基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能配電網(wǎng)運維技術(shù)應(yīng)用分析

宦扶天

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)時代，信息技術(shù)的應(yīng)用是推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。5G 技術(shù)的發(fā)展和人工智能水平的提升正在逐步推動傳統(tǒng)電力產(chǎn)業(yè)向自動化和智能化方向發(fā)展?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”運維技術(shù)結(jié)合科學(xué)的配電網(wǎng)接線與保護配置，能夠有效提升智能配電網(wǎng)的運行安全性和可靠性，使配電網(wǎng)滿足當前多種新能源并網(wǎng)發(fā)電的運行需求。

1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能配電網(wǎng)的運維技術(shù)概述

智能配電網(wǎng)是電力生產(chǎn)和運輸產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)相融合的產(chǎn)物。其以智能移動終端為載體，以通信技術(shù)為核心，能夠?qū)崿F(xiàn)電力企業(yè)生產(chǎn)運營和電力配送的優(yōu)化和調(diào)整，提升電力資源的分配管理效率，從而規(guī)避電力資源生產(chǎn)和配送中的風(fēng)險因素，減輕電力企業(yè)工作人員的生產(chǎn)運營壓力，推動企業(yè)健康、長期、穩(wěn)定發(fā)展。智能配電網(wǎng)的穩(wěn)定運行依賴于“互聯(lián)網(wǎng)+”運維技術(shù)，同時該技術(shù)的進步和發(fā)展助力于電力企業(yè)突破傳統(tǒng)生產(chǎn)運營模式的限制。對當代電力企業(yè)而言，在5G 時代到來之際用好“互聯(lián)網(wǎng)+”運維技術(shù)，是順應(yīng)市場發(fā)展、滿足生產(chǎn)生活所需電力資源、響應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。圖1 為智能配電網(wǎng)示意圖。

圖1 智能配電網(wǎng)

1.1 信息采集技術(shù)

配電網(wǎng)在運行過程中經(jīng)常會因各種人為因素或客觀因素而出現(xiàn)故障，從而影響配電網(wǎng)的有效運轉(zhuǎn)和電力資源的有效生產(chǎn)、分配以及輸送，造成人力、資金、資源的損耗。該背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+”信息采集技術(shù)能夠借助互聯(lián)網(wǎng)和5G 萬物互聯(lián)的優(yōu)勢，高效采集配電網(wǎng)運行產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)，便于運維人員分析故障產(chǎn)生的原因和位置，從而設(shè)計排除故障的最合理方案。要想實現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化運維，需要用好信息采集元件，如各類傳感器和互感器等，將其安裝在發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備及終端檢測設(shè)備等位置，夠采集電流值和電壓值等配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，并以信息代碼的形式上傳中央管理系統(tǒng)平臺，以便配電網(wǎng)運維人員使用。運維人員在應(yīng)用信息采集技術(shù)時，應(yīng)準確了解設(shè)備的出廠設(shè)置、功能、屬性以及數(shù)據(jù)控制和管理模塊的運行模式，避免錯誤使用信息數(shù)據(jù)。

1.2 故障定位技術(shù)

通過故障定位技術(shù)能夠采集配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，并將其傳輸和存儲在指定位置，根據(jù)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時間和采集到異常數(shù)據(jù)的互感器安裝位置，綜合確定故障內(nèi)容、故障位置、故障成因以及故障影響范圍。正常情況下，智能配電網(wǎng)的運行頻率是50 Hz，正弦波的一個周期為20 ms，可以將正弦波的一個周期分成80 個點位，每個點位間隔在250 μs 左右[1]。智能配電網(wǎng)按照250 μs 的間隔進行定期切斷處理，系統(tǒng)按照該頻率定期采集配電網(wǎng)運行信息，并將信息存儲在指定位置等待分析和處理[2]。中央管理系統(tǒng)平臺對采集的數(shù)據(jù)進行分析。對于符合規(guī)定要求的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會將其發(fā)送到相應(yīng)的模塊進行存儲。對于有異常的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會向運維人員發(fā)出預(yù)警，并對其進行深入剖析。智能配電網(wǎng)中央管理系統(tǒng)具有自主分析和定位故障的功能模塊，能夠結(jié)合異常數(shù)據(jù)生成故障報告書，向運維人員提供故障是否需要維修、不維修會對配電網(wǎng)造成怎樣的影響、系統(tǒng)目前是否處于正常運行狀態(tài)等描述和建議，進而輔助運維人員更全面地掌握配電網(wǎng)設(shè)備的生產(chǎn)運行狀態(tài)。運維中央管理平臺如圖2 所示。

