陳源興

廈門電力勘察設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門 361000

國(guó)家電網(wǎng)公司在全面推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)的同時(shí)，公司也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)。首先新能源高比例接入系統(tǒng)、電力智能化和潮流多向等對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電網(wǎng)開關(guān)、電網(wǎng)崩潰，傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維方式無法支撐現(xiàn)代電網(wǎng)管理要求；其次，由于供電側(cè)和售電側(cè)放開，打破了傳統(tǒng)電網(wǎng)的壟斷地位，隨著企業(yè)增加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，企業(yè)如何保持良好發(fā)展是值得深思的；最后，社會(huì)快速發(fā)展，迫使電力行業(yè)改革以適應(yīng)當(dāng)前局勢(shì)，新技術(shù)的研發(fā)和使用對(duì)傳統(tǒng)電力也帶來巨大挑戰(zhàn)。而建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為提高電力系統(tǒng)運(yùn)行水平、電網(wǎng)資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率開辟了一條新路，同時(shí)也可以充分發(fā)揮電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，從而保持戰(zhàn)略主動(dòng)。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的含義

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通俗地來講就是建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)池，一次性采集或者錄入電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，然后開展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和整合貫通，統(tǒng)一數(shù)據(jù)調(diào)用和服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的共享和共用。好處就是對(duì)內(nèi)可以解決公司內(nèi)部數(shù)據(jù)的專業(yè)壁壘，對(duì)外則是為政府行業(yè)、外部企業(yè)、用電客戶等提供各種各樣的服務(wù)[1]。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要包括應(yīng)用、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、感知4 個(gè)方面，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，解決了數(shù)據(jù)采集難、傳輸慢等問題，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，達(dá)到質(zhì)效提升和融通發(fā)展。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展建議

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)包括 6 個(gè)方面，如圖1 所示：

圖1 電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

2.1 打造數(shù)據(jù)共享服務(wù)

傳統(tǒng)的大數(shù)據(jù)思維是從抽樣推斷全部樣品的特性，顯而易見的是抽樣數(shù)據(jù)“失之毫厘謬以千里”，以及數(shù)據(jù)預(yù)處理的誤差也直接影響真實(shí)結(jié)果。然而，大數(shù)據(jù)思維可以有效解決這些問題，它是全樣思維、容錯(cuò)思維和相關(guān)思維的基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)共享，處理對(duì)象是全部數(shù)據(jù)而不是抽樣數(shù)據(jù)，可避免采樣不合理造成的預(yù)測(cè)偏差，它還能使算法更加簡(jiǎn)便、算法結(jié)果更有效，使得分析結(jié)果最接近客觀事實(shí)?；跀?shù)據(jù)技術(shù)，以數(shù)據(jù)為中心，借助算法和模型，全面開發(fā)和挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化。統(tǒng)一數(shù)據(jù)調(diào)用和服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)，提供設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)。通過明細(xì)數(shù)據(jù)集、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析結(jié)果、權(quán)威指數(shù)發(fā)布，再進(jìn)行內(nèi)外部數(shù)據(jù)融合，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。

2.2 打造“國(guó)網(wǎng)芯”

核心產(chǎn)品是智能芯片，一種低功能嵌入式CPU 內(nèi)核，嵌入式AI 多級(jí)互聯(lián)異構(gòu)多核片系統(tǒng)架構(gòu)，電力高速無線本地通信芯片等。主要技術(shù)包括智能傳感及智能終端、“空天地”一體化通信網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)信息安全和人工智能。

打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系列“國(guó)網(wǎng)芯”，制定泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架，完成技術(shù)攻關(guān)和新興技術(shù)研究開發(fā)，形成協(xié)同創(chuàng)新體系，打造物聯(lián)管理平臺(tái)、企業(yè)中臺(tái)、能源服務(wù)器、“三站合一”成套設(shè)備等核心產(chǎn)品，從而推動(dòng)基于“國(guó)網(wǎng)芯”的研發(fā)應(yīng)用。

2.3 提升客戶服務(wù)水平

傳統(tǒng)物資采購(gòu)模式中下單采購(gòu)、申請(qǐng)安裝、申請(qǐng)接電是分步辦理的，存在個(gè)人信息多次提交、業(yè)務(wù)辦理多次申請(qǐng)、進(jìn)度多渠道跟蹤、服務(wù)響應(yīng)效率低、客戶體驗(yàn)差等問題。如果開展物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以有效減緩上述問題，客戶只需在國(guó)網(wǎng)APP 上一次申請(qǐng)，即可享受一條龍服務(wù)。還可以根據(jù)用電數(shù)據(jù)繪制用電曲線，推測(cè)全年波峰波谷時(shí)段，基于時(shí)空電力數(shù)據(jù)、宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)等內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)的有效結(jié)合，利用數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建電力經(jīng)濟(jì)指數(shù)，描繪未來的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況，提前反映未來經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)，不僅可以對(duì)行業(yè)提供有效預(yù)警，還能支持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，及時(shí)削峰填谷，更好地提升客戶服務(wù)水平。

