泛在電力物聯網在智能變電站中的應用與展望

徐成 縱兆丹

摘要：經濟發展使得我國科技實力不斷提升，各行業的發展離不開電力行業的支持。為了更好地滿足人們對電力生產生活的需求，電力行業正在逐漸向智能化、電子化和信息化方向發展，這就對電力通信技術提出了更高要求。隨著泛在電力物聯網建設的提出，電力通信技術在我國電網中的應用越來越廣泛，通信技術水平也在不斷提升。本文將對泛在電力物聯網在智能變電站中的應用進行了分析。

關鍵詞：泛在電力物聯網;智能變電站;應用

引言

2019年初，國家電網發布泛在電力物聯網的戰略，推進“三型兩網”的建設力度。此時，物聯網技術的快速發展也加速了電網設備智能連接的進程。傳統的變電站已經基本具備“四遙”的功能，正朝著無人變電站的方向發展[1]。“四遙”功能只能在調度中心控制斷路器的開斷，且偶爾發生失誤操作，無法保證100%的準確性。隔離開關的操作，則需要人工來完成，從而增加了電力檢修人員的工作量。現場人工操作的方式效率低，無法實現無人變電站的要求，且電機機構的遙控功能無法應用于實際，不能體現智能遙控的性能，大幅度制約了變電站智能化的發展。

1、泛在電力物聯網發展趨勢與網絡結構

a）感知層用于信息數據的的收集與處理，主要包括傳感器、現場采集設備、智能業務終端、邊緣物聯代理等設備。目前需要解決的問題包含統一終端標準，推動跨專業數據同源采集，實現配電側、用電側采集監控深度覆蓋，提升終端智能化和邊緣計算水平。b）網絡層用于將感知層的信息與數據傳送到對應的平臺進行處理，用于傳遞數據和指令，主要包括接入網、數據網、傳輸網、衛星網等幾張網絡。網絡層重點要解決的問題是推進電力無線專網和終端通信建設，提高網絡覆蓋能力，增強網絡帶寬，實現廣覆蓋、深覆蓋和厚覆蓋，提升網絡資源調配能力，滿足新興業務發展需要。c）平臺層主要將感知層采集到的信息與數據進行處理、分析，并將處理結果提供給感知層。平臺層的目標是實現大平臺，多場景的架構，搭建統一的平臺，通過“云霧協同”架構，實現數據共享以及高速、準確的處理，支持不同類型應用的組合與構建。d）應用層面根據不同的應用需求，對數據進行相應的分析、處理，實現不同的功能。目的是為了更好更智慧地支撐核心業務運營，為能源互聯網生態服務，提升管理水平、拓展業務范圍。應用層主要對象包括企業運營、電網運營、客戶服務、新業務推進等，通過泛在化、智能化應用來提高企業智慧化運營水平、電網效益、客戶服務水平，促進產業上下游貫通、協同[1]。

2、泛在電力物聯網在智能變電站中的應用

2.1、區域電力市場交易

隨著國內分布式能源如分布式風電、光伏發電等各種新能源的分布式發展，以綠色新能源為主體的分布式能源成為能源交易市場中的重要組成部分。為了提高能源利用率、多渠道擴展分布式能源本地消納，分布式能源獲得合法就近售電資質，其能源生產和消費結構呈無中心、多節點狀。然而現有能源運營模式由于具有集中式管理的特點，難以簡單套用于分布式能源。區塊鏈技術具有可追溯性、交易公開、數據透明的優勢，其分散化特性與分布式能源的特點相符合。區塊鏈分布式記賬可用于降低交易成本，追蹤能源來源，并提高交易效率。具體而言，通過區塊鏈可以實現跟蹤追溯，可以看到用戶通過哪些環節交易、從哪個電廠購了多少電，使用或生產了多少清潔能源，從而為分布式能源市場建立了一個信任環境。通過建立中長期雙邊交易市場甚至現貨市場，各類分布式能源可以根據自身特性，在細分區域市場內獲得更好的收益[2]。

