王順仁

（昭通供電局，云南 昭通 657000）

智能配電網信息集成技術研究

王順仁

（昭通供電局，云南 昭通 657000）

隨著我國電網規(guī)模的進一步擴大，電網信息管理逐漸成為電力企業(yè)關注的焦點。傳統(tǒng)人工配網體系已不能滿足電網的發(fā)展要求。本文以智能配網為出發(fā)點，提出了智能配網的五層分層架構，并對智能配網的系統(tǒng)模塊進行了詳細分析，最后提出了一套基于企業(yè)服務總線的信息集成策略。

智能配網；信息集成；企業(yè)服務總線

近年來，隨著城市化和工業(yè)化進程的不斷推進，社會對電力能源的需求量不斷增大，電網規(guī)模進一步擴大。各種分布式能源如太陽能、風電等也開始進入電網，隨之而來的是急劇增長的電網信息和數(shù)據(jù)，錯綜復雜的電網結構也給配網工作提出了更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于人工管理的配網系統(tǒng)已不能滿足社會的發(fā)展要求，而且成為電網規(guī)模進一步擴大的重大阻礙。因此，為了提高配網質量和效率，必須建立配網信息集成的綜合管理系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)智能化電網管理。本文提出了一套配網信息集成策略，對于智能電網的建設具有一定的現(xiàn)實意義。

1 智能配網概述

國外發(fā)達國家自20世紀70年代起就開始了配電自動化技術的研究，并逐步在電網中實踐應用。為了協(xié)調經濟發(fā)展，以美國和歐盟為代表的西方國家首先提出了“智能電網”的概念。近年來，國外智能電網的研究和應用大有向用戶需求側傾斜的傾向，并開展了一系列智能化探索，取得了很好的效果。在國內，經過了數(shù)字電力系統(tǒng)、數(shù)字化電網和配電自動化三個階段后，我國也逐步開展了智能電網的研究。2009年國家電網公司提出了“堅強智能電網”的概念，預示著我國的電網正朝著堅強可靠、經濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網發(fā)展。

與傳統(tǒng)的配電網相比 , 智能配網具有自愈能力強、安全性能好、電能質量高、可接入量大、資產利用率高、支持用戶互動、配電可視化和配電管理信息化等明顯特征。智能配網的實現(xiàn)需要以各種現(xiàn)代化高科技作為支持，我國要實現(xiàn)更高程度的智能配網系統(tǒng)，必須首先發(fā)展信息化技術、自動化技術、互動化技術和信息融合技術。

2 智能配網體系設計

2.1 總體框架

智能電網要實現(xiàn)智能化控制和管理，因此比傳統(tǒng)的配電網有更高的要求，需要按功能進行層次劃分。本文將智能配電網總體框架分為采集層、傳輸層、集成層、優(yōu)化層和展現(xiàn)層，如圖1所示。

圖1 智能電網層次架構

2.1.1 采集層

采集層又稱為數(shù)據(jù)采集層，它是獲取電網各種數(shù)據(jù)信息的基礎層次。采集層中分布了大量的智能設備，例如智能傳感器、自動化儀表等，可以對電網的實時運行信息、計量信息以及天氣信息等數(shù)據(jù)進行實時采集。采集層采集到的所有信息都是由配電網終端設備向上位機傳輸?shù)?，上位機主要是指電網系統(tǒng)控制中心。

2.1.2 傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞接泻芏啵绻饫w光纜、調制載波、有線電纜、無線WIFI等?？紤]到配電網的現(xiàn)場條件較為惡劣，而且分布范圍很廣，根據(jù)這些特點，為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托剩悄茈娋W的傳輸層不宜采用單一通信方式，而應選擇多種通信方式相結合的方案。參照IEC 61850通信標準，同時考慮到各種通信方式自身的特點，光纖通信由于高效可靠、保密性能好、抗干擾能力強、帶寬充足、傳輸距離遠等優(yōu)點，成為智能電網傳輸層通信系統(tǒng)的首選。而光纖通信中又以工業(yè)以太網技術最為成熟，應用也最為廣泛，因此滿足智能電網的通信要求。

2.1.3 集成層

集成層又稱為數(shù)據(jù)集成層，它是智能電網所有數(shù)據(jù)的匯聚點，具體包括資產管理信息、GIS數(shù)據(jù)、電網、實時狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等。集成層由于與數(shù)據(jù)存儲和處理有直接的關聯(lián)，因此必須建立標準化的配電網統(tǒng)一模型，以實現(xiàn)信息共享。

2.1.4 優(yōu)化層

優(yōu)化層的作用主要是進行數(shù)據(jù)分析，以期對現(xiàn)有的智能電網系統(tǒng)進行優(yōu)化。優(yōu)化層的實現(xiàn)是以配網信息集成平臺為基礎的。在信息集成平臺中，優(yōu)化層可以根據(jù)具體要求完成數(shù)據(jù)檢索和分析，用于系統(tǒng)的優(yōu)化分析，并協(xié)調其它模塊進行有關數(shù)據(jù)處理的任務。

