葉淑君 徐濤

摘要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體應(yīng)用，對(duì)中國電力行業(yè)改革、信息化革命具有重大意義。本文從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā)，對(duì)其在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探索，對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的發(fā)展和挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);調(diào)度自動(dòng)化;應(yīng)用

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

1.1 什么是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

要理解泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已是一個(gè)廣泛成熟的技術(shù)，是指通過各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。在電力系統(tǒng)中可以理解為通過各種傳感器、自動(dòng)化裝置或技術(shù)手段對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、各類人員及其所在的環(huán)境等進(jìn)行識(shí)別、感知、互聯(lián)和控制或警示的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而“泛在”，則是要將傳統(tǒng)電力發(fā)、輸、供、配、用所涉及的所有環(huán)節(jié)全部信息化，就是圍繞電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用人工智能、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)、先進(jìn)高速的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)和人機(jī)交互，從而衍生出基于通信技術(shù)的全業(yè)務(wù)感知的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活等特征，包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層四層結(jié)構(gòu)。

1.2 為什么要建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

一直以來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在智能電網(wǎng)的建設(shè)中廣泛應(yīng)用，信息化水平也不斷提升。經(jīng)過多年來D5000主網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、D5200配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，以及近年調(diào)控云系統(tǒng)等的建設(shè)升級(jí)與主配網(wǎng)變電設(shè)施的智能化改造，國網(wǎng)公司目前已在各級(jí)調(diào)度形成了相當(dāng)具有規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，接入系統(tǒng)的終端設(shè)備數(shù)以億計(jì)，輸電網(wǎng)設(shè)備基本做到可觀、可控、能控、在控。配網(wǎng)改造如火如荼地進(jìn)行中，配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋率節(jié)節(jié)攀升，各種在線監(jiān)測(cè)，智能統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)比比皆是。

雖然在高電壓等級(jí)遠(yuǎn)距離傳輸、供電可靠性和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等技術(shù)水平層面，國家電網(wǎng)公司早已走在世界領(lǐng)先水平，但作為位居世界五百強(qiáng)前列的行業(yè)領(lǐng)頭羊，國網(wǎng)電網(wǎng)公司要在電力改革中取得成功，就必須要能夠拿出可以代表整個(gè)行業(yè)發(fā)展方向的可行技術(shù)方案，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，一方面要探索可向海外輸出的成熟可復(fù)制的技術(shù)方案，一方面要提升用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)良好的的互動(dòng)、獲得更多的參與以及認(rèn)同。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出使得傳統(tǒng)電力行業(yè)走向數(shù)字化的發(fā)展道路，構(gòu)建出與物理世界實(shí)時(shí)、完整映射的數(shù)字世界，并且利用這些數(shù)字創(chuàng)造無限的價(jià)值。同時(shí)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)本身，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的全過程動(dòng)態(tài)感知，打造自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)。與承載電力流的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)不同，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)更多的是承載了電力行業(yè)的數(shù)據(jù)流，將傳統(tǒng)電力行業(yè)的各環(huán)節(jié)結(jié)合“大云物移智”等通信新技術(shù)，開拓新的消費(fèi)業(yè)務(wù)需求與對(duì)外客戶服務(wù)場(chǎng)景，兩者相輔相成融合發(fā)展，形成強(qiáng)大的價(jià)值創(chuàng)造平臺(tái)，促使能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”，最終實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)感知

2.1.1 新型終端設(shè)備的研發(fā)

要實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的精細(xì)化調(diào)控，對(duì)海量的智能終端的有效監(jiān)控是關(guān)鍵，這就要求泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)施的全過程全覆蓋的感知能力。國家大力推動(dòng)新能源建設(shè)，分布式電源的并網(wǎng)，使得傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨更多的挑戰(zhàn)，不僅增加了電氣設(shè)備的復(fù)雜性，也增加了量測(cè)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。因此，對(duì)于處在感知層終端設(shè)備而言，未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的終端設(shè)備必須朝向高度集成化的方向發(fā)展，以最小的體量實(shí)現(xiàn)最多的目標(biāo)任務(wù)。新型的終端設(shè)備的研發(fā)必須考慮全電力行業(yè)背景的兼容，如設(shè)備尺寸、部署環(huán)境、電磁兼容等，以應(yīng)對(duì)不同的運(yùn)行工況和匹配不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