2.2、三維可視化綜合平臺設計

三維可視化綜合平臺設計有效地展現了三維可視化技術的模型繪制能力和系統整合能力，以下對三維可視化綜合體系的構成進行介紹：在三維可視化技術的支持下，三維可視化綜合體系將借助三維模型和LUA引擎，實現三維全景展示、數據的智能分析、數據的可視化展示、設備狀態可視化展示、視頻監控圖像展示以及交互互動、熱點快速定位、告警信息快速定位、自動巡視、歷史反演，實時地展現了三維場景，并幫助變電站系統管理人員切實地獲知了相關設備的狀態信息，如數字顯示信息、儀表盤信息和指示燈信息。另外，借助物聯網技術和三維可視化技術的智能性優勢和自動性優勢，還可以按照變電站控制系統的主要控制需求和控制指標，實現系統功能的遠程操控和智能化運行，大大降低了工作人員的工作量和工作壓力。

2.3、電力通信技術在變電系統中的應用

變電系統中，電力通信技術的應用主要包括變電站的遠程監控、可視化運行以及遠程巡檢等。近年來，隨著我國變電站領域逐漸向智能化方向發展，采用了更多更加先進的技術，通信技術、遙感技術以及控制技術等都逐漸被應用到智能變電站領域，使智能變電站的通信和控制實現了多方位發展。新型通信技術在智能變電站建設中的應用，有利于降低人工干擾，提高變電站運行的可靠性，為電網的安全運行提供有力支持[3]。

2.4、調度順控模式

調度順控系統架構，如圖1所示。Ⅰ區遠端網關機負責調度主站與監控系統順控操作服務模塊之間的通信轉發，提供了調度主站與監控系統之間的調度遠方順控通道。廠站端在監控系統中配置順控操作服務模塊。順控操作服務模塊功能包括：1）和主站交互;2）調用監控系統已有的典型票;3）和監控系統一體五防、SCADA交互，實現遠方順控操作。程序化操作的具體流程為：1）OCS系統下發程序化操作票調閱命令，SAS系統根據操作票調用命令在典型票庫中查找匹配的程序化操作票，并將結果返回主站;2）OCS系統下發操作票執行命令，SAS系統結合五防模塊完成操作票預演并回傳預演結果。預演成功后繼續執行并分步回傳執行結果，直至操作完成[4]。

3、基于泛在物聯網的電力技術未來發展

1、泛在電力物聯網的一站式服務。泛在電力物聯網建設，可以通過5G通信技術、物聯網技術以及無線網技術等建設基礎電力設備信息采集平臺，通過對設計和標準的統一規劃，實現與電力系統的多維度、全方位接入，以及對電力設備狀態的全面感知，同時及時響應客戶的業務需求。通過大數據以及云計算技術，對多源數據、多系統進行數據構建，形成統一的一站式通信技術數據平臺，為泛在電力物聯網的一站式服務提供數據支撐。2、智能互聯網世界的打造。國家電網公司在2019年的1號文件中指出，將能源互聯網的構建放在年度重點工作首位，使以電力流為主的堅強智能電網與以數據流為主的泛在電力物聯網形成數據流、能源流以及業務流“三流合一”的能源互聯網。泛在電力物聯網的優勢體現在“人-機-信-物-環”多種要素的互聯，具體表現為不同管理優化層在云端的泛在分布[5]。

結束語

當前我國正處于現代化建設的關鍵時期，社會生產和人民生活對電力的應用需求呈現了明顯的上升趨勢。基于此，可充分發揮物聯網技術和三維可視化技術的應用優勢，構建變電智能輔助控制系統，強化對變電控制數據和電力系統的管理能力，切實保障電力傳輸安全，構建完善的電力控制系機制。

參考文獻：

[1]汪龍根，吳剛.輸配電設備泛在電力物聯網建設思路與發展趨勢[J].中國新通信，2019，21（22）：121.

[2]聶江龍，夏天，王安民，曾賢功，胡強棚，陸洲.泛在電力物聯網與企業消防安全管理的融合建設研究[J].企業改革與管理，2019（21）：34+36.

[3]李桂芳，許鵬，王繼東，宋珂.變電站智能門鎖集中控制系統的設計[J].信息與電腦（理論版），2019，31（21）：174-176.

[4]余曉竹.智能變電站中物聯網技術的應用[J].工程技術研究，2019，4（20）：118-119.

[5].西門子為GlitreEnergiNett建設支持電力物聯網應用的數字化變電站[J].電氣應用，2019，38（10）：2.