配電物聯網在新產業形態中的應用探討

方哲

【摘 ?要】近年來，我國對電能的需求不斷增加，配電網建設越來越完善。電網發展影響著電力產業形態的變化，配電物聯網的出現也將引起配電領域電力產業的深刻變化。分析了配電領域電力產業在當前條件下發展的態勢和現狀的需求，給出了泛在電力物聯網出現后，配電領域新產業廣義和狹義的內涵及其基本特征，研究了配電物聯網對其在標準化、數據化、業務軟件定義等方面對新產業的促進作用，并給出了當前配電物聯網在樞紐型、平臺型和共享型等方面作用所產生的具體成效，最后對配電物聯網形態下新產業的后續發展進行了展望。

【關鍵詞】配電網;物聯網;電力產業;新產業

引言

本文梳理基于物聯網的配電自動化應用的主要特征和技術現狀，參照配電網調度控制與運維檢修實際需求，闡述基于物聯網的配電自動化應用主要特征，提出基于物聯網的配電自動化應用研究的若干關鍵技術，并展望其應用探索前景。

1泛在電力物聯網概念

電力系統為迄今為止世界上最復雜的人造系統。電網安全、經濟、可靠運行的需求與日俱增。推進電網信息化智能化的升級已成為世界各國共識。美國能源部發布的“Grid2030”遠景規劃明確提出在電力裝置等基礎級集成傳感器與控制裝置，實現“源-網-荷”通信網絡無縫連接，進而實現信息共享與互操作，全面提升電力系統的安全運行能力和資產管理、供電服務水平。歐盟委員會制定的“歐洲電網倡議”（European electricity gridin itiative，EEGI）提出，電網的角色是電力用戶與運營商間的服務網，倡導依托先進的信息通信技術與廣泛分布的電力終端，整合多樣的可再生能源裝置，提升能源管理智能化水平和用戶參與積極性。國家電網有限公司對“泛在電力物聯網”的定義：將電力用戶及其設備、電網企業及其設備、發電企業及其設備、供應商及其設備，以及人和物連接起來，產生共享數據，為用戶、電網、發電、供應商和政府社會服務。以電網為樞紐，發揮平臺和共享作用，為全行業和更多市場主體發展創造更大機遇，提供價值服務。泛在電力物聯網將通過泛在感知、可靠通信和高性能信息處理與高級電力應用實現電網各環節、全電壓等級的“能量流、信息流、業務流”一體化融合，提升系統安全性和運行效率。

2電力新產業形態與特征

從狹義電力的角度來看，本文認為配電領域新產業是聚焦于電力系統配電環節，強調以可再生能源為優先，電力網絡為樞紐，融合互聯網思維和通信技術發展形成以智能為基本要素、平臺為主要形態、價值創造為最終目標的能源產業，是能夠實現能源流、數據流、業務流于一體的跨界聯合新業態。其主要有以下4大特征：1）以共享為理念。新產業強調打破傳統能源產業邊界，構建資源和技術共享平臺，打通產業鏈上下游，促進資源整合和企業互利共贏，實現價值最大化。消費者可以與企業共同創造價值，共同分享紅利。2）以互聯為基礎。新產業中各能源種類之間能實現相互轉換;產業鏈上下游之間的傳感器、控制和軟件應用程序等能源基礎設施能實現互聯互通，形成完整的配電物聯網絡，使得用戶分布式電源和電動汽車廣泛接入，配電潮流由單向轉變為雙向互動，電網與用戶實現深度交互。3）以客戶需求為中心。新產業通過關注用戶需求，激發用戶互動，為客戶提供定制化服務來實現價值增值以及從B2B到B2C、C2B等商業模式的轉換。4）以電網為樞紐。在新產業中，電網不僅是傳統意義上的電能輸送載體，發揮著能源匯集傳輸和轉換利用的樞紐作用，還能與物聯網充分融合，形成新產業發展的基礎保障，帶動和服務上下游產業的發展。

