基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用研究

束聰 鄭瀟

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司丹陽(yáng)市供電分公司 江蘇 鎮(zhèn)江 212300

引言

物聯(lián)網(wǎng)的使用在社會(huì)上引起了廣泛關(guān)注，其能夠有效應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是信息行業(yè)、智能化行業(yè)等，促進(jìn)企業(yè)加快生產(chǎn)效率，提升競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于電力企業(yè)而言，將物聯(lián)網(wǎng)這一技術(shù)應(yīng)用其中，能夠有效促進(jìn)電力生產(chǎn)效率，同時(shí)幫助電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，且能夠保證生產(chǎn)過(guò)程中的安全性。從這一角度進(jìn)行思考，相關(guān)電力企業(yè)還需深入研究物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化技術(shù)的使用，促進(jìn)電力企業(yè)配電能力進(jìn)一步提升。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展而來(lái)的全新技術(shù)，能夠有效通過(guò)對(duì)定位、通信、計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物與物之間的連接、人與物之間的連接以及物與人之間的連接。最終將整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)呈現(xiàn)，且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而做出一系列操作。作為信息通信技術(shù)的典型代表，物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)下社會(huì)中得以快速發(fā)展。隨著不同行業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展效果顯著，不僅擴(kuò)大了適用范圍，且推動(dòng)了萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的發(fā)展。我國(guó)當(dāng)下現(xiàn)有的智能設(shè)備，例如自動(dòng)駕駛汽車、智能機(jī)器人等等通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以發(fā)展，促使著社會(huì)朝著智能化、信息化、數(shù)字化不斷進(jìn)步。另外較多企業(yè)將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用其中，加快了物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程，進(jìn)一步促進(jìn)了通信技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)一般有三個(gè)主要的層次，首先最下面是感知層，感知層主要對(duì)信息進(jìn)行采集，其中傳感器就屬于這一層次中，這也是物聯(lián)網(wǎng)中最基礎(chǔ)的設(shè)施。中間層為傳送層，一般被用作信息的傳遞與處理，傳送層包括接入單元以及接入網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分，該層次是基于互聯(lián)網(wǎng)以及通信網(wǎng)兩個(gè)基礎(chǔ)共同建立起來(lái)的。第三層為應(yīng)用層，應(yīng)用層一般用于完成數(shù)據(jù)的處理，將數(shù)據(jù)與應(yīng)用進(jìn)行結(jié)合使用?；谖锫?lián)網(wǎng)的三個(gè)層次，能夠有效建立各項(xiàng)設(shè)備之間的鏈接，將其應(yīng)用于配電自動(dòng)化中，能夠有效保證人們對(duì)電力的需求，同時(shí)促進(jìn)資源合理利用，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，另外對(duì)于電力企業(yè)的長(zhǎng)久持續(xù)發(fā)展也有著較為深遠(yuǎn)的意義。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化應(yīng)用的主要特征

基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化，首先要滿足其智能化，其次要保證整個(gè)配電網(wǎng)的可靠性、安全性，同時(shí)保證其經(jīng)濟(jì)效益。以此來(lái)充分保證電力系統(tǒng)的一體化發(fā)展。我國(guó)當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化主要有以下幾個(gè)特征。

首先物聯(lián)網(wǎng)必須是專用網(wǎng)。在配電網(wǎng)應(yīng)用的過(guò)程中，即使相關(guān)系統(tǒng)可以使用基層網(wǎng)絡(luò)，但還是需要考慮到現(xiàn)場(chǎng)具體的情況來(lái)選擇，一般可以采用通信專用網(wǎng)，或者也能夠使用專門用于物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)，若是在操作過(guò)程中出現(xiàn)了失誤或者是出現(xiàn)了突發(fā)情況，則可以適當(dāng)采用應(yīng)急公眾通信網(wǎng)[1]。其次，因?yàn)榕潆娮詣?dòng)化物聯(lián)網(wǎng)使用過(guò)程中很容易受到網(wǎng)絡(luò)影響，且在使用過(guò)程中有著較高的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有著嚴(yán)格的用戶識(shí)別能力，所以在使用過(guò)程中需要針對(duì)不同用戶，最終采取不同的服務(wù)措施。再者，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，導(dǎo)致其電力物聯(lián)網(wǎng)成為電網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵所在，其相關(guān)穩(wěn)定性與安全性直接影響著電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，針對(duì)這一點(diǎn)，電力企業(yè)還需全面加強(qiáng)智能化電網(wǎng)建設(shè)，以此來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)化的發(fā)展，保證配電自動(dòng)化的可靠性。最后，在物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化過(guò)程中，其有效實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)物互聯(lián)，終端之間都有著較強(qiáng)的連接能力，且能夠有效作用于電力系統(tǒng)的方方面面，所以從這一角度來(lái)講，配電自動(dòng)化具有良好的通信能力。

3 電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)