圖2 運維中央管理平臺

1.3 數(shù)據(jù)共享技術(shù)

共享是“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的優(yōu)勢之一。數(shù)據(jù)共享技術(shù)在智能配電網(wǎng)運維中承擔(dān)協(xié)調(diào)各部門和各階層人員工作的責(zé)任，是綜合利用和分配人力資源的關(guān)鍵。智能配電網(wǎng)中，通過信息采集技術(shù)采集的配電網(wǎng)各設(shè)備運行信息，可以輔助運維人員開展運維工作，也可以通過數(shù)據(jù)共享技術(shù)一鍵分享給一線技術(shù)人員、運維專家，為配電網(wǎng)的日常運行管理和技術(shù)難題攻克工作的有效開展奠定基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)運行過程中，數(shù)據(jù)共享技術(shù)的應(yīng)用具有以下優(yōu)點：一是有利于電力企業(yè)運維人員綜合考慮智能配電網(wǎng)的疑難問題，梳理配電網(wǎng)設(shè)備的長期運行狀態(tài)，制定科學(xué)有效的應(yīng)急運維處理處置方案；二是有利于專家針對具體案例分析智能配電網(wǎng)疑難雜癥，分享運維經(jīng)驗，加快定位、診斷和處理故障的效率；三是有利于一線工作人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和經(jīng)驗分享。數(shù)據(jù)共享技術(shù)是滿足當前電力企業(yè)智能配電網(wǎng)運維需求的重要技術(shù)基礎(chǔ)，可提升跨部門信息交流的效率，為技術(shù)突破與技術(shù)問題解決明確目標。

1.4 深度學(xué)習(xí)技術(shù)

深度學(xué)習(xí)技術(shù)展現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)時代信息技術(shù)強大的學(xué)習(xí)能力。在大量數(shù)據(jù)的支持下，通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以不斷提升配電網(wǎng)系統(tǒng)對異常數(shù)據(jù)識別、故障定位隔離及自動恢復(fù)非故障停電等操作的有效性，擺脫有限人力的約束，提升智能配電網(wǎng)的運行可靠性。深度學(xué)習(xí)技術(shù)結(jié)合智能配電網(wǎng)信息采集技術(shù)，不僅可以采集電力設(shè)備的電流值和電壓值等常規(guī)參數(shù)，還可以采集運行噪聲、運行振動、環(huán)境溫度、運行維度以及跳閘次數(shù)等配電網(wǎng)運行參數(shù)。深度學(xué)習(xí)技術(shù)結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可以對智能配電網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)進行建模，通過不斷將采集的常規(guī)參數(shù)和運行參數(shù)與模型進行比對，能夠識別異常數(shù)據(jù)，從而分析異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的根源，實現(xiàn)對智能配電網(wǎng)運行的自動化控制，提升配電網(wǎng)的安全性。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”智能配電網(wǎng)運維技術(shù)應(yīng)用策略