2.4 提升電網(wǎng)運(yùn)行效率

基于數(shù)據(jù)支撐和自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)災(zāi)情預(yù)警新模式，大力提升數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)精度，顯著提升電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，同時(shí)增強(qiáng)電網(wǎng)的應(yīng)急速度，以便及時(shí)恢復(fù)重要負(fù)荷的供電。建立完善系統(tǒng)自動(dòng)研判分析功能，提高故障自動(dòng)分析能力，自動(dòng)派發(fā)搶修任務(wù)工單，再?gòu)?qiáng)化業(yè)務(wù)報(bào)送流程，提升搶修速度。某省率先應(yīng)用新技術(shù)，充分融合營(yíng)銷、設(shè)備、調(diào)度大數(shù)據(jù)等，通過挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，利用電網(wǎng)拓補(bǔ)關(guān)系逐級(jí)研判變電、配電、線路停運(yùn)狀態(tài)，解決配電自動(dòng)化暫未覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)備停運(yùn)無法準(zhǔn)確掌握的難題，為電網(wǎng)裝上了“眼睛”，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)主動(dòng)感知、運(yùn)行檢修智能決策和運(yùn)營(yíng)服務(wù)主動(dòng)管控，自應(yīng)用技術(shù)當(dāng)年，所管轄線路停電時(shí)長(zhǎng)下降36%，報(bào)修投訴下降38%，故障自發(fā)生自到達(dá)時(shí)間平均縮短18 分鐘，故障平均搶修時(shí)長(zhǎng)也相應(yīng)下降40%。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展望

為了更好地推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際，應(yīng)當(dāng)著重研究以下關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 智能傳感及智能終端技術(shù)

要想發(fā)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，首先要掌握智能傳感和智能終端技術(shù)。然而，智能傳感和智能終端技術(shù)的實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)采集和共享技術(shù)是發(fā)展電力物聯(lián)網(wǎng)尤為重要的一環(huán)。

眾所周知，現(xiàn)在電網(wǎng)設(shè)備采購(gòu)于不同廠家，設(shè)備各異，多套電力系統(tǒng)無法共享，采集數(shù)據(jù)較少，無法實(shí)時(shí)反饋技術(shù)問題。而基于智能傳感及智能終端技術(shù)可以很好地解決這一難題，其中數(shù)據(jù)采集組件用于對(duì)電網(wǎng)的多個(gè)不同的設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集；數(shù)據(jù)分析組件用于通過智能配變終端對(duì)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果；決策控制組件用于根據(jù)分析結(jié)果，通過深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行控制。

3.2 一體化通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

從技術(shù)發(fā)展上看，網(wǎng)絡(luò)通信先后經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)這幾個(gè)階段，而電力物聯(lián)網(wǎng)就是將電力網(wǎng)絡(luò)和IT 結(jié)合起來，實(shí)時(shí)采集傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中分析和處理，是一種更可靠、更安全的通信手段。所以要想更好地實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)，就必須對(duì)通信需求提出高標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用合理的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，解決好從發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸，使得電力通信網(wǎng)能滿足電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需求。

3.3 人工智能技術(shù)

智能電網(wǎng)將電力網(wǎng)絡(luò)和IT 有機(jī)結(jié)合，利用傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、處理，通過IT 手段監(jiān)控、分析和統(tǒng)計(jì)這些數(shù)據(jù)，貫穿發(fā)電、輸電、配電、用電、調(diào)度和通信全過程，從而對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行智能和自動(dòng)化的控制[2]。

智能發(fā)電是在發(fā)電側(cè)進(jìn)行控制，以自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化為基礎(chǔ)，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等為平臺(tái)，綜合智能傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能管理和決策等技術(shù)，形成一種自適應(yīng)、自恢復(fù)、自組織的智能發(fā)電模式，從而實(shí)現(xiàn)低碳高效的生產(chǎn)目標(biāo)[3]。

智能輸電主要涉及的是輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，該技術(shù)可以準(zhǔn)確掌握所有輸電線路的運(yùn)行工況并加以實(shí)時(shí)監(jiān)控。還包含決策分析和GIS 等平臺(tái)，強(qiáng)調(diào)的是阻塞管理和降低大規(guī)模停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)。

智能變電站分為過程層、間隔層和站控層，過程層的一次設(shè)備為智能化設(shè)備，采用電子式或光電式互感器，站控層高度集成，三層之間通過光纖以太網(wǎng)傳輸信號(hào)。例如，PASS 模塊采用HGIS 組合電器，將斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器合一起集合成一個(gè)PASS 模塊，可以極大減少設(shè)備占用空間。

智能配電主要是通過數(shù)據(jù)化改造，把需要監(jiān)控的用電設(shè)備、配電線路全部用傳感器或通信的方式抓取其開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)電流、電壓、溫度等信息，便于監(jiān)控分析，從而實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，建立以饋線自動(dòng)化為主的實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)[4]。通過抓取的數(shù)據(jù)，根據(jù)線路的容量進(jìn)行匹配，計(jì)算線路是否過負(fù)荷運(yùn)行，及時(shí)調(diào)整供電側(cè)的運(yùn)行方式，再根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸入需要的容量，系統(tǒng)便自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)的接線方式[5]。智能配電具有免維護(hù)、主動(dòng)上報(bào)故障信息、全生命周期管理、降低運(yùn)維成本、提高運(yùn)維水平的優(yōu)勢(shì)，更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4 結(jié)語

總之，我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要始終堅(jiān)持“堅(jiān)強(qiáng)”與“智能”并重，使得泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)相互促進(jìn)，共同發(fā)展。