2.1.5 展現(xiàn)層

展現(xiàn)層是電網系統(tǒng)管理人員直接操作的層面，它必須具備友好的人機交互界面，管理人員不但可以實時監(jiān)控配電網的實時運行狀態(tài)，還能根據(jù)電網的實時狀態(tài)進行遠程操控。為了提高人機交互界面的友好性，展現(xiàn)層是通過二維和三維等形式對電網中的設備、節(jié)點、狀態(tài)和監(jiān)測數(shù)據(jù)等對象進行展示的。展現(xiàn)層涉及到圖像處理和可視化技術等關鍵技術的應用。

2.2 功能模塊設計

目前配電網管理領域中已存在配電管理系統(tǒng)和配電自動化系統(tǒng)等比較智能化的管理工具，這些管理方式與智能電網的理念有一些相似之處，但智能電網更關注用戶側的管理，它的目標在于為管理人員提供一個更加智能化的高級應用管理平臺，以實現(xiàn)全網的統(tǒng)一管理。本文將系統(tǒng)的功能模塊劃分為六個部分，即通信管理系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)、智能饋線系統(tǒng)，資產管理系統(tǒng)、調控管理系統(tǒng)、能源接入系統(tǒng)。以上六個系統(tǒng)都集成在智能配網綜合管理平臺中進行統(tǒng)一的管理。

智能配網綜合管理平臺是智能電網的核心部分，它包含了一個標準化的全網統(tǒng)一模型，可以對各應用系統(tǒng)進行統(tǒng)一的管理和配置，在該平臺上，用戶可以很方便地進行電網監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集、資產管理等操作，為了進一步提高系統(tǒng)的智能化程度，還集成了優(yōu)化的智能決策算法。本平臺采用面向服務的架構體系，實現(xiàn)配電網的信息集成和應用集成。

通信管理系統(tǒng)可以對本電網中各終端設備的通信進行統(tǒng)一管理，其通信方式綜合運行了有線和無線兩種方案，以方便構建配電網統(tǒng)一通信架構。需求管理系統(tǒng)是智能電網最具特色的技術成分，因為它可以讓管理人員把更多的注意力集中在需求側，實現(xiàn)了用戶和配網的雙向信息傳輸。智能饋線系統(tǒng)的作用是通過監(jiān)視電網運行狀態(tài)來控制各種計量設備，從而保證供電的質量和可靠性。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子模塊、遠程操控子模塊和故障處理子模塊三部分組成。資產管理系統(tǒng)的理論基礎是可靠性理論，它的目標是使資產消耗降低到最低的水平。由于我國電網模塊越來越大，新老設備更替量也大，因此資產管理具有十分重要的現(xiàn)實意義。調控管理系統(tǒng)是以配電自動化系統(tǒng)為基礎的，它可以完成對配電網的統(tǒng)一調控，是提高智能配網智能化的重要部分。能源接入系統(tǒng)是為了對接分布式發(fā)電網絡而設計的，它不但可以實現(xiàn)能源的接入，還能實現(xiàn)微網儲能，并集成了高效的控制方案。

2.3 基于企業(yè)服務總線的信息集成

一般來說，傳統(tǒng)的配電控制系統(tǒng)在兩個生產控制區(qū)和管理信息區(qū)之間是相互隔離的，各功能子系統(tǒng)也不能很好地進行信息共享。在智能電網中，構建了信息一體化管理平臺，子系統(tǒng)間設計了統(tǒng)一工作接口，使配電網內的各子系統(tǒng)可以相互通信，由信息交換中心提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務。平臺采用了基于企業(yè)服務總線的信息集成架構，實現(xiàn)了信息共享體系，為更高層次的業(yè)務集成需求提供了基礎。

3 結語

智能電網是新一代的電網技術，西方發(fā)達國家正在逐步實現(xiàn)智能電網建設。而我國經過多年的探索和發(fā)展，也提出了堅強智能電網的概念。智能配電是智能電網的關鍵環(huán)節(jié)。隨著電子技術、通信技術和自動化技術的發(fā)展，未來的智能配網的體系結構將更加清晰，調度更加安全高效，信息化、自動化、互動化程度也將進一步提升。它使配電網從傳統(tǒng)的供方主導、單向供電、人工管理的運營模式向用戶參與、雙向互動、自動調度的方向轉變，實現(xiàn)了配電網的最優(yōu)運行，使成本降到最低。供電優(yōu)質可靠，成為現(xiàn)代社會經濟發(fā)展的強大保障。同時推動了新能源革命，促進環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展?？傊悄芘渚W的將成為未來配電網的主流。

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