基于電力物聯(lián)網(wǎng)的智能配電網(wǎng)全面感知分析

馮小凡

摘?要：在科技技術(shù)的支持下電力行業(yè)也迎來更高的發(fā)展，但同時人們其安全穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)也更加嚴(yán)格。電力力物聯(lián)網(wǎng)是基于感應(yīng)通信技術(shù)、智能采集技術(shù)、移動通信技術(shù)等新一代信息技術(shù)的高度集成的總和應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)控，使用戶之間以及用戶與電網(wǎng)之間能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互動和即時連接，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時、高速、雙向傳輸，有利于提高整個電網(wǎng)的可靠性、可用性，使運(yùn)行和管理達(dá)到最優(yōu)化。國家電網(wǎng)公司也將電力物聯(lián)網(wǎng)作為重要的戰(zhàn)略發(fā)展方向，其應(yīng)用于配電網(wǎng)將是未來智能配電網(wǎng)的發(fā)展方向之一，對于全面掌握配電網(wǎng)運(yùn)行信息、實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備的狀態(tài)檢修有著重要意義。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);電力系統(tǒng);智能配電

1概述

1.1電力物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念

對于電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，我國的很多電力企業(yè)給出了這樣的解釋：電力物聯(lián)網(wǎng)是將源、網(wǎng)以及荷三個層面之中的人、物以及設(shè)備等實(shí)現(xiàn)充分的連接，并使之達(dá)成一種感知，然后通過當(dāng)今先進(jìn)可靠的通信技術(shù)和信息處理技術(shù)，提供、發(fā)送以及使用海量的數(shù)據(jù)，使這些數(shù)據(jù)在電網(wǎng)的各個運(yùn)行環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)共享，最終實(shí)現(xiàn)信息流、能量流以及業(yè)務(wù)流在整個電網(wǎng)中的一體化融合，進(jìn)一步提升電網(wǎng)價值服務(wù)，創(chuàng)造一個更加高效可靠的平臺。

1.2智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢特點(diǎn)

一是智能配電網(wǎng)具有超高的效率和行動力。智能配電網(wǎng)采用國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)與軟件設(shè)備，對出現(xiàn)的一些問題現(xiàn)象做出了解決，能過在使用過程中對系統(tǒng)中的軟件、硬件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)的問題盡可能做出方案處理方法，是系統(tǒng)中的問題得到有效快速的解決。二是智能配電網(wǎng)的自動化功能。在對智能配電網(wǎng)的運(yùn)行過程、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備安全、用戶信息等問題上，配電自動化是智能配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，配電網(wǎng)的自動化功能將智能配電網(wǎng)的使用效率做到了極大的發(fā)揮，對我們的工作量做出了減輕。三是智能配電網(wǎng)具有通信體系。對于配電網(wǎng)必須面向互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，完全改變了終端互聯(lián)的技術(shù)生態(tài)，配電自動化終端融入互聯(lián)網(wǎng)體系是必由之路。我們?nèi)粘５臏贤ń涣饕彩抢梦⑿诺溶浖?，智能配電網(wǎng)的設(shè)備建設(shè)，再一次優(yōu)化了我們的日常生活。

2配電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)營

在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃中，由于數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)分析不足，網(wǎng)架優(yōu)化面臨許多不確定性，理論上優(yōu)化的結(jié)果往往與實(shí)際之間存在較大差異?；诖髷?shù)據(jù)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法利用豐富的數(shù)據(jù)信息，如歷史電力數(shù)據(jù)、工業(yè)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、市政數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)等，將用電預(yù)測結(jié)果、城市綜合體發(fā)展趨勢以及用戶用電行為特征等與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)綜合分析，降低網(wǎng)架優(yōu)化的不確定性，提高優(yōu)化效率?；趯﹄娏ξ锫?lián)網(wǎng)的智能終端設(shè)備采集得到的配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，電網(wǎng)公司可構(gòu)建信息共享平臺，打破公司內(nèi)部各部門的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)控;結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與電力系統(tǒng)模型，可對配電網(wǎng)進(jìn)行故障診斷和預(yù)測，為電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行提供保障。

3基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)全面感知成效分析

3.1實(shí)現(xiàn)精益化搶修

基于電力物聯(lián)網(wǎng)對于配電網(wǎng)設(shè)備全面感知特性，實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)研判和精益搶修。故障發(fā)生前，通過對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測判斷設(shè)備運(yùn)行情況;故障發(fā)生時，能夠依據(jù)上報信息告知工作人員停電影響區(qū)域和故障精確信息。在提升電網(wǎng)安全運(yùn)行水平的同時，提高了供電服務(wù)質(zhì)量。

