程智遠，陳東俞，彭巧環(huán)

（廣州市奔流電力科技有限公司，廣州 510760）

0 引言

配電房作為電網中最末端配置，發(fā)揮著傳輸和分配電能的重要作用，也是新型配電系統(tǒng)發(fā)展的核心環(huán)節(jié)[1]。在城市中配電房是分布最為廣泛也是最接近用戶端的電力設施之一，傳統(tǒng)的配電房管理都是通過人工巡查和定時檢查來完成，這使得配電房存在的安全隱患不能及時得到排除，只有發(fā)生問題的時候才能夠發(fā)現(xiàn)。所以對配電房進行智能化升級是當前配用電技術發(fā)展的必然趨勢[2]。通過遠程控制來完成對用電數(shù)據(jù)的監(jiān)測，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預警、查詢、監(jiān)控、預警及綜合展示功能，這種配電房的使用不僅提高了供電效率，還極大的保證電網安全。

當前關于智能配電房方面的研究主要都是圍繞智能配電房總體設計建設方案展開描述[3-5]，其通過整體介紹的方式對智能配電房方案中的通信系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)等進行綜合的描述，其中劉沖等[4]描述通過部署軌道機器人實現(xiàn)了智能配電房的無人運維模式；喻金[6]和高小容[7]都是從物聯(lián)網技術角度描述了智能配電房的建設要點，其中喻金[6]通過一個傳統(tǒng)配電房智能化改造實例，詳細闡述了配電房智能化技術及應用需要完成的步驟；高小容[7]從物聯(lián)網傳感技術應用的角度總體上描述了智能配電房的設計要點。宋光華[8]則是結合廣州地區(qū)的環(huán)境特點，重點從配電房監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求和主要功能方面針對性的進行描述。

上述文獻都是圍繞著智能配電房的總體設計建設方案展開描述，只是個別文獻描述時重點選取了設計方案中的一個點進行闡述，但是總體上文獻中描述的內容更多局限于一種從硬件角度出發(fā)的配電房建設方案，缺少或是根本沒有從軟件和數(shù)據(jù)應用的角度來闡述如何最大化的發(fā)揮配電房的應用價值，在當前大數(shù)據(jù)應用的時代[9]，如何利用配電房運行過程中產生的海量數(shù)據(jù)，并且如何將海量的電力數(shù)據(jù)跳出電力的圈子，從而實現(xiàn)其更大的價值是本文重點要闡述的內容。

1 當前配電房數(shù)據(jù)應用特征分析

隨著電力技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段配電房已朝著數(shù)據(jù)智能應用的方向發(fā)展，配電房已從傳統(tǒng)模式發(fā)展為智能模式[10]，很多電力企業(yè)都展開了對智能配電房的研究，研究重點集中在配電房環(huán)境監(jiān)測與設備聯(lián)動、配電房運行數(shù)據(jù)與設備狀態(tài)的采集等方面。相對于配電房的傳統(tǒng)運行方式，已開始的研究主要對配電房當前遇到的防盜安全問題和運行數(shù)據(jù)與設備狀態(tài)監(jiān)視的空缺點，但是在數(shù)據(jù)應用等方面仍有欠缺，無法將海量的電網運行數(shù)據(jù)進行有效的應用，且服務于用戶，服務于電力運營商。

在當前提出的智能配電房方案中，普遍的方案中提供了不同應用程序的部署方式且提供了較為豐富的不同設備間的規(guī)約轉換與互通功能，重點提供了以視頻圖像識別等方式實現(xiàn)對配電房環(huán)境與使用過程的實時告警與信息上送；更為高級的方案在上述方案的基礎上結合當前較為先進的數(shù)字孿生技術，通過數(shù)據(jù)建模，構建了與真實場景無縫匹配的虛擬配電房，為運維人員提供了更為直觀的方式來查看配電房的運行狀態(tài)。上述兩種方案還主要是圍繞著配電房運行數(shù)據(jù)與狀態(tài)的展示，通過建模等方式提供給運維人員更為直觀的使用體驗，相較于傳統(tǒng)配電房的使用體驗已有了很大的提高，但是在數(shù)據(jù)應用的角度仍存在較大的可提高空間。

