基于泛在電力物聯網的調度自動化系統應用與探索

葉淑君 徐濤

摘要：泛在電力物聯網是工業級物聯網在電力行業的具體應用，對中國電力行業改革、信息化革命具有重大意義。本文從泛在電力物聯網的概念出發，對其在調度自動化系統中的應用進行探索，對泛在電力物聯網的在調度自動化系統中的發展和挑戰進行了討論。

關鍵詞：泛在電力物聯網;調度自動化;應用

1 泛在電力物聯網的內涵

1.1 什么是泛在電力物聯網

要理解泛在電力物聯網的概念，其中，物聯網技術已是一個廣泛成熟的技術，是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網絡接入，實現物與物、物與人的泛在連接，實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡。在電力系統中可以理解為通過各種傳感器、自動化裝置或技術手段對電網基礎設施、各類人員及其所在的環境等進行識別、感知、互聯和控制或警示的網絡系統。而“泛在”，則是要將傳統電力發、輸、供、配、用所涉及的所有環節全部信息化，就是圍繞電力系統各個環節，充分應用人工智能、移動互聯、大數據等現代化信息技術、先進高速的通信技術，實現電力系統各個環節萬物互聯和人機交互，從而衍生出基于通信技術的全業務感知的泛在電力物聯網的概念。泛在電力物聯網，具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活等特征，包含感知層、網絡層、平臺層、應用層四層結構。

1.2 為什么要建設泛在電力物聯網

一直以來，物聯網技術已在智能電網的建設中廣泛應用，信息化水平也不斷提升。經過多年來D5000主網自動化系統、D5200配網自動化系統，以及近年調控云系統等的建設升級與主配網變電設施的智能化改造，國網公司目前已在各級調度形成了相當具有規模的物聯網生態圈，接入系統的終端設備數以億計，輸電網設備基本做到可觀、可控、能控、在控。配網改造如火如荼地進行中，配網自動化覆蓋率節節攀升，各種在線監測，智能統計系統比比皆是。

雖然在高電壓等級遠距離傳輸、供電可靠性和電網安全穩定運行等技術水平層面，國家電網公司早已走在世界領先水平，但作為位居世界五百強前列的行業領頭羊，國網電網公司要在電力改革中取得成功，就必須要能夠拿出可以代表整個行業發展方向的可行技術方案，結合互聯網技術的泛在電力物聯網建設，一方面要探索可向海外輸出的成熟可復制的技術方案，一方面要提升用戶體驗，實現良好的的互動、獲得更多的參與以及認同。

泛在電力物聯網的提出使得傳統電力行業走向數字化的發展道路，構建出與物理世界實時、完整映射的數字世界，并且利用這些數字創造無限的價值。同時，泛在電力物聯網建設本身，能夠進一步實現對電網各環節的全過程動態感知，打造自動化、數字化、智能化的堅強電網。與承載電力流的堅強智能電網不同，泛在電力物聯網更多的是承載了電力行業的數據流，將傳統電力行業的各環節結合“大云物移智”等通信新技術，開拓新的消費業務需求與對外客戶服務場景，兩者相輔相成融合發展，形成強大的價值創造平臺，促使能源流、業務流、數據流“三流合一”，最終實現能源互聯網。

2 泛在電力物聯網在調度自動化系統中的應用

2.1 數據感知

2.1.1 新型終端設備的研發

要實現對電力系統的精細化調控，對海量的智能終端的有效監控是關鍵，這就要求泛在電力物聯網實現對電力系統設施的全過程全覆蓋的感知能力。國家大力推動新能源建設，分布式電源的并網，使得傳統電網面臨更多的挑戰，不僅增加了電氣設備的復雜性，也增加了量測數據的復雜性。因此，對于處在感知層終端設備而言，未來泛在電力物聯網中的終端設備必須朝向高度集成化的方向發展，以最小的體量實現最多的目標任務。新型的終端設備的研發必須考慮全電力行業背景的兼容，如設備尺寸、部署環境、電磁兼容等，以應對不同的運行工況和匹配不同的網絡環境等。

