徐成 縱兆丹

摘要：經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得我國(guó)科技實(shí)力不斷提升，各行業(yè)的發(fā)展離不開電力行業(yè)的支持。為了更好地滿足人們對(duì)電力生產(chǎn)生活的需求，電力行業(yè)正在逐漸向智能化、電子化和信息化方向發(fā)展，這就對(duì)電力通信技術(shù)提出了更高要求。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的提出，電力通信技術(shù)在我國(guó)電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通信技術(shù)水平也在不斷提升。本文將對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);智能變電站;應(yīng)用

引言

2019年初，國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略，推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”的建設(shè)力度。此時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展也加速了電網(wǎng)設(shè)備智能連接的進(jìn)程。傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)基本具備“四遙”的功能，正朝著無(wú)人變電站的方向發(fā)展[1]。“四遙”功能只能在調(diào)度中心控制斷路器的開斷，且偶爾發(fā)生失誤操作，無(wú)法保證100%的準(zhǔn)確性。隔離開關(guān)的操作，則需要人工來(lái)完成，從而增加了電力檢修人員的工作量?，F(xiàn)場(chǎng)人工操作的方式效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人變電站的要求，且電機(jī)機(jī)構(gòu)的遙控功能無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際，不能體現(xiàn)智能遙控的性能，大幅度制約了變電站智能化的發(fā)展。

1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

a）感知層用于信息數(shù)據(jù)的的收集與處理，主要包括傳感器、現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備、智能業(yè)務(wù)終端、邊緣物聯(lián)代理等設(shè)備。目前需要解決的問(wèn)題包含統(tǒng)一終端標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)跨專業(yè)數(shù)據(jù)同源采集，實(shí)現(xiàn)配電側(cè)、用電側(cè)采集監(jiān)控深度覆蓋，提升終端智能化和邊緣計(jì)算水平。b）網(wǎng)絡(luò)層用于將感知層的信息與數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)的平臺(tái)進(jìn)行處理，用于傳遞數(shù)據(jù)和指令，主要包括接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等幾張網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層重點(diǎn)要解決的問(wèn)題是推進(jìn)電力無(wú)線專網(wǎng)和終端通信建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、深覆蓋和厚覆蓋，提升網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配能力，滿足新興業(yè)務(wù)發(fā)展需要。c）平臺(tái)層主要將感知層采集到的信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，并將處理結(jié)果提供給感知層。平臺(tái)層的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)大平臺(tái)，多場(chǎng)景的架構(gòu)，搭建統(tǒng)一的平臺(tái)，通過(guò)“云霧協(xié)同”架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享以及高速、準(zhǔn)確的處理，支持不同類型應(yīng)用的組合與構(gòu)建。d）應(yīng)用層面根據(jù)不同的應(yīng)用需求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析、處理，實(shí)現(xiàn)不同的功能。目的是為了更好更智慧地支撐核心業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)，為能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)服務(wù)，提升管理水平、拓展業(yè)務(wù)范圍。應(yīng)用層主要對(duì)象包括企業(yè)運(yùn)營(yíng)、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、客戶服務(wù)、新業(yè)務(wù)推進(jìn)等，通過(guò)泛在化、智能化應(yīng)用來(lái)提高企業(yè)智慧化運(yùn)營(yíng)水平、電網(wǎng)效益、客戶服務(wù)水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)上下游貫通、協(xié)同[1]。

2、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能變電站中的應(yīng)用

2.1、區(qū)域電力市場(chǎng)交易

隨著國(guó)內(nèi)分布式能源如分布式風(fēng)電、光伏發(fā)電等各種新能源的分布式發(fā)展，以綠色新能源為主體的分布式能源成為能源交易市場(chǎng)中的重要組成部分。為了提高能源利用率、多渠道擴(kuò)展分布式能源本地消納，分布式能源獲得合法就近售電資質(zhì)，其能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈無(wú)中心、多節(jié)點(diǎn)狀。然而現(xiàn)有能源運(yùn)營(yíng)模式由于具有集中式管理的特點(diǎn)，難以簡(jiǎn)單套用于分布式能源。區(qū)塊鏈技術(shù)具有可追溯性、交易公開、數(shù)據(jù)透明的優(yōu)勢(shì)，其分散化特性與分布式能源的特點(diǎn)相符合。區(qū)塊鏈分布式記賬可用于降低交易成本，追蹤能源來(lái)源，并提高交易效率。具體而言，通過(guò)區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)跟蹤追溯，可以看到用戶通過(guò)哪些環(huán)節(jié)交易、從哪個(gè)電廠購(gòu)了多少電，使用或生產(chǎn)了多少清潔能源，從而為分布式能源市場(chǎng)建立了一個(gè)信任環(huán)境。通過(guò)建立中長(zhǎng)期雙邊交易市場(chǎng)甚至現(xiàn)貨市場(chǎng)，各類分布式能源可以根據(jù)自身特性，在細(xì)分區(qū)域市場(chǎng)內(nèi)獲得更好的收益[2]。

2.2、三維可視化綜合平臺(tái)設(shè)計(jì)

