù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧物聯(lián)體系;配電臺(tái)區(qū);目標(biāo)架構(gòu);通信組網(wǎng)

1配電臺(tái)區(qū)建設(shè)現(xiàn)狀

呈貢區(qū)現(xiàn)有低壓配網(wǎng)巡檢、運(yùn)維依賴于人工處理，缺少數(shù)字化監(jiān)測(cè)裝置、智能化應(yīng)用系統(tǒng)，停電排查難度大、范圍廣，急需解決;呈貢供電局在低壓配電網(wǎng)應(yīng)急搶修等大量人力物力的重復(fù)投入，部分問(wèn)題仍未能從根本上解決，急需要通過(guò)智能配電臺(tái)區(qū)技術(shù)提高效率、降低人工成本，改善現(xiàn)狀問(wèn)題。選取了昆明市呈貢區(qū)作為試點(diǎn)片區(qū);呈貢區(qū)作為昆明市未來(lái)發(fā)展的中心城區(qū)，現(xiàn)有低壓配網(wǎng)設(shè)備智能化配置水平整體較低、覆蓋面積小，不利于未來(lái)發(fā)展。依附于配電臺(tái)區(qū)設(shè)備現(xiàn)狀、改造條件和運(yùn)行需求，按照低成本、高可靠、不停電、通用的改造原則，快速快速完成智能化改造建設(shè)。利用智能化的傳感器及數(shù)字化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)以及配電設(shè)備實(shí)施感知監(jiān)測(cè)、臺(tái)區(qū)治理智能分析診斷、隱患提前預(yù)警、故障快速定位、輔助巡檢管理決策。本次呈貢區(qū)臺(tái)架變改造方案包含四標(biāo)臺(tái)區(qū)、非四標(biāo)臺(tái)區(qū)、臺(tái)架變+配電房三種類型，選用智能臺(tái)架變（配電箱+配電房）模塊里的智能網(wǎng)關(guān)、低壓回路測(cè)控終端，實(shí)現(xiàn)智能化改造。智能箱式變電站模塊里的智能網(wǎng)關(guān)、低壓回路測(cè)控終端，實(shí)現(xiàn)智能化改造。

2智慧物聯(lián)體系下的配電臺(tái)區(qū)建設(shè)

2.1目標(biāo)架構(gòu)

遵循國(guó)網(wǎng)智慧物聯(lián)體系總體設(shè)計(jì)，同時(shí)充分考慮現(xiàn)有存量終端設(shè)備管理、以及數(shù)據(jù)接入，兼顧各專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定應(yīng)用需求，由物聯(lián)管理平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)融合終端的統(tǒng)一接入、管控和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)所有下連智能終端設(shè)備和傳感設(shè)備的統(tǒng)一管理。電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)與物聯(lián)管理平臺(tái)進(jìn)行協(xié)作，完成邊和端的配置、管理，云端和邊端分析能力的協(xié)同，電網(wǎng)感知數(shù)據(jù)通過(guò)邊端匯聚層（前置機(jī)等）以分布式消息的方式推送量測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)事件，電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)通過(guò)消息機(jī)制接入、存儲(chǔ)量測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)事件，結(jié)合電網(wǎng)拓?fù)湫畔?，支撐?shí)時(shí)故障智能研判等服務(wù)能力。電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)以數(shù)據(jù)交換的方式定期同步數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)中臺(tái)，業(yè)務(wù)中臺(tái)僅保留近期數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中臺(tái)按分析模型進(jìn)行清洗、存儲(chǔ)、管理，對(duì)外提供數(shù)據(jù)多維分析、挖掘分析等服務(wù)能力。

2.1.1感知層

包括邊緣匯聚層、及末端傳感層。“邊緣匯聚層”主要為智能融合終端、能源控制器等設(shè)備（以下統(tǒng)稱“臺(tái)區(qū)融合終端”）組成，根據(jù)具體業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，匯聚層利用HPLC、微功率無(wú)線等通信網(wǎng)絡(luò)，將傳感器層采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚至臺(tái)區(qū)融合終端內(nèi)，滿足傳感層和節(jié)點(diǎn)設(shè)備單點(diǎn)接入、鏈?zhǔn)椒植级鄳B(tài)組網(wǎng)需求。同時(shí)，利用臺(tái)區(qū)融合終端邊緣計(jì)算框架，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)的匯聚、邊緣計(jì)算及回傳、區(qū)域自治，滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、即時(shí)處理、就地分析?！澳┒藗鞲袑印敝饕晌⒐β?低功耗無(wú)線傳感器、常規(guī)無(wú)線傳感器、有線傳感器等監(jiān)測(cè)裝置組成，主要對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)、可視化信息、作業(yè)信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)全方位感知與需求快速響應(yīng)。

2.1.2網(wǎng)絡(luò)層

由無(wú)線網(wǎng)（公網(wǎng)APN和電力專網(wǎng)）、有線電力光纖網(wǎng)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。通過(guò)擴(kuò)大電力無(wú)線專網(wǎng)試點(diǎn)及業(yè)務(wù)應(yīng)用、進(jìn)一步優(yōu)化骨干傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，滿足設(shè)備管理專業(yè)業(yè)務(wù)處理實(shí)時(shí)性和帶寬需求，為設(shè)備側(cè)電力物聯(lián)網(wǎng)提供高可靠、高安全、高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道。