3物聯網發展趨勢

物聯網（IoT，InternetofThings）是互聯網的延伸和拓展，應用傳感、定位、通信和計算等技術，實現物與物、物與人、人與人之間的連接，對物理世界進行數字化反映，并通過數據處理作出一系列反應和操作的信息通信系統。對工業企業而言，物聯網、工業互聯網等概念實質上是一致的，主要通過打通工業生產運行與企業經營管理各環節，推動企業內、外部資源共享，構建工業生態，創新業務模式，推動企業轉型。從技術發展趨勢看，物聯網應用通常經歷三個階段，逐步從垂直封閉模式向水平開放模式轉變：第一階段，以獨立運行為特征的垂直封閉模式，各類應用從終端到系統一一對應、獨立工作;第二階段，以資源共享為特征的第一次水平化，在終端層實現各類業務終端標準化接入和數據融合，在平臺層實現數據統一匯聚和資源共享;第三階段，以能力開放為特征的第二次水平化，在終端層引入邊緣計算和智能化等技術，實現功能可擴展。在平臺層引入大數據和人工智能等技術，實現數據分析處理能力可共享復用。

4配電物聯網助推電力新產業

（1）標準化。配電物聯網將按照廣泛互聯（互聯、互通、互操作）、即插即用的程度，全面完善和構建配電網建設運維及裝備設備標準，包括統籌設備、施工、接入、應用、管理的標準化，設備功能、接口和通信方式標準化，現場安裝及接線方式等施工標準化，信息模型和通信協議接入標準化，系統平臺和微服務應用接口標準化等。標準化可以規范電力新產業發展秩序，促進生態圈內各個主體的相互配合和協調發展，提升生產和服務質量，有助于拓寬市場范圍，助力產業升級和結構調整。（2）業務軟件定義化。配電網業務靈活、快速變化的特性，決定了配電網業務需要定制化的應用、快速的迭代。通過以軟件定義的方式在電力系統主站側和終端側服務的快速靈活部署，滿足形態多樣的配網業務融合和快速變化的服務要求。無論在主站還是在終端側，都需要按照“硬件平臺化，軟件APP化”的方式實現軟硬件的解耦，一般通過3層結構來解耦，即平臺層（基礎設備即服務）、基礎軟件層（平臺即服務）和應用軟件層（邊緣計算軟件即服務）。（3）配電網數字化。數字化是新產業的發展方向，以數據驅動服務，賦能產業上下游。配電物聯網將構建配用電統一信息模型，涵蓋靜態的配電網設備與拓撲建模、動態的量測與狀態建模。其中，靜態模型以智能配電網“站–線–臺–戶”為基礎，向上貫通調配邊界，形成以變電站母線出口斷路器為邊界的調配融合模型，向下貫通營配邊界，形成以低壓用戶接入點為邊界的營配融合模型，依托電網資源中臺構建輸電網、配電網至末端用戶的“配電網一張圖”;動態模型以配電網量測、傳感及狀態信息為基礎，通過與靜態模型進行耦合，依托數據中臺構建電網、設備、量測、狀態等信息融合的配網數據一個源，實現配電網的狀態全感知、信息全透視，為新產業實現價值增值的重要技術支撐。數字化可以為新產業提升業務敏捷性、優化生產過程、延伸產業鏈長度，更能通過各類業務的在線化實現商業模式的快速迭代，從而提升傳統業務的商業價值。

結束語

綜上所述，基于物聯網的配電自動化應用是在對當前配電網信息化、自動化、互動化的基礎上，集成一二次物理融合、即插即用互操作、全景狀態感知、多源信息融合、信息及工控安全的多邊防護與內部加固等關鍵技術，實現多源系統信息的深度融合。

參考文獻：

[1]鄒才能，趙群，張國生，等.能源革命：從化石能源到新能源[J].天然氣工業，2016，36（1）：1-10.

[2]杜祥琬.能源革命：為了可持續發展的未來[J].中國人口·資源與環境，2014，24（7）：1-4.

[3]查亞兵，張濤，黃卓，等.能源互聯網關鍵技術分析[J].中國科學：信息科學，2014，44（6）：702-713.

（作者單位：國網焦作供電公司）