三維可視化綜合平臺(tái)設(shè)計(jì)有效地展現(xiàn)了三維可視化技術(shù)的模型繪制能力和系統(tǒng)整合能力，以下對(duì)三維可視化綜合體系的構(gòu)成進(jìn)行介紹：在三維可視化技術(shù)的支持下，三維可視化綜合體系將借助三維模型和LUA引擎，實(shí)現(xiàn)三維全景展示、數(shù)據(jù)的智能分析、數(shù)據(jù)的可視化展示、設(shè)備狀態(tài)可視化展示、視頻監(jiān)控圖像展示以及交互互動(dòng)、熱點(diǎn)快速定位、告警信息快速定位、自動(dòng)巡視、歷史反演，實(shí)時(shí)地展現(xiàn)了三維場(chǎng)景，并幫助變電站系統(tǒng)管理人員切實(shí)地獲知了相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)信息，如數(shù)字顯示信息、儀表盤信息和指示燈信息。另外，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和三維可視化技術(shù)的智能性優(yōu)勢(shì)和自動(dòng)性優(yōu)勢(shì)，還可以按照變電站控制系統(tǒng)的主要控制需求和控制指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的遠(yuǎn)程操控和智能化運(yùn)行，大大降低了工作人員的工作量和工作壓力。

2.3、電力通信技術(shù)在變電系統(tǒng)中的應(yīng)用

變電系統(tǒng)中，電力通信技術(shù)的應(yīng)用主要包括變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、可視化運(yùn)行以及遠(yuǎn)程巡檢等。近年來(lái)，隨著我國(guó)變電站領(lǐng)域逐漸向智能化方向發(fā)展，采用了更多更加先進(jìn)的技術(shù)，通信技術(shù)、遙感技術(shù)以及控制技術(shù)等都逐漸被應(yīng)用到智能變電站領(lǐng)域，使智能變電站的通信和控制實(shí)現(xiàn)了多方位發(fā)展。新型通信技術(shù)在智能變電站建設(shè)中的應(yīng)用，有利于降低人工干擾，提高變電站運(yùn)行的可靠性，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供有力支持[3]。

2.4、調(diào)度順控模式

調(diào)度順控系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。Ⅰ區(qū)遠(yuǎn)端網(wǎng)關(guān)機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)度主站與監(jiān)控系統(tǒng)順控操作服務(wù)模塊之間的通信轉(zhuǎn)發(fā)，提供了調(diào)度主站與監(jiān)控系統(tǒng)之間的調(diào)度遠(yuǎn)方順控通道。廠站端在監(jiān)控系統(tǒng)中配置順控操作服務(wù)模塊。順控操作服務(wù)模塊功能包括：1）和主站交互;2）調(diào)用監(jiān)控系統(tǒng)已有的典型票;3）和監(jiān)控系統(tǒng)一體五防、SCADA交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方順控操作。程序化操作的具體流程為：1）OCS系統(tǒng)下發(fā)程序化操作票調(diào)閱命令，SAS系統(tǒng)根據(jù)操作票調(diào)用命令在典型票庫(kù)中查找匹配的程序化操作票，并將結(jié)果返回主站;2）OCS系統(tǒng)下發(fā)操作票執(zhí)行命令，SAS系統(tǒng)結(jié)合五防模塊完成操作票預(yù)演并回傳預(yù)演結(jié)果。預(yù)演成功后繼續(xù)執(zhí)行并分步回傳執(zhí)行結(jié)果，直至操作完成[4]。

3、基于泛在物聯(lián)網(wǎng)的電力技術(shù)未來(lái)發(fā)展

1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一站式服務(wù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以通過(guò)5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及無(wú)線網(wǎng)技術(shù)等建設(shè)基礎(chǔ)電力設(shè)備信息采集平臺(tái)，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的多維度、全方位接入，以及對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)的全面感知，同時(shí)及時(shí)響應(yīng)客戶的業(yè)務(wù)需求。通過(guò)大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算技術(shù)，對(duì)多源數(shù)據(jù)、多系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建，形成統(tǒng)一的一站式通信技術(shù)數(shù)據(jù)平臺(tái)，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一站式服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。2、智能互聯(lián)網(wǎng)世界的打造。國(guó)家電網(wǎng)公司在2019年的1號(hào)文件中指出，將能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建放在年度重點(diǎn)工作首位，使以電力流為主的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)與以數(shù)據(jù)流為主的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)形成數(shù)據(jù)流、能源流以及業(yè)務(wù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在“人-機(jī)-信-物-環(huán)”多種要素的互聯(lián)，具體表現(xiàn)為不同管理優(yōu)化層在云端的泛在分布[5]。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)正處于現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，社會(huì)生產(chǎn)和人民生活對(duì)電力的應(yīng)用需求呈現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)。基于此，可充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和三維可視化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建變電智能輔助控制系統(tǒng)，強(qiáng)化對(duì)變電控制數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)的管理能力，切實(shí)保障電力傳輸安全，構(gòu)建完善的電力控制系機(jī)制。

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