王銘新

摘要：構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為支撐建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)的重要內(nèi)容，對保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行、指導(dǎo)用戶精細(xì)化用電具有重要意義。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)連接產(chǎn)、銷兩端關(guān)鍵中間環(huán)節(jié)，依靠泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面提升其深度感知與精細(xì)控制能力，賦予配電網(wǎng)能源數(shù)據(jù)共享、客戶服務(wù)升級的新型角色。文章從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在配電系統(tǒng)中的典型應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，并對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展和挑戰(zhàn)進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);智能配電系統(tǒng);應(yīng)用;展望

配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行對電力系統(tǒng)穩(wěn)定以及用戶體驗(yàn)的重要性不言而喻。對于配電網(wǎng)而言，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)將極大程度提升配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的全面感知能力，滿足用戶多樣性用電需求，促進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)向樞紐型、平臺型、共享型企業(yè)轉(zhuǎn)型。本文主要分析泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在配電系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，為后續(xù)深入研究提供有益參考。

一、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)，包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層四層結(jié)構(gòu)。通過廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計算等信息技術(shù)和智能技術(shù)，匯集各方面資源，為規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、經(jīng)營管理、綜合服務(wù)、新業(yè)務(wù)新模式發(fā)展、企業(yè)生態(tài)環(huán)境構(gòu)建等各方面提供充足有效的信息和數(shù)據(jù)支撐。

二、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

（1）感知層，感知層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”。其重要功能在于，采用多種類型的傳感器深入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全面感知。感知層設(shè)備包括電網(wǎng)一次系統(tǒng)的電壓、電流互感器和二次系統(tǒng)的電能表、集中器等各類終端，以及用戶側(cè)多種多樣的智能電器。通過泛在感知所獲取的海量數(shù)據(jù)使控制決策單元能夠以前所未有的廣度和深度獲知電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)，使電網(wǎng)在面對諸如間歇性新能源并網(wǎng)、隨機(jī)負(fù)荷投切、電動汽車時空集群效應(yīng)時，能夠?qū)崟r掌握系統(tǒng)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，評估安全運(yùn)行風(fēng)險;同時通過靈活調(diào)整電網(wǎng)拓?fù)?，?shí)時控制電源出力，優(yōu)化用戶用能模式，從而提高電網(wǎng)對高比例分布式新能源與新型負(fù)荷的接納能力，強(qiáng)化電網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)故障的容災(zāi)性。

（2）平臺層，平臺層承載海量電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、用戶側(cè)用電數(shù)據(jù)以及其他能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化存儲與管理。其作用在于解決傳統(tǒng)能源生產(chǎn)運(yùn)行方式下存在的信息碎片化存儲問題，打破信息孤島現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)共享。通過搭建數(shù)據(jù)中心、云平臺的方式，平臺層對下完成網(wǎng)絡(luò)層傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)時收集與更新，對上則基于大數(shù)據(jù)存儲與分析技術(shù)為各種特定的高級應(yīng)用提供跨域共享數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)向電力和數(shù)據(jù)并重的發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。

（3）網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層的功能在于為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的各類型業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定的通信服務(wù)以及安全的信息交互通道。網(wǎng)絡(luò)層按安全等級與數(shù)據(jù)類型劃分為內(nèi)部專網(wǎng)和互聯(lián)外網(wǎng)。具體的通信方式則根據(jù)實(shí)際工況、傳輸距離、經(jīng)濟(jì)成本等靈活選擇，包含移動空中網(wǎng)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、近距離無線傳輸以及近距離有線傳輸。

（4）應(yīng)用層，應(yīng)用層是電力系統(tǒng)向樞紐型、平臺型和共享型變革的外在表現(xiàn)。其功能在于，基于海量電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)與用戶側(cè)用能大數(shù)據(jù)，并針對電網(wǎng)運(yùn)營業(yè)務(wù)、用戶用電業(yè)務(wù)及綜合能源系統(tǒng)運(yùn)營業(yè)務(wù)等搭建各類針對性應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶及其他能源系統(tǒng)的感知互動。[1]

