基于物聯網的電網調度信息全局監控方法研究

蔡飄逸

摘 要：社會經濟與科技的發展，推動了我國電力領域的蓬勃發展。電網和電力通信技術本身的不斷發展和外部環境變化，使得其對電力有效調度的要求越來越高。相關的電網調度信息全局監控方式也在面臨全新的挑戰。電網調度信息監控過程首先需要對電網的傳輸負載信息進行調度，即建立電網調度控制模型，在此基礎上結合網絡控制技術和通信技術提高電網調度信息全局監控能力。可以說，研究有效的電網調度信息監控方法在促進電力的優化供應和自適應控制方面具有重要意義。本文就基于物聯網的電網調度信息全局監控方法展開探討。

關鍵詞：物聯網;電網調度信息;全局監控

引言

在電力產業迅猛發展的當下，電網調度工作的質量問題一直是電力企業乃至社會各界所關注的熱典性話題。物聯網是在射頻識別技術上發展起來的新型信息技術，目前已開始在電網調度中的推廣應用。

1物聯網的技術體系架構

1.1感知層

感知層用來感知和識別物體，收集基礎設備的狀態信息。通過安裝在基礎單元的控制器、傳感器收集信息如溫度、濕度、用電量等動態信息以及地理位置、設備型號等靜態信息，再通過射頻識別（RFID、激光掃描、紅外感應等方式交付給網絡層。有別于傳統應用場景，應用在智能電網中的傳感器要適應復雜電磁環境，對于安裝在架空線路上的部分還需承受雨淋、冰凍、暴曬等惡劣自然條件。

1.2應用層

應用層是將物聯網技術、行業專業領域技術充分結合，以實現廣泛智能化應用的解決方案集合。通過應用層，物聯網最終實現信息技術、行業專業技術的深度融合。應用層位于最上層，也是物聯網應用的最終目的。它由各種服務器組成，其主要功能包括對采集數據的匯集、轉換、分析，以及用戶層呈現的適配和事件觸發等。基于物聯網，有著為數眾多的智能電網的應用，包括數字化運營調控方面的用電信息采集、電能優化分配自動化等，精益化資產管理方面的設備狀態監測、設備運行預警等，企業資源管理方面的供應商管理庫存（VMI）感知、智能化信息運維監控等。

1.3網絡層

網絡層負責準確、及時地送達感知層收集的信息。網絡層的主體是現有的電力通信網，對于用電網、線路狀態等敏感信息都應該通過電力內部通信網解決，非敏感信息可借由社會公網傳遞。物聯網技術的應用會使通信數據量大幅增長，原有電力專網需進行硬件升級，滿足帶寬要求。在智能電網中，物聯網的傳輸手段更加豐富，包括光纖骨干網、電力載波通信、微波通信等。

2基于物聯網的電網調度信息全局監控方法

2.1電網調度數據管理

物聯網技術對電網調度數據管理具體涵蓋了調度管理數據、調度計劃數據、安全校核數據與生產監控數據管理等幾方面內容。參照業務地域劃分情況的差異性，一般是對生產管理和生產控制兩大區域的數據進行管理。調度管理數據針對設備的基本參數、額定參數與氣象信息的調整，除了調整電氣設備參數信息以外，也要對電力生產、計劃、營運等數據進行調整、監督與管控;調度計劃數據管理涵蓋了發電用電規劃、水庫調整規劃、電力營銷規劃、電力負荷重點調整規劃、水文預報數據等;安全校核數據具體涵蓋了以下幾方面內容：對電網系統電壓值的監測、對電壓失穩率進行測算、靜態性失穩故障和暫時性失穩故障調整情況的監督與管理等，借此方式維護與提升電網系統運行的安穩性;生產監控數據具體是對電網過往數據、電量數據等進行監管，進而強化電力資源配送的安全性。

2.2電力業務數據管理

物聯網技術能夠對電力信息系統進行全面的監控調度，包括生產、銷售、運行等，調度是電力生產的核心，涉及了電力生產、電力規劃、電力設施建設、電力營銷、安全監控與應急處理等多個方面，通過對這些業務數據的實時監測管理，并進行及時的調度，能夠有效提高電力企業安全管理質量，確保電網系統運行的安全性與可靠性，滿足用戶用電需求。電力負荷是電力調度中重要的依據，電力負荷預測運算往往比較復雜，要考慮到天氣、濕度等多方面的因素，本文采用改進決策樹預測算法進行數據的離散化，進而對參數進行訓練，設某區域一天用電負荷為Pi，則電力負荷變化率Vn定義式為：Vn=（Pn-Pn-1）/Pn-1×100%。

2.3數據加工

電網系統覆蓋范疇的廣泛性以及電氣設備設施數目的龐大性，是電網系統數據累積量日益攀升的內在原因之一，在實踐中很多技術人員發現多數電網系統中匯聚了過多的過往數據信息，其最大的作用是將最近幾年中電網系統運行狀況呈現出來。但是數據信息的龐大化以及數據結構的繁雜性，外加數據信息零散性相對較大，均會對電網調度目標的達成造成干擾，此時為了確保電網調度工作質量，一般需要進行深度加工和解析，同時將具有實用價值的信息有效檢索出來，其對電網系統運轉規劃和調度方案編制的合理性產生的影響是極為深遠的。物聯網技術在電網系統內相關數據信息加工處理方面的應用，合理性是極為顯著的，有效地收集了累積下來的過往信息與現實數據資源，并進行相應篩選，數據利用率將會有大幅度提升。

2.4電網調度的全局監控輸出

采用ZigBee組網協議進行電網調度信息監控的組網設計，構建電網調度信息的輸出模型，可將其描述為：

其中，J表示電網調度運維數據的統計特征量;f和v分別表示電網調度信息的交流頻率和直流電壓自信息。假設利用容量優化估計方法所得到電網調度信息的負載為α，當電力網絡系統達到穩態時，采用虛擬同步監測的方法進行電網調度信息的優化融合和自適應控制，根據電網調度信息的大數據采樣和融合結果實現電網調度的全局監控，得到電網調度信息的全局監控輸出為：

綜上分析，實現了對電網調度信息的全局監控，可監控電網中的直流電壓諧波與波動等指標，保證電網調度過程的有效運行。

結語

電力系統的調度監控對電網的運行效率與建設管理具有重要的作用，也是電力企業能源生產的重要環節。在建立電網調度控制模型的基礎上，結合網絡控制技術和通信技術進行電網調度監控設計，有利于提高電網調度信息全局監控能力。

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