基于智慧物聯體系的配電臺區建設

劉偉

摘要：隨著電力創新發展進入新常態，智慧物聯體系建設在公司建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業戰略思想中越來越重要。依附于配電臺區設備現狀和改造條件，選擇智能網關、低壓回路測控終端以及智能傳感裝置。構建基于云平臺的、全新的系統架構，包括應用層、平臺層、網絡層、感知層，融合“云、大、物、移、智”等新技術，實現電網生產與管理各類終端及數據統一實時采集、統一管理、統一共享，增加設備狀態監測、電氣保護測控、視頻監控、環境監控和安防監控五大功能配置，實現設備物的感知、互聯、邊緣計算優化和預測，進一步提升智能電網建設與運營水平，有力支撐公司用戶服務等業務發展。

關鍵詞：智慧物聯體系;配電臺區;目標架構;通信組網

1配電臺區建設現狀

呈貢區現有低壓配網巡檢、運維依賴于人工處理，缺少數字化監測裝置、智能化應用系統，停電排查難度大、范圍廣，急需解決;呈貢供電局在低壓配電網應急搶修等大量人力物力的重復投入，部分問題仍未能從根本上解決，急需要通過智能配電臺區技術提高效率、降低人工成本，改善現狀問題。選取了昆明市呈貢區作為試點片區;呈貢區作為昆明市未來發展的中心城區，現有低壓配網設備智能化配置水平整體較低、覆蓋面積小，不利于未來發展。依附于配電臺區設備現狀、改造條件和運行需求，按照低成本、高可靠、不停電、通用的改造原則，快速快速完成智能化改造建設。利用智能化的傳感器及數字化技術手段，實現臺區以及配電設備實施感知監測、臺區治理智能分析診斷、隱患提前預警、故障快速定位、輔助巡檢管理決策。本次呈貢區臺架變改造方案包含四標臺區、非四標臺區、臺架變+配電房三種類型，選用智能臺架變（配電箱+配電房）模塊里的智能網關、低壓回路測控終端，實現智能化改造。智能箱式變電站模塊里的智能網關、低壓回路測控終端，實現智能化改造。

2智慧物聯體系下的配電臺區建設

2.1目標架構

遵循國網智慧物聯體系總體設計，同時充分考慮現有存量終端設備管理、以及數據接入，兼顧各專業業務系統持續穩定應用需求，由物聯管理平臺來實現臺區融合終端的統一接入、管控和應用，實現所有下連智能終端設備和傳感設備的統一管理。電網資源業務中臺與物聯管理平臺進行協作，完成邊和端的配置、管理，云端和邊端分析能力的協同，電網感知數據通過邊端匯聚層（前置機等）以分布式消息的方式推送量測數據和實時事件，電網資源業務中臺通過消息機制接入、存儲量測數據和實時事件，結合電網拓撲信息，支撐實時故障智能研判等服務能力。電網資源業務中臺以數據交換的方式定期同步數據至數據中臺，業務中臺僅保留近期數據。數據中臺按分析模型進行清洗、存儲、管理，對外提供數據多維分析、挖掘分析等服務能力。

2.1.1感知層

包括邊緣匯聚層、及末端傳感層。“邊緣匯聚層”主要為智能融合終端、能源控制器等設備（以下統稱“臺區融合終端”）組成，根據具體業務應用場景，匯聚層利用HPLC、微功率無線等通信網絡，將傳感器層采集的數據統一匯聚至臺區融合終端內，滿足傳感層和節點設備單點接入、鏈式分布多態組網需求。同時，利用臺區融合終端邊緣計算框架，實現一定范圍內傳感器數據的匯聚、邊緣計算及回傳、區域自治，滿足數據實時采集、即時處理、就地分析。“末端傳感層”主要由微功率/低功耗無線傳感器、常規無線傳感器、有線傳感器等監測裝置組成，主要對電網設備的運行狀態、環境數據、可視化信息、作業信息進行采集，實現設備狀態全方位感知與需求快速響應。