三、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在配網(wǎng)中的典型應(yīng)用

（一）配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測與風(fēng)險評估

現(xiàn)階段，配電網(wǎng)決策過程中信息化手段和技術(shù)支撐還不完備，電力設(shè)備存在隨壞隨修、隨檢隨修的現(xiàn)狀。然而高比例間歇性能源與新型負(fù)荷的快速增長對配電網(wǎng)供電可靠性與供電質(zhì)量的要求越來越高。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠使配網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時感知電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，評估配電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險，從而及時排除故障隱患。

（二）用戶個性化用能服務(wù)

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)終端和網(wǎng)絡(luò)深入用戶側(cè)，電力用戶角色將逐步發(fā)生改變：

（1）安裝屋頂光伏電站、小型風(fēng)機(jī)，具有V2G功能電動汽車的用戶在一定程度上成為電能供應(yīng)方。更廣義地，用戶側(cè)熱水器甚至用戶室內(nèi)空氣等都可視為蓄能設(shè)備參與配電網(wǎng)運(yùn)行。

（2）電力用戶的智能終端，如智能空調(diào)、電熱水器、電動汽車等蘊(yùn)含豐富的用電行為信息，使得用戶成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的信息提供方。為更好地服務(wù)于用戶，引導(dǎo)用戶合理用電并提升用戶參與配電網(wǎng)運(yùn)行深度和廣度，形成優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)閉環(huán)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與配電系統(tǒng)深度融合，通過制定個性化用能服務(wù)調(diào)動電力用戶參與配網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的積極性。

四、未來的展望

（1）對于感知層，配電系統(tǒng)對底層設(shè)備的監(jiān)測覆蓋范圍仍然不足，制約了配電系統(tǒng)調(diào)控精細(xì)化程度。因此，亟需提升配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的覆蓋廣度以及通信網(wǎng)絡(luò)的健壯性?？梢钥紤]通過底層傳感器的選型、物聯(lián)網(wǎng)終端的硬件開發(fā)及部署等加以改善。

（2）對于網(wǎng)絡(luò)層，用戶側(cè)數(shù)據(jù)以及其他能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)如何與配電網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)共享仍存在通信技術(shù)難點(diǎn)與安全風(fēng)險。未來泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入配電系統(tǒng)，必須考慮到多類型通信系統(tǒng)的無縫連接和信息安全交互的問題。

（3）對于平臺層，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)包含電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)、用戶側(cè)用能數(shù)據(jù)以及其他能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)，存在更新時間、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)來源等差異特性。未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺層的構(gòu)建，必須考慮到多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理問題?？梢詮拇髷?shù)據(jù)存儲策略設(shè)計、大數(shù)據(jù)跨平臺遷移策略設(shè)計等方面來提升電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)管理水平。

（4）對于應(yīng)用層，基于大數(shù)據(jù)的配電系統(tǒng)高級應(yīng)用目前尚未真正部署實(shí)施。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下，不同類型與來源的配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)如何適配未來配電系統(tǒng)的各項(xiàng)高級應(yīng)用仍需深入研究。通過研究數(shù)據(jù)融合技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)、邊緣計算技術(shù)與特定電力應(yīng)用場景的適配問題來促進(jìn)配電系統(tǒng)向泛在物聯(lián)化、信息化、智能化方向過渡升級。[2]

五、結(jié)語

信息技術(shù)和人工智能的發(fā)展為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了重大機(jī)遇。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要社會各方的廣泛共同參與，協(xié)力開展技術(shù)攻關(guān)，以促進(jìn)我國能源產(chǎn)業(yè)升級。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅質(zhì)馨，李瀟逸，袁越.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)探討[J].電力建設(shè)，2019，40（05）：1-12.

[2]陳麒宇.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施策略研究[J].發(fā)電技術(shù)，2019，40（02）：99-106.