2.1 電壓運維策略

在多種類型能源并網(wǎng)發(fā)電的時代背景下，維持電壓穩(wěn)定是智能配電網(wǎng)面臨的運維技術(shù)應(yīng)用要點之一。風(fēng)電、光電、水電等不同能源有不同的發(fā)電規(guī)律，不同類型的能源進行并網(wǎng)發(fā)電時，維持電壓穩(wěn)定是最需要解決的問題。以分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電為例，配電網(wǎng)絡(luò)在節(jié)假日經(jīng)常出現(xiàn)局部地區(qū)下網(wǎng)潮流變輕、倒送、電壓升高以及電壓越限等情況，影響配電網(wǎng)的有效運行和配電網(wǎng)系統(tǒng)以及電力設(shè)備的安全。多種新能源并網(wǎng)發(fā)電中的電壓穩(wěn)定性受多重因素影響，單靠人力調(diào)節(jié)很難適應(yīng)電網(wǎng)運行的實時變化。該背景下，采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合的方式，能夠?qū)夥⑺?、風(fēng)電上網(wǎng)形成的系統(tǒng)電壓進行適應(yīng)性調(diào)節(jié)，減輕不同源荷特性電壓對配電網(wǎng)的影響，減少電容器和電抗器等保護設(shè)備的動作次數(shù)，從而提升配電網(wǎng)的智能性和安全性。

2.2 負荷運維策略

不同能源并網(wǎng)發(fā)電填補了單一能源發(fā)電的不足，但也導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)電峰谷值出現(xiàn)落差大的情況。同時，由于普通用戶和大用戶的時段性用電，嚴重影響電力企業(yè)配電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行。削峰填谷措施不僅需要依靠彈性電價引導(dǎo)用戶在新能源大力發(fā)電時用電，避免光電和風(fēng)電被棄，還需要智能配電網(wǎng)進行負荷調(diào)節(jié)，結(jié)合儲能技術(shù)，提升調(diào)度的有效性[3-5]。智能配電網(wǎng)的負荷調(diào)節(jié)需要與新能源的大力發(fā)電時段相符合，從而降低新能源并網(wǎng)發(fā)電造成的波動影響，減少電網(wǎng)的調(diào)峰難度和調(diào)峰壓力，提高配電網(wǎng)設(shè)備的利用率和安全系數(shù)，減少電力企業(yè)在配電網(wǎng)容量升級和設(shè)備維修更換方面的成本投資。

2.3 設(shè)備運維策略

配電網(wǎng)發(fā)電和配電過程必然出現(xiàn)各類電力設(shè)備的磨損，長時間運行會提升設(shè)備故障的概率。在多種新能源并網(wǎng)發(fā)電的情況下，電壓波動和負荷波動情況比單一能源發(fā)電更大，設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性也相應(yīng)提高。將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)應(yīng)用于智能配電網(wǎng)的運維工作，不僅可以降低設(shè)備故障風(fēng)險，還可以提高設(shè)備輕微故障的發(fā)現(xiàn)概率，從而輔助運維人員及時排除故障并調(diào)節(jié)配電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)，提升電力設(shè)備的運維效果。

2.4 人員運維規(guī)范

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)不僅可以采集配電網(wǎng)設(shè)備在運行期間生成的數(shù)據(jù)，還可以記錄運維人員查看、檢驗、處理故障的動作數(shù)據(jù)，以便用于判斷運維工作開展的正確性和可靠性，規(guī)范運維人員的運維操作。配電網(wǎng)設(shè)備附近的視頻監(jiān)控攝像頭是規(guī)范運維人員運維作業(yè)的重要技術(shù)設(shè)備，可以拍攝并記錄運維人員的作業(yè)過程。通過“深度學(xué)習(xí)+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”算法分析識別視頻內(nèi)容，能夠判斷運維人員是否存在不恰當和不合理的運維動作，并及時提醒運維人員，從而降低人為因素對運維工作效率的影響。

3 結(jié) 論

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代信息技術(shù)與電力產(chǎn)業(yè)配電網(wǎng)結(jié)合誕生智能配電網(wǎng)，具有自動化調(diào)節(jié)電壓、負荷，自動化識別異常數(shù)據(jù)、設(shè)備故障，輔助配電網(wǎng)運維人員開展高效運維工作的能力。文章從信息采集、故障定位、數(shù)據(jù)共享以及深度學(xué)習(xí)4 個方面分析了智能配電網(wǎng)運維技術(shù)，探討了電壓、負荷、設(shè)備以及人工作業(yè)領(lǐng)域的運維技術(shù)應(yīng)用策略，認為人工智能是智能配電網(wǎng)進一步發(fā)展的關(guān)鍵，是提升配電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行以及高效運維的技術(shù)基礎(chǔ)。