2.1.3平臺(tái)層

主要由物聯(lián)管理平臺(tái)、電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)組成。將設(shè)備管理專業(yè)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、物聯(lián)等共性需求沉淀封裝成共享服務(wù)，支撐前端應(yīng)用創(chuàng)新。電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)將具有共性特征的業(yè)務(wù)沉淀，形成企業(yè)級(jí)共享服務(wù)中心，為公司核心業(yè)務(wù)處理提供共享服務(wù)，包括電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)、用戶服務(wù)中臺(tái)、項(xiàng)目中臺(tái)等。物聯(lián)管理平臺(tái)是連接終端和業(yè)務(wù)應(yīng)用的樞紐，支撐物聯(lián)管理業(yè)務(wù)的設(shè)備接入、管理、控制，負(fù)責(zé)物聯(lián)感知終端的實(shí)時(shí)感知、實(shí)時(shí)控制、匯聚分發(fā)，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2.1.4應(yīng)用層

主要為各專業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用主站系統(tǒng)組成?；谖锫?lián)管理平臺(tái)提供設(shè)備監(jiān)測(cè)、設(shè)備管理、應(yīng)用管理等功能接口來(lái)實(shí)現(xiàn)各類智能設(shè)備的有效管理。利用電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)和數(shù)據(jù)中臺(tái)微服務(wù)共享來(lái)構(gòu)建配電臺(tái)區(qū)管理和運(yùn)維的智能化體系。

2.2信息安全防護(hù)

配電臺(tái)區(qū)智慧物聯(lián)體系信息安全防護(hù)方案應(yīng)同時(shí)滿足營(yíng)銷、設(shè)備專業(yè)的信息安全要求，同時(shí)兼容臺(tái)區(qū)融合終端和早期同類產(chǎn)品安全接入，可覆蓋物聯(lián)體系的各個(gè)環(huán)節(jié)?；跇I(yè)務(wù)系統(tǒng)目前現(xiàn)狀，結(jié)合各專業(yè)業(yè)務(wù)和系統(tǒng)建設(shè)情況，以及未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，配電臺(tái)區(qū)智慧物聯(lián)體系總體信息安全防護(hù)方案可分為“目標(biāo)”和“過(guò)渡”兩種架構(gòu)進(jìn)行衍進(jìn)。

2.2.1目標(biāo)架構(gòu)

在臺(tái)區(qū)融合終端內(nèi)置安全芯片或軟件SDK，具備統(tǒng)一CA證書體系，業(yè)務(wù)App通過(guò)邊緣側(cè)的安全接入組件對(duì)接安全接入網(wǎng)關(guān)后，接入物聯(lián)管理平臺(tái)，不再直接接入業(yè)務(wù)系統(tǒng)。物聯(lián)管理平臺(tái)將終端上報(bào)數(shù)據(jù)匯總分發(fā)至供配電自動(dòng)化系統(tǒng)、用采系統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。各單位可遵照安全接入要求，部署安全接入網(wǎng)關(guān)用戶端等必要措施，按需采用軟件加密模塊或硬件密碼模塊，經(jīng)安全接入網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一安全接入。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無(wú)需另行加密。

2.2.2過(guò)渡架構(gòu)

“過(guò)渡架構(gòu)”包括了兩種安全方案。方案一適配已有存量不改造臺(tái)區(qū)的智能配變終端信息安全接入，沿用原配電/營(yíng)銷專業(yè)安全防護(hù)方案。方案二適配新建臺(tái)區(qū)融合終端，因?yàn)槲锫?lián)管理平臺(tái)未完成大規(guī)模終端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入能力驗(yàn)證的情況下，物聯(lián)管理平臺(tái)暫時(shí)只接入終端管理通道信息，終端業(yè)務(wù)通道數(shù)據(jù)仍直送原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)前置。

2.3業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)同

臺(tái)區(qū)融合終端是配電智慧物聯(lián)網(wǎng)邊層中的數(shù)據(jù)匯聚、邊緣計(jì)算、應(yīng)用集成的中心，是信息節(jié)點(diǎn)與物理節(jié)點(diǎn)的融合，具備采集、通信、計(jì)算和分析的功能，支撐著各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)融合。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)都基于電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)統(tǒng)一服務(wù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、及共享應(yīng)用。臺(tái)區(qū)融合終端是配電臺(tái)區(qū)用電信息采集、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及通信組網(wǎng)、就地化分析決策、主站通信及協(xié)同計(jì)算等功能于一體的智能化終端設(shè)備。

結(jié)束語(yǔ)

智慧物聯(lián)體系在配電臺(tái)區(qū)建設(shè)中起到了重要作用。它包含了物聯(lián)管理平臺(tái)、邊緣物聯(lián)代理和各類型終端標(biāo)準(zhǔn)化接入，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與規(guī)范，對(duì)下統(tǒng)籌輸配電網(wǎng)及以下的用戶側(cè)和供應(yīng)鏈等領(lǐng)域廣泛物聯(lián)和深度感知需求，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一物聯(lián)管理和終端標(biāo)準(zhǔn)化接入，對(duì)上為企業(yè)中臺(tái)和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供開放、標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，形成跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享共用的生態(tài)，為“數(shù)據(jù)一個(gè)源”提供保障。為配電臺(tái)區(qū)打造“精準(zhǔn)感知、邊緣智能、統(tǒng)一物聯(lián)、開放共享”的智慧物聯(lián)體系。

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