2 智慧配電房方案說明

相對于智能配電房更多注重數(shù)據(jù)展示與提高交互體驗的建設方案重點，本文提出提高數(shù)據(jù)應用程度的智慧配電房方案，即可將智慧配電房描述為：具有傳輸與分配電能，含有各式傳感器與數(shù)據(jù)采集終端，完成電網運行數(shù)據(jù)狀態(tài)采集功能，更具有自主計算、分析思考能力，可對電力調度和用戶用電給出指導建議的載體與平臺，可獨立或受控完成區(qū)域內電量使用的優(yōu)化決策。智慧配電房可對各類智能設備采集的數(shù)據(jù)進行匯總、分析，結合獨特的邏輯處理方式給出合適的用電解決方案。使配網中各組成部分能高效、有機的聯(lián)動，讓用戶、電力公司、電力設備制造商和地方政府4 個方面實現(xiàn)智慧交互。

2.1 智慧配電房要解決的問題

傳統(tǒng)配電房在日常運維中普遍存在被動運維的情況，即一般當出現(xiàn)問題的時候運維人員根據(jù)客戶投訴或是主站監(jiān)控獲知故障，從而被動的去完成運維。針對此，智能配電房的建設方案中重點對視頻監(jiān)控，設備狀態(tài)監(jiān)控和配電房實時運行數(shù)據(jù)的展示進行了詳細的方案說明，這些改進還是基于傳統(tǒng)配電房出現(xiàn)的問題進行了相對針對性的改善。對于當前在通信和傳感器技術快速發(fā)展的時代，更多的數(shù)據(jù)應用方式在互聯(lián)網行業(yè)得到了快速的發(fā)展，這些應用的基礎在于產生于日常生活中的大數(shù)據(jù)?；谶@樣的思想，本文從數(shù)據(jù)應用的角度認為當前配電房方案中需要解決的問題如下。

（1）數(shù)據(jù)使用者的局限性

從進入互聯(lián)網時代開始，種類繁多，應用廣泛，提供五花八門服務的互聯(lián)網應用如雨后春筍不斷進入到普通百姓的生活中，通過這些應用，體會到了互聯(lián)網給生活帶來的巨大變化和便利性，由此因大量使用者的參與也進一步推動了互聯(lián)網應用的發(fā)展。這樣的發(fā)展模式的驅動力在于數(shù)據(jù)或是應用的使用者是數(shù)以億計的用戶，依靠海量的使用者形成了巨大的“流量”，從而實現(xiàn)應用的價值而后帶來更為直觀的經濟價值。

當前對于配電網運行過程中產生的各類數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化的展示方式和提供的常規(guī)的應用，面向的對象仍是電力運維人員，如何擴展數(shù)據(jù)的使用者但是又不影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性是智慧配電房數(shù)據(jù)應用方案中要解決的問題。

（2）控制對象的局限性

當前基于配電房在電力系統(tǒng)中承擔的角色特點，其可控制的對象較為局限，甚至沒有需要控制的對象，配電房更多的是作為配電設備和數(shù)據(jù)采集的物理載體。當前隨著建設以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，配電房的用途不再是輸出分配電能，還要承擔接收電能的任務，智慧配電房方案中期望配電房是具有區(qū)域內自主思考能力的可實施控制能力的載體，在滿足一定硬件基礎的原則下，這樣的能力通過靈活部署不同的應用完成，從而解決當前配電房控制的局限性。

2.2 智慧配電房數(shù)據(jù)應用說明

針對當前普遍的對于配電房智能化研究的特點，并進一步解決上述2.1節(jié)中提出的兩個局限性，本文從提高數(shù)據(jù)應用程度的方向提出了一種智慧配電房數(shù)據(jù)應用的建設方案。智慧配電房充分發(fā)揮其終端的作用，可以更加感知用戶的用電習慣，成為為用戶提供高級服務的一個載體與平臺，這些高級的服務可以讓用戶發(fā)現(xiàn)自身用電的問題，指導用電習慣，節(jié)約用電成本，并提高配電房的控制能力[11]。智慧配電房服務的對象不再局限于電力線兩端的電網公司和電力用戶，可擴展到電力設備制造商及更為高級的電力大數(shù)據(jù)服務商。

隨著互聯(lián)網通信技術和存儲技術的發(fā)展，大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸與存儲，物物之間的互聯(lián)已經不是遏制高級應用發(fā)展的瓶頸，泛在物聯(lián)在電力行業(yè)已開始落地[12-13]，思考如何更為有效地發(fā)揮配電房的終端效應，賦予配電房成為具有高級服務功能的載體和平臺是提高數(shù)據(jù)應用的目標。