2.1.2 設備識別與數據規范

利用無線射頻技術，基于設備唯一身份標識ID，進行設備的各個運行狀態，如規劃、出庫、安裝、運行、維護、退役的全過程資產管理。構建統一的數據模型和設備臺賬數據庫，利用電子標簽、二維碼等手段，關聯現場設備與平臺，基于現場移動終端或智能穿戴設備實現基礎數據的智能獲取，快速調閱設備參數、缺陷記錄、隱患記錄、故障記錄、巡檢記錄等信息。通過對掃碼終端登錄賬號的權限設置區分各類人員的權限與業務內容，實現精細化管理。通過圖像智能識別和語音識別技術，提升信息交互的效率。打通各系統平臺間的壁壘，建立數據同步及流轉機制，實現運行數據共享及規范獲取，亦可減輕基層人員重復維護的工作負擔，提高工作效率。

2.1.3 無線采集技術應用

無線寬帶通信技術可以很好的解決“最后一公里接入問題”，作為泛在電力物聯網的基礎網絡設施，加快建設無線專網能夠有效地降低建設成本，提高數據采集覆蓋率。同時，電力無線專網的建設能夠為移動互聯技術融入電網管理提供條件，建立統一的數據采集系統和傳輸網絡，與新型的終端設備相結合，實現信息的全面捕捉、實時傳輸、問題記錄，通過采集系統進行在線分析和精準定位，加快問題處理效率，體現出無線采集技術便捷化、高效率的特征。

2.2 數據處理

2.2.1 運行數據分析與預警

基于電力系統運行產生的海量數據、用戶側的用能數據、以及其他能源系統運行的大數據，搭建統一的數據存儲與管理平臺，規范數據的統一性。并基于數據中心結合云計算、大數據等先進的技術手段，建立高精度、細粒度的分析預測模型，或建立不同電力用戶的用電行為庫和用戶肖像庫等大數據應用，以此豐富電力系統運行調節手段，制定綜合能源協同運行方案、優化用戶側的用電方案等。另外，通過建立人工智能引擎和AI學習，自動分類真實故障數據和系統擾動數據，一方面能夠及時開展故障研判，另一方面能夠提高系統的容錯功能。

2.3 應用場景

2.3.1 電網模型的源端維護和全局共享

受限于電網規模和各級調度的分工協同，傳統電力系統的拓撲模型在使用中往往采用近似、模擬的邊界條件。而泛在電力物聯網的引入，使得模型數據的源端維護和全局共享得以實現，各級調度機構可以使用同一張電網模型，能夠更加精準的將電網拓撲轉換為數學模型，這在拓撲分析、潮流計算、繼保整定等專業的應用上具有更加實用化的意義。

2.3.2 基于人工神經網絡的負荷預測

基于大數據的人工神經網絡學習系統和方法已被用來解決各種各樣難以用普通數學規則解決的問題。而隨著電力市場的發展，源網荷儲的復雜性的增加，用一個確切的數學模型來建立負荷預測機制已經越來越困難。將人工神經網絡學習應用在電力系統中，結合大數據平臺，通過采用人工神經網絡的學習算法，進行短期和中長期的負荷預測，在電力系統規劃和電網運行的安全穩定方面能夠起到至關重要的作用。

3 結束語

為了滿足國家電力部門智能電網的戰略要求，在調度自動化系統中廣泛采用物聯網技術建設新應用，建設完善電力物聯網系統，不斷提高電網調度的完整性，最大限度地提高電網系統的運行效率。未來，通過社會各方的密切合作，通過理論創新、技術研究和模式變革，終將實現建設世界一流能源互聯網這一目標。

參考文獻：

[1] ?鹿婷婷，李志崢.淺談物聯網技術在智能電網中的應用[J].科技創新與應用，2014（06）

（作者單位：國網浙江象山縣供電有限公司）