泛在电力物联网在智能配电系统中的应用

泛在电力物联网在智能配电系统中的应用

郑惠敏

国网沁水县供电公司 山西省晋城市

摘要：泛在电力物联网以物联网技术为基础，以传统电力系统为核心，结合5G、大数据、云计算、深度学习及新型传感器等先进技术，构成了一个高效、可靠、实时的能源系统。作为未来能源产业的发展方向，通过人与物之间的互联互通，打造智慧能源综合服务平台，进一步保障电网的可靠与经济运行。基于此，本文主要分析了泛在电力物联网在智能配电系统中的应用。

关键词：泛在电力物联网；电力系统；智能配电系统

引言

在当今的电气化时代，社会经济与科学技术的发展对各行各业的发展起到了有效的推动作用，其中电力行业的发展十分可观。但是，当今的电力行业智能配电系统依然在自动化和信息化方面存在着不足。将泛在电力物联网技术应用于智能配电系统，将有效弥补其存在的不足，利用先进技术为智能配电系统的发展提供动力，进一步提升我国电力行业的发展。

1 泛在电力物联网概述

1.1 概念

泛在电力物联网是指电力系统发、输、变、配、用全过程中各个环节之间所涉及的企业、设备与人员之间的实时互联与动态交互。泛在电力物联网具备网络与控制双重属性，具有实时性、高效性、可靠性及包容性等优点。其本质上是物联网技术、大数据、云计算、人工智能等信息技术与电力技术的结合，可以将其视作能源互联网中信息物理系统的升级与扩展，主要由传感器等数据采集设备、计算机等计算设备和变压器等物理设备组成，将信息的采集传输、数据的计算处理及设备的控制决策等先进技术深度融入到电力相关设备等实体物理系统中，实现电力系统中人与物的互联与交互。

1.2 电力行业中物联网的概念

（1） 电力物联网

在我国电力行业人才的不断努力下，我国的电力行业与物联网结合技术有了质的提升。物联网技术能够帮助工作人员感知基础电网，实现电力系统的有效控制。物联网能够让人、物之间产生联系，在不同的位置提供不同的作用，形成控制网，用以联系物体、人员的关系，实现实体互动和互助，实现高度协同与集体控制^[1]。

（2）泛在电力物联网

2018 年发布的《泛在电力物联网建设大纲》提出电力物联网的概念，即任何地点、任何人、任何物、任何时间都可以进行连接和交互，也称：“泛在电力物联网就是电力行业的具体表现。”物联网使人与物、物与物之间具有较高的感知能力和交互能力，共享数据，产生互联。

13泛在电力物联网的特点

（1）通信灵活，信息的融合度较高

电力系统的运行监控和运行调度要求信息快速准确实时传递，为此，要利用灵活的通信方式和有效的数据融合技术。在电力物联网中信息通过传感器进行传递前泛可以初步压缩采集来的各种信息，以有效防治数据大量冗余，避免数据包丢失及信道拥塞等问题出现。然后在将各种信息传送到基站进行深入处理，最后则将处理后的数据传递到用户终端。对通信设备和传感来说，还可以通过多跳的方式有效实现无线通信，整个通信中主要包含很多条链路。另外，这种方式还能缩短设备之间的通信距离，在一定程度上增加网络的容错性和灵活性。

（2）组网快速且灵活，信息的感知全面

在传感器中，泛可以根据电力行业的具体需求对系统中的各个角落进行直接部署，有效实现全面感知。随着如今无线通信技术的不断发展和进步，无线传感设备可以进行灵活的部署，同时在此基础上通过协作组织的形式将快速组网和通信连接快速建立起来，实现电力系统周围环境的实时感知和各个关键环节的处理。这样的形式对结构复杂且涉及范围广泛的电力系统来说十分重要。比如在相对较为恶劣的海上风电场环境中部署传感器，可以有效监控风电机组，同时还可以使风电机组的故障率得到集大程度的降低，并在此基础上显著提升风电场的经济效益^[2]。

2泛在电力物联网在智能配电系统中的关键技术

2.1 感知层关键技术

相较于输电网，配电网的拓扑结构更为复杂、入网设备更为多样，为了实现有效监测，传感设备必须高度集成化：充分考量尺寸、兼容等因素研发新型设备；重点是底层传感器部署技术的深化。