2.1.2 設(shè)備識(shí)別與數(shù)據(jù)規(guī)范

利用無線射頻技術(shù)，基于設(shè)備唯一身份標(biāo)識(shí)ID，進(jìn)行設(shè)備的各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，如規(guī)劃、出庫、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、退役的全過程資產(chǎn)管理。構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)庫，利用電子標(biāo)簽、二維碼等手段，關(guān)聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與平臺(tái)，基于現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)終端或智能穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的智能獲取，快速調(diào)閱設(shè)備參數(shù)、缺陷記錄、隱患記錄、故障記錄、巡檢記錄等信息。通過對(duì)掃碼終端登錄賬號(hào)的權(quán)限設(shè)置區(qū)分各類人員的權(quán)限與業(yè)務(wù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。通過圖像智能識(shí)別和語音識(shí)別技術(shù)，提升信息交互的效率。打通各系統(tǒng)平臺(tái)間的壁壘，建立數(shù)據(jù)同步及流轉(zhuǎn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)共享及規(guī)范獲取，亦可減輕基層人員重復(fù)維護(hù)的工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

2.1.3 無線采集技術(shù)應(yīng)用

無線寬帶通信技術(shù)可以很好的解決“最后一公里接入問題”，作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，加快建設(shè)無線專網(wǎng)能夠有效地降低建設(shè)成本，提高數(shù)據(jù)采集覆蓋率。同時(shí)，電力無線專網(wǎng)的建設(shè)能夠?yàn)橐苿?dòng)互聯(lián)技術(shù)融入電網(wǎng)管理提供條件，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和傳輸網(wǎng)絡(luò)，與新型的終端設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息的全面捕捉、實(shí)時(shí)傳輸、問題記錄，通過采集系統(tǒng)進(jìn)行在線分析和精準(zhǔn)定位，加快問題處理效率，體現(xiàn)出無線采集技術(shù)便捷化、高效率的特征。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與預(yù)警

基于電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)、用戶側(cè)的用能數(shù)據(jù)、以及其他能源系統(tǒng)運(yùn)行的大數(shù)據(jù)，搭建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理平臺(tái)，規(guī)范數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。并基于數(shù)據(jù)中心結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的技術(shù)手段，建立高精度、細(xì)粒度的分析預(yù)測(cè)模型，或建立不同電力用戶的用電行為庫和用戶肖像庫等大數(shù)據(jù)應(yīng)用，以此豐富電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)手段，制定綜合能源協(xié)同運(yùn)行方案、優(yōu)化用戶側(cè)的用電方案等。另外，通過建立人工智能引擎和AI學(xué)習(xí)，自動(dòng)分類真實(shí)故障數(shù)據(jù)和系統(tǒng)擾動(dòng)數(shù)據(jù)，一方面能夠及時(shí)開展故障研判，另一方面能夠提高系統(tǒng)的容錯(cuò)功能。

2.3 應(yīng)用場(chǎng)景

2.3.1 電網(wǎng)模型的源端維護(hù)和全局共享

受限于電網(wǎng)規(guī)模和各級(jí)調(diào)度的分工協(xié)同，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的拓?fù)淠Ｐ驮谑褂弥型捎媒啤⒛M的邊界條件。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的引入，使得模型數(shù)據(jù)的源端維護(hù)和全局共享得以實(shí)現(xiàn)，各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)可以使用同一張電網(wǎng)模型，能夠更加精準(zhǔn)的將電網(wǎng)拓?fù)滢D(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，這在拓?fù)浞治?、潮流?jì)算、繼保整定等專業(yè)的應(yīng)用上具有更加實(shí)用化的意義。

2.3.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測(cè)

基于大數(shù)據(jù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和方法已被用來解決各種各樣難以用普通數(shù)學(xué)規(guī)則解決的問題。而隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展，源網(wǎng)荷儲(chǔ)的復(fù)雜性的增加，用一個(gè)確切的數(shù)學(xué)模型來建立負(fù)荷預(yù)測(cè)機(jī)制已經(jīng)越來越困難。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法，進(jìn)行短期和中長期的負(fù)荷預(yù)測(cè)，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定方面能夠起到至關(guān)重要的作用。

3 結(jié)束語

為了滿足國家電力部門智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略要求，在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)新應(yīng)用，建設(shè)完善電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，不斷提高電網(wǎng)調(diào)度的完整性，最大限度地提高電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。未來，通過社會(huì)各方的密切合作，通過理論創(chuàng)新、技術(shù)研究和模式變革，終將實(shí)現(xiàn)建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)這一目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] ?鹿婷婷，李志崢.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（06）

（作者單位：國網(wǎng)浙江象山縣供電有限公司）