電力物聯(lián)網(wǎng)需要在各個(gè)方面發(fā)揮其應(yīng)有的作用，例如對(duì)內(nèi)對(duì)外業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)共享、安全防護(hù)等等。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)并不能夠有效滿足現(xiàn)代電力發(fā)展需求，若要保證其發(fā)展，還需引進(jìn)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，以此提高電力發(fā)展水平。物聯(lián)網(wǎng)之下的配電自動(dòng)化能夠有效將各個(gè)設(shè)備互相連接，且能夠促進(jìn)各設(shè)備之間的互通操作，最終可以保證配電網(wǎng)數(shù)據(jù)全面融合，智能應(yīng)用，滿足其管理要求。配電網(wǎng)可以說(shuō)是電力物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用場(chǎng)地，如今隨著電力發(fā)展，其中涉及的各項(xiàng)系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，同時(shí)具有較高的復(fù)雜性，難以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全發(fā)展。此外，可再生電源在發(fā)展過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模并網(wǎng)，這也為電力系統(tǒng)的使用帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。所以當(dāng)下電網(wǎng)運(yùn)行能力急需提升。

首先電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)信息的高效快速采集，同時(shí)保證將相關(guān)用電設(shè)備與輸變電相互連通，以此促進(jìn)電力發(fā)展。另外還需保證在電力操作系統(tǒng)中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，有效做到精準(zhǔn)搶修、故障就地處理，且保證每個(gè)電力區(qū)域都能夠有效監(jiān)察。其次第二個(gè)重點(diǎn)是要不斷加強(qiáng)相關(guān)工作人員的互聯(lián)網(wǎng)思維，以此建立自動(dòng)化系統(tǒng)，全面控制調(diào)動(dòng)電力傳送，保證整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。再者建設(shè)重點(diǎn)還需放在“網(wǎng)上電網(wǎng)”的建設(shè)中，進(jìn)一步促進(jìn)線上作業(yè)的進(jìn)行，減少空間時(shí)間的限制，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)字化管理，以便促進(jìn)配電自動(dòng)化的合理規(guī)劃建設(shè)，保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基礎(chǔ)應(yīng)用支撐關(guān)鍵技術(shù)

基礎(chǔ)應(yīng)用支撐關(guān)鍵技術(shù)主要包括三個(gè)內(nèi)容，其一為公共信息模型，其二為信息安全防護(hù)，其三為人工智能。首先公共信息模型能夠有效結(jié)合配電網(wǎng)特點(diǎn)，建立相關(guān)的基本信息模型規(guī)范，以此來(lái)為配電網(wǎng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供較為堅(jiān)實(shí)的支撐。一般來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化體系復(fù)雜多樣，其中涉及的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，且各個(gè)設(shè)備多是分散的，這就需要相應(yīng)的安全防護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)[2]?？梢赃m當(dāng)對(duì)端設(shè)備信息加以防護(hù)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)通信加密保護(hù)，用戶使用過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)信息加以驗(yàn)證，以便保證信息的準(zhǔn)確性，防止信息泄露。此外還需在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化過(guò)程中對(duì)每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)加以監(jiān)測(cè)，以促進(jìn)安全風(fēng)險(xiǎn)分析，保證系統(tǒng)安全性。

4.2 分層協(xié)調(diào)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

配電自動(dòng)化要求整個(gè)系統(tǒng)具有較高強(qiáng)度的靈敏度，能夠及時(shí)感知到相關(guān)信息，且各個(gè)設(shè)備之間必須有良好的互聯(lián)互通能力，以此才能夠更有效地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化發(fā)揮其應(yīng)有的作用，保證配電網(wǎng)能夠合理應(yīng)用。一般來(lái)講配電網(wǎng)涉及的感知能力、數(shù)據(jù)融合能力以及智能應(yīng)用可以劃分為四個(gè)較為核心的層級(jí)，也就是云、管、邊以及端。

整體來(lái)講，云可以說(shuō)是較為基礎(chǔ)的應(yīng)用層，這一層級(jí)主要針對(duì)配電網(wǎng)中的低壓業(yè)務(wù)，促進(jìn)該業(yè)務(wù)中的信息處理，并將相關(guān)信息反映在配電自動(dòng)化平臺(tái)之上。管這一層級(jí)主要是為數(shù)據(jù)傳輸提供相應(yīng)的通道，以便提升其運(yùn)行效率，保證其通信質(zhì)量。邊層級(jí)具有一定的存儲(chǔ)管理能力，能夠有效實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)到網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)的通信，較大程度上提高信息處理以及數(shù)據(jù)計(jì)算能力。端則是整個(gè)系統(tǒng)的終端單元，這一層級(jí)可以感知并控制相關(guān)信息與操作，同時(shí)能夠有效輔助其他通信功能。

