基于物聯(lián)技術的配電網智能化研究①

王洪森 黃銳 林耀燦

(廣東電網揭陽普寧供電局有限責任公司 廣東揭陽 515300)

由于社會經濟的持續(xù)發(fā)展，電力配電網拓撲網絡也變得日益復雜，維護及檢修配電網系統(tǒng)也逐漸成為電力企業(yè)的一大難題。物聯(lián)技術，是通過各設備間完成相應的信息傳遞，完成一系列傳輸。將物聯(lián)技術與配電網智能化結合，可以更好地發(fā)揮物聯(lián)技術的優(yōu)勢，完成配電網智能化的有效轉型，能便捷地完成配電網故障檢測、電費計算、調度運行等相關運維檢修工作。

1 物聯(lián)技術的主要技術特點

物聯(lián)網能夠通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能，從圖1物聯(lián)技術的主要技術特點圖我們可以看到物聯(lián)技術特點的主要構成。

1.1 可視化

使用物聯(lián)技術后，快速的傳輸速度使得配電網中一部分需要可視化的設備參數(shù)的具體化、圖像化成為可能，這在配電網系統(tǒng)日益復雜化的今日，對于運維人員理解復雜配電網系統(tǒng)具有極為重要的意義。

1.2 傳感技術

在配電網中，通過物聯(lián)技術可以完成設備的在線狀態(tài)監(jiān)測，將設備的狀態(tài)量轉為可傳輸?shù)臄?shù)字量。在傳感技術的功能應用中，運維人員可以迅速地感知設備狀態(tài)量的細微變化，提前發(fā)現(xiàn)設備運行過程中可能存在的故障，能更好地維護配電網的安全性。

1.3 光譜感知

光譜感知技術是優(yōu)于視頻監(jiān)控技術的存在，可以視作為視頻監(jiān)控的升級優(yōu)化功能，可以更廣泛地采集現(xiàn)場光譜，甚至在缺乏光線的情況下，也能采集到所需的環(huán)境情況。

1.4 光通信

是指光波通信技術，光通信技術相對于傳統(tǒng)通信技術，傳輸速度更快，傳輸損耗更少，成本也比傳統(tǒng)通信技術低，通信可靠性、傳輸量更好，這也是物聯(lián)技術的其中一項核心技術。

1.5 無線通信

無線通信是物聯(lián)技術中的基礎技術，通過網絡通信處理完成各配電設備間的信息傳輸，設備相對微型，組網快捷，不受傳統(tǒng)網絡線路布置影響，同時節(jié)點分布較廣。

1.6 網絡傳輸

物聯(lián)技術在智能配電網系統(tǒng)工程或者說技術的實現(xiàn)是通過一系列節(jié)點，節(jié)點類似于各個設備在網絡傳輸中的描述，通過不同節(jié)點間的信息傳輸，正確快速地完成節(jié)點間的交流。

1.7 物聯(lián)網安全技術

智能配電網在減少人工監(jiān)控的同時，相對于傳統(tǒng)的網絡傳輸技術，智能配電網更容易收到攻擊者的入侵，但在物聯(lián)網安全技術的應用過程中，相關信息安全問題能得到更好的解決，從技術上可以保證智能配電網系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2 基于物聯(lián)技術的配電網智能化應用

2.1 配網系統(tǒng)的全面感知

通過在臺變側、線路側、用戶側關鍵節(jié)點接入、改造或部署智能一次設備、二次裝置、智能傳感及視頻監(jiān)控等設備實現(xiàn)低壓配網的運行狀態(tài)、設備狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)以及其他輔助信息等基礎數(shù)據(jù)的采集。同時基于寬帶載波 IP 化和微功率無線通信，組建低壓臺區(qū)“零接線”網絡層，統(tǒng)一通信接口和交互模型，解決低壓智能設備類型與數(shù)量多、安裝位置分散、布線困難和施工停電等問題，實現(xiàn)設備的泛在互聯(lián)。

圖1 物聯(lián)技術的主要技術特點圖

2.2 邊緣計算

從智能配變終端部署在配變出線側，監(jiān)控配電變壓器至用戶智能電表間運行數(shù)據(jù)，天然具備邊緣計算節(jié)點特性，是配電臺區(qū)管理架構的核心。基于“硬件平臺化、軟件 APP 化”設計理念，內置邊緣計算軟件平臺，屏蔽硬件差異，統(tǒng)一軟件接口；支持消息交互總線，保證信息交互效率。通過部署多個容器實現(xiàn)終端內運檢、營銷等不同專業(yè)或業(yè)務隔離，容器通過chroot創(chuàng)建虛擬的根目錄文件系統(tǒng)，隔離其他容器的虛擬文件系統(tǒng)，共享位于linux內核的底層的文件系統(tǒng)；通過容器在linux內核中的命名空間(namespace)實現(xiàn)應用相互隔離的獨立空間；cgroups實現(xiàn)對容器計算和內存資源分配和限制。

2.3 配網故障快速感知與決策

配電網系統(tǒng)由于其拓撲的復雜性，在發(fā)生故障時，存在系統(tǒng)故障復雜，故障點難以查找，而應用物聯(lián)技術后，我們可以通過數(shù)據(jù)的深度挖掘，計算所獲取數(shù)據(jù)的結果，并通過物聯(lián)網形成的節(jié)點，快速計算及判斷配網故障發(fā)生的類型與故障節(jié)點，同時輔助決策，快速找出配網故障在配電網拓撲中的問題所在，并盡快恢復配網的正常穩(wěn)定運行。配網故障快速感知與決策能有效地提升配電網智能化應用水平，對于配電網的運維與檢修工作具有重要的意義。

2.4 智能化應用過程中存在的問題

基于物聯(lián)技術的配電網智能化應用具有不同的優(yōu)點如極大地提高了電網的數(shù)據(jù)分析能力，解決不同的配電網問題，但在實際應用的過程中，仍存在一定的問題。

第一，物聯(lián)網技術相對復雜，不容易掌握，若在應用過程中不熟悉該技術的關鍵特點，則較難充分發(fā)揮出其智能化的優(yōu)勢，同時物聯(lián)網技術的提升與掌握需要耗費較多時間，這也加大了物聯(lián)技術在配電網智能化中的應用難度。

第二，基于物聯(lián)技術的配電網智能化應用物聯(lián)設備裝設費用較高，若未能布置足夠的節(jié)點，則較難滿足可靠性的要求，同時物聯(lián)網技術的關鍵功能也較難很好地實現(xiàn)，若是布置足夠的節(jié)點，在費用方面則存在較大阻力，對于配電運維公司來說也是一筆不少的費用，該費用應該與節(jié)省的人員資源作為對比，合理地判斷是否應該利用物理技術進行配電網智能化應用改造。

3 結語

經過上文的分析，物聯(lián)能較好地契合配電網智能化的建設，其關鍵技術是實現(xiàn)配電網智能化的重要關鍵，配電智能化目前基于物聯(lián)技術的應用主要有配網系統(tǒng)的全面感知、系統(tǒng)邊緣計算、配網故障快速感知與決策，其應用前景十分廣泛。