2.1.2網絡層

由無線網（公網APN和電力專網）、有線電力光纖網和相關網絡設備組成。通過擴大電力無線專網試點及業務應用、進一步優化骨干傳輸網和數據網，滿足設備管理專業業務處理實時性和帶寬需求，為設備側電力物聯網提供高可靠、高安全、高帶寬的數據傳輸通道。

2.1.3平臺層

主要由物聯管理平臺、電網資源業務中臺組成。將設備管理專業業務、數據、物聯等共性需求沉淀封裝成共享服務，支撐前端應用創新。電網資源業務中臺將具有共性特征的業務沉淀，形成企業級共享服務中心，為公司核心業務處理提供共享服務，包括電網資源業務中臺、用戶服務中臺、項目中臺等。物聯管理平臺是連接終端和業務應用的樞紐，支撐物聯管理業務的設備接入、管理、控制，負責物聯感知終端的實時感知、實時控制、匯聚分發，實現源網荷儲協調統一。

2.1.4應用層

主要為各專業業務應用主站系統組成。基于物聯管理平臺提供設備監測、設備管理、應用管理等功能接口來實現各類智能設備的有效管理。利用電網資源業務中臺和數據中臺微服務共享來構建配電臺區管理和運維的智能化體系。

2.2信息安全防護

配電臺區智慧物聯體系信息安全防護方案應同時滿足營銷、設備專業的信息安全要求，同時兼容臺區融合終端和早期同類產品安全接入，可覆蓋物聯體系的各個環節。基于業務系統目前現狀，結合各專業業務和系統建設情況，以及未來發展規劃，配電臺區智慧物聯體系總體信息安全防護方案可分為“目標”和“過渡”兩種架構進行衍進。

2.2.1目標架構

在臺區融合終端內置安全芯片或軟件SDK，具備統一CA證書體系，業務App通過邊緣側的安全接入組件對接安全接入網關后，接入物聯管理平臺，不再直接接入業務系統。物聯管理平臺將終端上報數據匯總分發至供配電自動化系統、用采系統業務系統。各單位可遵照安全接入要求，部署安全接入網關用戶端等必要措施，按需采用軟件加密模塊或硬件密碼模塊，經安全接入網關實現統一安全接入。業務數據無需另行加密。

2.2.2過渡架構

“過渡架構”包括了兩種安全方案。方案一適配已有存量不改造臺區的智能配變終端信息安全接入，沿用原配電/營銷專業安全防護方案。方案二適配新建臺區融合終端，因為物聯管理平臺未完成大規模終端業務數據接入能力驗證的情況下，物聯管理平臺暫時只接入終端管理通道信息，終端業務通道數據仍直送原有業務系統前置。

2.3業務系統協同

臺區融合終端是配電智慧物聯網邊層中的數據匯聚、邊緣計算、應用集成的中心，是信息節點與物理節點的融合，具備采集、通信、計算和分析的功能，支撐著各業務系統數據交互和業務融合。各業務系統都基于電網資源業務中臺統一服務來進行數據融合、及共享應用。臺區融合終端是配電臺區用電信息采集、設備狀態監測及通信組網、就地化分析決策、主站通信及協同計算等功能于一體的智能化終端設備。

結束語

智慧物聯體系在配電臺區建設中起到了重要作用。它包含了物聯管理平臺、邊緣物聯代理和各類型終端標準化接入，實現基礎數據采集與規范，對下統籌輸配電網及以下的用戶側和供應鏈等領域廣泛物聯和深度感知需求，實現統一物聯管理和終端標準化接入，對上為企業中臺和業務應用提供開放、標準的服務，形成跨專業數據共享共用的生態，為“數據一個源”提供保障。為配電臺區打造“精準感知、邊緣智能、統一物聯、開放共享”的智慧物聯體系。

參考文獻

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