5 基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用

5.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用解決方案

在實(shí)行物聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化的過(guò)程中，可以使用“云、管、邊、端”一體化方案。首先可以建設(shè)“云”化主站，這一主站的建設(shè)能夠有效感知到整個(gè)系統(tǒng)的管理狀態(tài)，同時(shí)對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)行具有較強(qiáng)的支撐能力，能夠?qū)?shù)據(jù)信息與智能應(yīng)用加以融合，促進(jìn)配電自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。另外利用相關(guān)的無(wú)線專網(wǎng)等可以有效促進(jìn)遠(yuǎn)程通信，一定程度上節(jié)省了工作效率，同時(shí)促進(jìn)了配電自動(dòng)化的工作效率。此外可以選擇配置相關(guān)智能配變終端，以此來(lái)促進(jìn)數(shù)據(jù)處理就地化。首先可以將智能終端以及相關(guān)的傳感設(shè)備進(jìn)行安裝，以便能夠及時(shí)采取到配電網(wǎng)相關(guān)信息。其次安裝感知終端能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓電流等信息的采集以及監(jiān)測(cè)，幫助相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化中存在的問(wèn)題，并加以解決。此外可以配備溫濕度感應(yīng)終端，以便對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則及時(shí)預(yù)警。

5.2 配電網(wǎng)運(yùn)維管理水平提升

配電自動(dòng)化能夠有效監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)中所存在的低壓狀況，能夠探查到低壓故障，對(duì)其精準(zhǔn)定位，從而對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行合理分析，并能夠有效提升解決故障效率，減少停電時(shí)間。另外物聯(lián)網(wǎng)下的配電自動(dòng)化能夠有效減少運(yùn)維費(fèi)用，降低成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。在配電自動(dòng)化使用過(guò)程中，能夠及時(shí)檢測(cè)故障，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，減少相關(guān)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)能夠節(jié)省較多人力，降低人力成本。

5.3 優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)水平提升

基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化，能夠有效促進(jìn)業(yè)務(wù)群的發(fā)展，原本在發(fā)展過(guò)程中，風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏等等各有不同，分散發(fā)展，但在配電自動(dòng)化的發(fā)展下，有效結(jié)合成為了業(yè)務(wù)群，且能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)之間的統(tǒng)一調(diào)配，促進(jìn)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展[3]。另外各項(xiàng)新能源業(yè)務(wù)融入配電自動(dòng)化中，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)整體治理，為其未來(lái)發(fā)展提供了更廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)起到了較大作用。

5.4 物聯(lián)網(wǎng)智能終端應(yīng)用

利用物聯(lián)網(wǎng)，可以開發(fā)相關(guān)終端設(shè)備，將配電自動(dòng)化與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，有效開發(fā)智能終端，合理實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的管控。在終端設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將其中相應(yīng)功能進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)將通信功能進(jìn)行模塊化，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮到最終的應(yīng)用需求。智能終端的設(shè)計(jì)需要滿足信息的交互以及采集等功能，同時(shí)需要支持硬件互換功能，盡可能解決硬件差異。另外在終端內(nèi)部需要設(shè)置合理的數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)據(jù)處理功能，保證設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸，同時(shí)保證能夠智能化數(shù)據(jù)處理，具有一定的智能決策功能。

物聯(lián)網(wǎng)智能終端可以分為三個(gè)主要層次，第一層為基礎(chǔ)管理層，這一層級(jí)需要保證能夠?qū)K端進(jìn)行管理，促進(jìn)信息維護(hù)。第二層為采集檢測(cè)層，這一層級(jí)需要實(shí)現(xiàn)低壓設(shè)備信息的采集功能，同時(shí)能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)加以計(jì)算整理，這一層是最主要的數(shù)據(jù)源頭，需要保證計(jì)算信息的精準(zhǔn)性。第三層為應(yīng)用分析層，這一層需要面向運(yùn)維以及用戶服務(wù)，保證能夠有效預(yù)判相應(yīng)的系統(tǒng)故障，促進(jìn)對(duì)電壓分布的分析等。

5.5 配電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的合理監(jiān)測(cè)，提高供電效率[4]。一般來(lái)講，配電線路有三個(gè)較為重要的環(huán)節(jié)：對(duì)中壓線路數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的通信傳遞以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這三個(gè)環(huán)節(jié)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐之下，能夠有效促進(jìn)其遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。這一技術(shù)之下能夠有效將傳感器應(yīng)用其中，對(duì)線路中的電流、溫度等數(shù)據(jù)合理采集，同時(shí)利用通信設(shè)備傳遞到平臺(tái)中，最終經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理對(duì)實(shí)時(shí)電流、溫度等狀態(tài)進(jìn)行記錄監(jiān)測(cè)。此外這一功能能夠有效定位線路故障，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)其故障特征，進(jìn)一步收集受到干擾的電流線路，及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理。物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)下能夠有效實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的進(jìn)一步提升，不僅能夠合理監(jiān)測(cè)其中數(shù)據(jù)，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理控制。而且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備是否正常運(yùn)行，及時(shí)對(duì)下一步工作進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，有效提高了電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，為今后電力發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化，能夠有效在當(dāng)下配電網(wǎng)使用過(guò)程中將各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行連接，有效促進(jìn)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，同時(shí)能夠保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化促進(jìn)了電力企業(yè)的發(fā)展，提升了其供電水平，使得其運(yùn)維管理更加便捷，甚至對(duì)配電物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)起到了良好的促進(jìn)作用。在這一背景之下，我國(guó)還需不斷加強(qiáng)電力發(fā)展，相關(guān)企業(yè)也需認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)的重要性，將其不斷應(yīng)用于配電系統(tǒng)中，促進(jìn)電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。