從數(shù)據(jù)應用的角度，系統(tǒng)總體結構如圖1 所示。圖中，總體結構由下而上分為3 層，最下層定義為“數(shù)據(jù)采集/狀態(tài)采集/控制”，主要完成配電房內各運行數(shù)據(jù)采集（交流采樣，直流采樣等）、設備狀態(tài)數(shù)據(jù)（室內各柜體內的設備等運行狀態(tài)采集）、環(huán)境運行數(shù)據(jù)（溫濕度，電磁環(huán)境等）、配電房內其他狀態(tài)（門禁狀態(tài)、水浸狀態(tài)等）。進一步該層根據(jù)需要可以延伸出配電房，將采集終端部署到配電柜和關鍵監(jiān)控點。該層采集完成的數(shù)據(jù)通過4G、5G 等無線或有線網絡上送到“數(shù)據(jù)應用”層，同時該層設備接收來自“數(shù)據(jù)應用”層的控制信號，完成就地的協(xié)同控制；中間層為“數(shù)據(jù)應用”層，是系統(tǒng)的大腦也是提高數(shù)據(jù)應用的主要體現(xiàn)，對最下層采集等裝置上送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)存儲與轉發(fā)，數(shù)據(jù)轉發(fā)過程可根據(jù)電網安全運行需要對轉發(fā)數(shù)據(jù)進行安全過濾，一來可以為大數(shù)據(jù)應用提供支持，二來也保證了電網運行的安全性與數(shù)據(jù)保密性，同時該層以較為獨立的模塊化方式部署各種服務應用程序，可根據(jù)數(shù)據(jù)應用深度的不同，將應用分為基礎應用和高級應用兩類，兩類應用的部署可根據(jù)安全需要從硬件和軟件層面隔離，進步保證數(shù)據(jù)應用的安全性與獨立性。其中基礎應用和高級應用示例如表1～2所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構Fig.1 Structure diagram of the system

表1 基礎應用說明Tab.1 Basic application description

以表2 中描述的“設備運行狀態(tài)評估”和“區(qū)域協(xié)調應用”兩個模塊為例，其中“設備運行狀態(tài)評估”模塊是典型的將電網運行數(shù)據(jù)衍生應用的方式，該應用將電網運行數(shù)據(jù)的面向對象擴展到電力設備的生產廠家，有利于設備生產廠家發(fā)現(xiàn)設備可能存在的隱性問題，并可為電力系統(tǒng)內部設備招標提供較為客觀的產品可靠性評估依據(jù)?！皡^(qū)域協(xié)調應用”模塊靈活解決當前電力應用環(huán)境逐步從單向用電模式到雙向用電模式帶來的不確定性，不同區(qū)域內的電力設施可就近完成互助邏輯的檢測與運行，在正常電力調度或是故障恢復中發(fā)揮“邊緣”效應，快速地完成相應的控制操作。

表2 高級應用說明Tab.2 Advanced application description

該層在高級應用中可根據(jù)不同的需要部署相應的應用，從而服務于不同的客戶。將海量的配網運行數(shù)據(jù)不再局限于電力系統(tǒng)的內部，期望衍生出更多的使用價值和經濟價值。

系統(tǒng)中最上層為“人機交互”層，提供基于App 與網頁端的人機交互界面，并提供有各類實時的消息通知功能，同時對不同等級的告警等信息進行管理。系統(tǒng)可根據(jù)不同的使用對象，推送不同的數(shù)據(jù)信息，從而將細分后的使用對象場景真正落地。

3 結束語

配電房作為終端電力設備，其作用被忽視，隨著當前通信技術、網絡技術、傳感器技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)的采集效率和傳輸效率大大提高，吸取當前互聯(lián)網應用快速發(fā)展的經驗，通過提供不同數(shù)據(jù)應用，進一步挖掘不同數(shù)據(jù)的使用者，并針對當前新型電力系統(tǒng)建設的特點，通過靈活部署的應用提高了配電房參與控制的能力。通過軟件的思路拓展配網數(shù)據(jù)的應用方向，并提高配電房參與電力運行控制的能力。希望借助本文提出的想法，一來提升配網運行數(shù)據(jù)的應用價值，二來充分發(fā)揮配電房的終端效應，使其成為連接供電公司與用戶的紐帶，成為為各類用戶提供高級應用與服務的載體與平臺。