2.2 网络层关键技术

首先，应该注重底层自组网和核心通信网规划技术的应用，因为配电通信系统中通常承载着大量的业务传输任务，意味着通信系统需要符合很多种的QoS需求。随着通信系统中的接入对象越来越丰富，泛在感知信息的数据量和呈现维度将出现指数式上升趋势。为了有效应对这样的情况，需要让自组网的路由策略变得更加“健壮”。通过这样的方式，可以有效保障底层接入网的控制量和状态量，进而实现海量信息的及时传输。在此过程中，可以通过网络扩充的相关算法，将配网系统和通信系统之间的耦合关系作为基础，并从拓扑概念入手，对信息物理系统（Cyber-PhysicalSystems，CPS）进行协同规划^[3]。

2.3 平台层关键技术

数据融合技术的应用。因为借助于泛在感知所获得的数据有着多源化、异构化和冗余化的特征，所以在进行前置处理的过程中，一定要对数据融合技术加以合理应用，以有效保障数据的准确性、完整性和安全性。其次，应该合理应用数据储存管理技术和数据挖掘分析技术，通过这些技术，实现泛在电力物联网中的海量数据的实时更新与存储。在具体的应用过程中，可以将Hadoop（由Apache 基金会所开发的分布式系统基础架构）平台中的数据压缩法作为基础，通过NoSQL（非关系型的数据库）技术进行实际数据的分布式储存和管理。

2.4 应用层关键技术

在泛在电力物联网这一环境中，电力谐波的注入问题、潮流双向流动问题、电压或者频率加剧等问题十分常见，电力行业需要应用一些新型技术克服这些问题。首先，可以合理利用态势感知技术，借助于对态势的察觉、对态势的理解以及对态势的预测来识别电网运行过程中潜在的风险隐患，并对其进行科学分析和有效处理。

3 泛在电力物联网和智能配电网之间的融合展望

3.1配电网运行状态在线检测与风险评估展望

泛在电力物联网中的通信系统功能十分强大，可以实时感知各个设备实际的运行状况，然后将其特有的数据挖掘能力作为依托，可以在不需要提取电气量、不进行现场人工巡查的基础上快速识别配电系统中潜伏性的异常情况，并精准评估配电网运行过程中面临的风险程度。

3.2主动配电系统固化与综合能源协调运行展望

随着电力行业的不断发展，电网和用户之间的界限越来越模糊，异质能源越来越混杂，并得到了协同应用。在这样的情况下，智能配电网运行的灵活性与自主性需要得到进一步提升。在此过程中，应该将其能够感知到的各种大数据作为基础，以此实现高精密复合分布和预测模型的建立，并通过边缘计算技术提升配电网在不稳定环境中运行的弹性^[4]。

结束语

目前社会对电的依赖性越来越大，同时供电优质性和可靠性以及经济性的要求也逐渐变高，电网的形态在此背景下发生了一定改变，导致最终的供电压力慢慢变大。我国的电力市场正在不断开放，而且在这个过程中输配电的价格不断变低，其电量也在此背景下不断减速，电力业务需要面临十分强烈的市场竞争。将泛在电力物联网应用于智能配电系统，就是将物联网技术作为一项核心技术，并充分吸纳先进的人工智能技术、大数据技术等，促使电力系统运行过程中的每一个环节都可以实现信息与数据的共享。

参考文献

[1]输配电设备泛在电力物联网建设思路与发展趋势[J]. 汪龙根,吴刚. 中国新通信. 2019(22)

[2]面向泛在电力物联网的网源协调关键技术分析[J]. 冯旭阳,李剑锋,武彬,郝晓光,马瑞,金飞,袁成成. 河北电力技术. 2019(06)

[3]基于物联网技术的电网安全过程控制系统[J]. 郑毅,胡杨,姜凯文,肖阳春,谢毅. 集成电路应用. 2020(01)

[4]电力无线专网在泛在电力物联网中的应用[J]. 王哲,赵宏大,朱铭霞,周霞,解相朋,谢宏福,臧必鹏. 中国电力. 2019(12)