3.2智能配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案

（1）對不符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)進(jìn)行清除，同時根據(jù)實(shí)際需求更新當(dāng)前運(yùn)行的電網(wǎng)。為了保證配電網(wǎng)的可靠性與安全性，其系統(tǒng)必須符合N-1安全標(biāo)準(zhǔn)。保證在最大程度上減小對用戶的在生產(chǎn)生活上的影響。（2）智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢在于，其可以結(jié)合多種現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，通過對設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測，在可能發(fā)生故障的路段做根據(jù)其反饋的數(shù)據(jù)做出響應(yīng)，并在故障發(fā)生的開始，就可以根據(jù)其可視化與自動化跟蹤技術(shù)對故障位置進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷，并及時做出響應(yīng)提出相關(guān)解決措施。（3）不定期對設(shè)備進(jìn)行檢修，更換舊設(shè)備更新新設(shè)備，保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

3.3應(yīng)用于平臺層的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用。因?yàn)榻柚诟兄@得的數(shù)據(jù)有著多源化、異構(gòu)化和冗余化的特征，所以在進(jìn)行前置處理的過程中，一定要對數(shù)據(jù)融合技術(shù)加以合理應(yīng)用，以有效保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和安全性。其次，應(yīng)該合理應(yīng)用數(shù)據(jù)儲存管理技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，通過這些技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)的實(shí)時更新與存儲。在具體的應(yīng)用過程中，可以將Hadoop（由Apache基金會所開發(fā)的分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)）平臺中的數(shù)據(jù)壓縮法作為基礎(chǔ)，通過NoSQL（非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫）技術(shù)進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)的分布式儲存和管理。

3.4推進(jìn)智慧城市的綜合能源規(guī)劃與實(shí)踐，提高城市能源利用效率

積極開展智慧城市綜合資源規(guī)劃的研究與實(shí)踐工作，通過能源互聯(lián)網(wǎng)將發(fā)電設(shè)備、電網(wǎng)設(shè)備和用戶進(jìn)行互聯(lián)，通過信息互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備和裝置的實(shí)時信息交換，實(shí)現(xiàn)橫向電源互補(bǔ)，縱向源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)，提高系統(tǒng)總體經(jīng)濟(jì)效益，同時保證供需實(shí)時平衡，維護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。大力推進(jìn)多種能源的協(xié)調(diào)運(yùn)行和協(xié)同優(yōu)化，發(fā)揮不同能源系統(tǒng)在不同規(guī)模跨度、不同時間尺度、不同控制手段、不同儲能特性等方面各自的優(yōu)勢和潛力，豐富可再生能源消納途徑，擴(kuò)大可再生能源消納空間，促進(jìn)可再生能源極限消納。

3.5主動配電系統(tǒng)固化與綜合能源協(xié)調(diào)運(yùn)行展望

隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)和用戶之間的界限越來越模糊，異質(zhì)能源越來越混雜，并得到了協(xié)同應(yīng)用。在這樣的情況下，智能配電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性與自主性需要得到進(jìn)一步提升。在此過程中，應(yīng)該將其能夠感知到的各種大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以此實(shí)現(xiàn)高精密復(fù)合分布和預(yù)測模型的建立，并通過邊緣計算技術(shù)提升配電網(wǎng)在不穩(wěn)定環(huán)境中運(yùn)行的彈性。另外，可以應(yīng)用當(dāng)今的云計算技術(shù)分析各種的異質(zhì)能源，并使其得到合理利用。

3.6提高設(shè)備智能化水平，推進(jìn)直流配電和微網(wǎng)的建設(shè)

在自主技術(shù)創(chuàng)新和提升核心競爭力方面下大力氣，開發(fā)同等容量占地面積更小、成本更低的設(shè)備裝置，降低配網(wǎng)設(shè)備對土地的需求，滿足快速增長的負(fù)荷需求和電能質(zhì)量要求。在可再生能源并網(wǎng)、主動配電網(wǎng)技術(shù)、適應(yīng)可再生能源接入的智能調(diào)度運(yùn)行等方面，圍繞分布式可再生能源滲透率的逐步提高，大力推進(jìn)控制設(shè)備的智能化，增加配電網(wǎng)中大規(guī)模儲能裝置和靜態(tài)無功補(bǔ)償器的優(yōu)化配置，提高控制設(shè)備對潮流的控制能力和對電壓的穩(wěn)定能力，爭取做到控制設(shè)備對分布式電源的智能解列和并網(wǎng)，減小由于集成大量可再生能源引起的電壓、頻率波動。開展新一代大容量、高電壓電力電子器件的材料研發(fā)和關(guān)鍵工藝技術(shù)研究，提高直流斷路器和直流保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量并降低其成本，大力推進(jìn)柔性直流配電技術(shù)的國產(chǎn)化。在部分供電可靠性較低的地區(qū)，大力推進(jìn)分布式交直流微電網(wǎng)建設(shè)，推動可再生能源就近高效利用。

結(jié)語

目前，全面感知的高級應(yīng)用還有很多，如智能配電系統(tǒng)用戶互動技術(shù)、計及隨機(jī)性的電動汽車分區(qū)分布充電預(yù)測技術(shù)等，此類高級應(yīng)用都建立在擁有大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，且需要用戶側(cè)的參與。未來，電網(wǎng)將會是包括電能提供商、用戶、供電公司共同參與的平臺，因此通過電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的全面感知十分重要。

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