基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)智能技術分析

魏可情，徐群，林楓，吳若男，李偉銘

（1.溫州墨熵微電子有限公司，浙江溫州，325000；2.浙江圖盛輸變電工程有限公司，浙江溫州，325000）

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念及體系架構

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)當中，感知層所扮演的角色更像是“末梢神經(jīng)”，諸如廠站端的一系列互感器、集中器、電能表等均屬于其物理形態(tài)的范疇。借助于這一層所具有的全景式感知，控制決策單元對于電網(wǎng)運行整體狀況的洞悉達到了空前的水平，從而在數(shù)據(jù)層面上為應用高級電力夯實了基礎。

網(wǎng)絡層。就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而言，這一層的作用主要是通過對安全性較高的信息交互通道的提供來服務于其自身一系列業(yè)務的順利開展，且擇定過程當中，會對信息實際情況、成本、傳距等多方面因素進行充分考慮。與此同時，該層對于網(wǎng)絡異常還能夠做出準確、及時的識別、預判、預警和分析，從而支持更加可靠的網(wǎng)絡運行。

平臺層。面對海量數(shù)據(jù)，需要該層的參與來實現(xiàn)更新的實時性、分析的科學性和共享管理，信息孤島隨之被打破，不僅使碎片化的信息存儲不再困難，還在很大程度上支持了電力系統(tǒng)的轉型與發(fā)展。

圖1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)分層架構

應用層。之于電力系統(tǒng)，該層的作用主要是服務于其中的參與方，使其間的感知互動處在一個良好的狀態(tài)。且為達成這一目的，過程中便會涉及到對一系列新型應用平臺的科學搭建，而平臺搭建的基礎所在便是全景大數(shù)據(jù)。

2 面向配用電系統(tǒng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術

2.1 感知層關鍵技術

與輸電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)除了更具復雜性的拓撲結構之外，多樣化的入網(wǎng)設備也是一個突出的特點，為使監(jiān)測更具有效性，高度集成的傳感設備就成為必然要求，且在對于新型設備的研發(fā)上需要對諸多因素進行充分的考慮，典型的如兼容性、尺寸等。需要加以強調的是，進一步深化底層傳感器部署技術應當被視作一個重點環(huán)節(jié)來抓。

2.2 網(wǎng)絡層關鍵技術

核心通信網(wǎng)與底層自組網(wǎng)規(guī)劃技術。信息傳輸層面上諸多的業(yè)務類型是配電通信系統(tǒng)需要滿足的一個重要方面，而伴隨著日漸豐富的接入對象，使得泛在感知的信息量與數(shù)據(jù)維度均呈現(xiàn)出指數(shù)式升高，這一客觀情況下，針對自組網(wǎng)來設計出更加有力的路由策略就成為突出的現(xiàn)實需要，從而為底層接入網(wǎng)控制量與狀態(tài)量傳輸?shù)募皶r性提供重要保障。關于此內容，有研究以構建健壯性測度為依托，提出了相應的算法來進一步擴充網(wǎng)絡；還有研究以配網(wǎng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)兩者間所存在的耦合關系為基礎，著眼于拓撲勢這一概念，提出了相應的方法來支持系統(tǒng)間的協(xié)同與規(guī)劃。安全訪問與信息控制技術。在引入物聯(lián)網(wǎng)技術之后，對于隨之而來的信息安全風險應當給予足夠的重視，而對于一系列技術的應用就成為使之得到有效解決的重要路徑，具有代表性的如數(shù)據(jù)加密技術、安全路由技術、身份認證與訪問控制技術等。

圖2 電力物聯(lián)網(wǎng)在配電網(wǎng)的應用場景

2.3 平臺層關鍵技術

數(shù)據(jù)融合技術。歸結泛在感知數(shù)據(jù)所具有的特點，主要有異構、多源、高冗余等，基于此，對這些數(shù)據(jù)的前置處理便需要借助數(shù)據(jù)融合技術來加以實現(xiàn)。就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而言，數(shù)據(jù)規(guī)模的龐大只是一個方面，實時的數(shù)據(jù)更新與存儲亦是一個突出表現(xiàn)，出于對這一方面的考慮，在策略的采取上便需要更具針對性，而以Hadoop 平臺為基礎的數(shù)據(jù)壓縮便是一個適宜的方法，或通過引入NoSQL 技術來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分布式存儲與管理。此外，為使大數(shù)據(jù)所具有的價值得以彰顯，能夠運用K-means聚類來對用電行為進行分析，并采用Apriori 算法來就諧波產生的誘因等加以明確。

應用數(shù)據(jù)融合技術。由于泛在感知途經(jīng)下對于數(shù)據(jù)的獲取，賦予了數(shù)據(jù)以異構、多源等特征，因此在前置處理環(huán)節(jié)，務必要確保應用數(shù)據(jù)融合技術的科學性與合理性，從而使數(shù)據(jù)更加的完整、準確和安全。

2.4 應用層關鍵技術

身處泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境當中，一些情況的出現(xiàn)會變得較為普遍，典型的如諧波注入、頻率波動增強等，面對此問題，對于態(tài)勢感知這一新技術的應用就能夠起到很好的克服效果。即依靠對態(tài)勢的察覺、理解和預測這三個階段作用于電網(wǎng)運行風險，并在風險識別、風險分析和風險處置上發(fā)揮相應效用。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、配電網(wǎng)兩者的融合

就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而言，其和配電網(wǎng)之間的融合能夠作用于配電系統(tǒng)，來支持其供電狀況的徹底轉變，對其進行展望，可概括為如下幾點。

首先，著眼于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，其通信系統(tǒng)有著非常強大的功能，能夠對所有設備運行的現(xiàn)實狀況做到實時的感知，后憑借其在數(shù)據(jù)挖掘上所具備的特有能力，在不依靠電氣量提取與人工現(xiàn)場巡查的條件下便可實現(xiàn)對配電系統(tǒng)當中潛藏異常的迅速識別，并就配電網(wǎng)本身的運行風險做出非常準確的評估。由此就在很大程度上打破了現(xiàn)階段電力設備“隨壞隨修”的窘境，將狀態(tài)檢修提升到了一個新的高度。

其次，我國的電力行業(yè)在新世紀以來獲得了快速的發(fā)展，這一過程當中電網(wǎng)與用戶間所存在界限的模糊程度不斷提升，異質能源的混雜程度亦不斷提升，并在實際應用當中表現(xiàn)出了顯著的協(xié)同性。這對于智能配電網(wǎng)而言，提升其運行的自主性和靈活性就成為現(xiàn)實的需要。這一過程當中，應當基于一系列可以感知到的大數(shù)據(jù)，來支持高精細負荷分布與建立預測模型，并依靠要引入邊緣計算技術來使配電網(wǎng)的運行更具彈性，從而能夠在不穩(wěn)定的環(huán)境表現(xiàn)出更好的適應性。在異質能源的一系列分析中強調云計算技術的應用，以使能源應用更具合理性。

最后，為使用戶用能更具合理性，確保配電網(wǎng)運行當中用戶參與的廣度與深度，就需要以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎來進行對個性化服務的制定，過程中依托于智能算法對于用能方面用戶習慣的分析，來賦予用能推薦以個性化特征。

面向配電網(wǎng)，在運行技術上進行優(yōu)化，并強調對價格激勵機制的應用，從而共同支持一體化調度的實現(xiàn)。