泛在電力物聯網在智能配電系統中的應用

谷智偉

（國網吉林省電力有限公司輝南縣供電公司，吉林 通化 135100）

0 引 言

隨著我國電力行業的不斷發展，配電網的規模不斷加大。但是，在信息化時代中，配電網在自動化和信息化水平方面有待進一步提升。將泛在電力物聯網應用于智能配電系統，就是將物聯網技術作為一項核心技術，并充分吸納先進的人工智能技術、大數據技術等，促使電力系統運行過程中的每一個環節都可以實現信息與數據的共享。

1 泛在電力物聯網的相關概念

對于泛在電力物聯網的概念，我國的很多電力企業給出了這樣的解釋：泛在電力物聯網是將源、網以及荷三個層面之中的人、物以及設備等實現充分的連接，并使之達成一種泛在感知，然后通過當今先進可靠的通信技術和信息處理技術，提供、發送以及使用海量的數據，使這些數據在電網的各個運行環節實現共享，最終實現信息流、能量流以及業務流在整個電網中的一體化融合，進一步提升電網價值服務，創造一個更加高效可靠的平臺[1]。

2 泛在電力物聯網的體系架構分析

2.1 感知層

對于泛在電力物聯網而言，感知層相當于神經末梢。感知層的物理形態很多，典型的形態包括電廠站端的各種互感器、集中器、電能表和用戶側的各種智能電器。感知層可以實現對電網全景的感知，其中的決策單元可以在從未有過的廣度和深度方面洞悉整個電網中每一個環節的運行情況，進而為各種類別的高級電力應用打下堅實的基礎。

2.2 網絡層

在泛在電力物聯網中，網絡層可以提供信息的交互通道，有效保障各種類型的業務信息的安全。網絡層的具體實現方式應該根據各種類別信息的實際情況、傳輸距離以及成本等各方面的因素來確定。同時，泛在電力物聯網的網絡層也可以對網絡異常情況作出及時準確的識別、分析、預警和預判，以進一步提升網絡運行的可靠性。

2.3 平臺層

在泛在電力物聯網中，平臺層的主要作用是實時更新整個電網中海量的信息數據，并對這些信息數據進行科學性分析，同時也可以對這些信息數據的共享進行管理。通過平臺層的應用，可以打破傳統配電網運行過程中的信息孤島，并有效解決信息儲存碎片化問題，對于當今電力系統朝著電力與數據兩方面并重轉型、發展都有著極大的幫助[2]。

2.4 應用層

應用層是以全景大數據為基礎，實現各種新型應用平臺的搭建，使所有參與到電力系統之中的參與方之間實現良好的感知與互動。

3 泛在電力物聯網在智能配電系統中的關鍵技術

3.1 應用于感知層的關鍵技術

與傳統的輸電網相比，配電網有著更加復雜的拓撲結構和更加多樣化的入網設備，包括塔桿、電纜、架空線路、隔離開關、配電變壓器、無功補償器和很多其他的附屬設備。配電網可以根據電壓等級進行分類，具體分類情況如表1 所示。

表1 配電網的分類情況

為了有效監測配電網，必須全面提升傳感設備的集成化程度。在此過程中，需要全面考慮傳感設備的尺寸、兼容性等各方面因素，研發出更符合當今配電系統實際需求的新型設備。同時，在感知層技術的應用過程中，應該將底層傳感器的部署技術作為重點，并使之得到進一步的深化。

3.2 應用于網絡層的關鍵技術

因為當今的配電網有著點多面廣的特點，所以如果依然按照傳統點對點形式的通信方法進行設計，將很難將網絡層全面鋪開。在設計網絡層進行的過程中，應該應用有線模式和無線模式兩者互補的方式來實現，同時應該注重落實所有的安全防御工作。

首先，應該注重底層自組網和核心通信網規劃技術的應用，因為配電通信系統中通常承載著大量的業務傳輸任務，意味著通信系統需要符合很多種的QoS需求。隨著通信系統中的接入對象越來越豐富，泛在感知信息的數據量和呈現維度將出現指數式上升趨勢。為了有效應對這樣的情況，需要讓自組網的路由策略變得更加“健壯”。通過這樣的方式，可以有效保障底層接入網的控制量和狀態量，進而實現海量信息的及時傳輸。在此過程中，可以通過網絡擴充的相關算法，將配網系統和通信系統之間的耦合關系作為基礎，并從拓撲概念入手，對信息物理系統（Cyber-Physical Systems，CPS）進行協同規劃。

3.3 應用于平臺層的關鍵技術

數據融合技術的應用。因為借助于泛在感知所獲得的數據有著多源化、異構化和冗余化的特征，所以在進行前置處理的過程中，一定要對數據融合技術加以合理應用，以有效保障數據的準確性、完整性和安全性。其次，應該合理應用數據儲存管理技術和數據挖掘分析技術，通過這些技術，實現泛在電力物聯網中的海量數據的實時更新與存儲。在具體的應用過程中，可以將Hadoop（由Apache 基金會所開發的分布式系統基礎架構）平臺中的數據壓縮法作為基礎，通過NoSQL（非關系型的數據庫）技術進行實際數據的分布式儲存和管理。

3.4 應用于應用層的關鍵技術

在泛在電力物聯網這一環境中，電力諧波的注入問題、潮流雙向流動問題、電壓或者頻率加劇等問題十分常見，電力行業需要應用一些新型技術克服這些問題。首先，可以合理利用態勢感知技術，借助于對態勢的察覺、對態勢的理解以及對態勢的預測來識別電網運行過程中潛在的風險隱患，并對其進行科學分析和有效處理。

4 泛在電力物聯網和智能配電網之間的融合展望

在物聯網技術和電力行業的不斷發展過程中，將泛在電力物聯網和智能配電網實現良好的融合，可以徹底轉變當今配電系統的供電情況。以下的兩個層面是對泛在電力物聯網和智能配電網之間的融合進行的展望。

4.1 層面一：配電網運行狀態在線檢測與風險評估展望

泛在電力物聯網中的通信系統功能十分強大，可以實時感知各個設備實際的運行狀況，然后將其特有的數據挖掘能力作為依托，可以在不需要提取電氣量、不進行現場人工巡查的基礎上快速識別配電系統中潛伏性的異常情況，并精準評估配電網運行過程中面臨的風險程度。

4.2 層面二：主動配電系統固化與綜合能源協調運行展望

隨著電力行業的不斷發展，電網和用戶之間的界限越來越模糊，異質能源越來越混雜，并得到了協同應用。在這樣的情況下，智能配電網運行的靈活性與自主性需要得到進一步提升。在此過程中，應該將其能夠感知到的各種大數據作為基礎，以此實現高精密復合分布和預測模型的建立，并通過邊緣計算技術提升配電網在不穩定環境中運行的彈性。另外，可以應用當今的云計算技術分析各種的異質能源，并使其得到合理利用。

5 結 論

綜上所述，在當今的電氣化時代，社會經濟與科學技術的發展對各行各業的發展起到了有效的推動作用，其中電力行業的發展十分可觀。但是，當今的電力行業智能配電系統依然在自動化和信息化方面存在著不足。將泛在電力物聯網技術應用于智能配電系統，將有效彌補其存在的不足，利用先進技術為智能配電系統的發展提供動力，進一步提升我國電力行業的發展。