浅谈配电物联网的顶层设计与应用

浅谈配电物联网的顶层设计与应用

盖克胜

关键词：配电；物联网；设计与应用

引言

随着化石能源的日益枯竭和全球气候变化加剧，探索新的能源生产和消费模式，寻求多元化的能源供应策略替代以化石能源为主的能源格局已经成为推动社会转型和发展的必然潮流，一场以推动可再生能源和新能源发展为核心的新能源革命已风起云涌。将互联网理念、技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合形成能源产业发展新形态，互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合，正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起。

1配电物联网建设理念

配电物联网是泛在电力物联网的重要组成部分，是配电技术与物联网技术深度融合产生的一种新型配电网络形态。通过对配电网中低压设备的全域识别及设备间广泛互联，实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用，进而推动配电侧能源流、业务流、数据流的“三流合一”，如图1所示。建设配电物联网以配用电领域应用需求为导向，以价值创造为核心，将“大云物移智”等先进信息通信技术融入到配电侧的各个环节，实现配电网的数字化、信息化和智能化，为规划建设、生产运行、电力营销、企业管理、供电服务提供平台化支撑，有效提升配电网在电力与客户之间供电服务的枢纽能力，实现公司与客户及其他主体间的信息互动、数据共享与价值共享，支撑“三型两网”建设在配电领域的全面落地。

2基于物联网的配电自动化应用主要特征

首先，应用于配电自动化的物联网是专用网。基于物联网的配电自动化应用可用的基层网络可以有很多种。根据应用需要可以是电力行业通信专网，也可以是新建的专用于电力物联网的通信网，在应急情况下就可以部分采用公众通信网。原则上只有电力系统才能连进去，基于物联网的配电自动化应用的绝大多数信息流只能在电力系统内部流动。其次，应用于配电自动化的物联网是受限网络，同时具有严格的用户身份识别、验证、鉴权制度，不同用户享受不同等级的物联网服务。再次，应用于配电自动化的物联网具有高度的安全性和可靠性。由于电力物联网直接支撑电网业务，所以电力物联网很大程度上影响着电力系统的安全稳定运行。所以建设坚强智能电网必须要求应用于配电自动化的物联网具有极高的安全性和可靠性。最后，应用于配电自动化的物联网在终端层表现为万物互联的连接能力；应用于配电自动化的物联网在网络层表现为无处不在、无时不有的通信能力；应用于配电自动化的物联网在平台层表现为对配电网全景设备和数据的管控能力

3配电物联网系统整体设计架构

3.1“云”

“云”层采用“物联网平台+业务微服务+大数据+人工智能”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。

3.2“管”

“管”层采用“远程通信网+本地通信网”的技术架构，通过通信通道IP化、物联网协议、物联网信息模型，实现通信网络自组网、设备自发现自注册、资源自描述，支撑边端设备的即插即用，满足配电业务处理实时性和带宽需求。

3.3“边”

“边”层采用“统一硬件平台+边缘操作系统+APP业务应用软件”的技术架构，融合网络、计算、存储、应用核心能力，通过边缘计算技术提高业务处理的实时性，降低云主站通讯和计算的压力；通过软件定义终端，实现电力系统生产业务和客户服务应用功能的灵活部署。

3.4“端”

“端”层采用“通用硬件平台+轻量级物联网操作系统+设备业务应用软件”的技术架构，实现配电网的运行状态、设备状态、环境状态以及其他辅助信息等基础数据的采集，并执行决策命令或就地控制，同时完成与电力客户的友好互动，有效满足电网生产活动和电力客户服务需求。

4基于物联网的配电自动化应用研究

4.1基于物联网的配电自动化应用解决方案

基于“云、管、边、端”关键技术、应用支撑平台关键技术，构建“云、管、边、端”一体化的系统集成解决方案。建设“云”化主站，实现配电网运行、状态及管理全过程的全面感知、数据融合及智能应用，支撑配电网的数字化运维。采用光纤专网、无线专网、无线公网融合应用方式，实现配电网的远程通信网和本地通信网。配置集成边缘计算平台的智能配变终端，实现配电网数据处理就地化。安装集成即插即用功能的分布式智能终端与智能传感设备，实现配电网数据灵活采集。以智能配变终端为核心在台区配电室、JP柜、箱变的低压出线及表箱处部署分布式台区感知终端，实现低压出线及表箱T接点处的电压电流及开关位置信息采集及监测分析，实现停电区段的研判及告警，分布式台区感知终端采用即插即用设计无需配变及主站侧配置点表信息；部署智能电容，实现对台区电能质量及补偿电容投切状态的实时监测；接入配变温度信息对其运行状态进行实时监测及预警。配置温湿度模块，实现室内温湿度监测及预警。

4.2配电网运维管理水平提升

通过基于物联网的配电自动化应用，能够使配电网中低压故障定位更加精准，实现故障原因智能分析，通过主动式抢修，提升故障抢修效率，减少停电时间。推动基于物联网的配电自动化应用，可减少配电设备运行维护费用，包含设备维护成本降低，运维人员成本降低，车辆设备等耗材使用率降低等。

4.3优质供电服务水平提升

通过基于物联网的配电自动化应用，使得太阳能光伏、风力发电、储能、电动汽车充电等从独立的点状业务衍变形成统一面状业务群，各个业务形成统一的调配，更合理的接入到配电网中应用，对各种新能源接入对现有配电网的影响做整体治理，新能源接入能力提升，营造出健康和活力的生态体系，积极扶植和培育了整个产业链。

结束语

综上所述，基于物联网的配电自动化应用的理论和实践的突破将全面提升配电网运维管理水平和优质供电服务水平，助推配电管理实现从“生产主导型”到“服务主导型”的颠覆性变革，最终打造成为多方参与、合作共赢、协同演进的配电物联网生态系统。

参考文献

[1]张冀川,陈蕾,张明宇,王鹏,房牧,孙浩洋.配电物联网智能终端的概念及应用[J].高电压技术,2019,45(06):1729-1736.

[2]张亚健,杨挺,孟广雨.泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望[J].电力建设,2019,40(06):1-12.

[3]江秀臣,刘亚东,傅晓飞,徐鹏,王劭菁,盛戈皞.输配电设备泛在电力物联网建设思路与发展趋势[J].高电压技术,2019,45(05):1345-1351.

[4]张丽晶,郭上华,陈奎阳.基于物联网的配电自动化应用研究[J].电力设备管理,2019(05):88-90.