基于物联网的配电自动化应用

基于物联网的配电自动化应用

赵志伟 1 戴健 1 何荷 1欧林 1

国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆， 401123

摘要：物联网作为信息通信技术的典型代表，在全球范围内呈现加速发展的态势。不同行业和不同类型物联网应用的普及和逐渐成熟推动物联网发展进入万物互联的新时代。基于物联网的配电自动化应用是对配电网能源管理长远变革的基础，将深刻转变传统的配电网研究视角和应用格局。本文对基于物联网的配电自动化应用关键技术进行分析。

关键词：物联网；配电自动化；应用

1物联网及其特征概述

物联网是互联网的延伸和拓展，应用传感、定位、通信和计算等技术，实现物与物、物与人、人与人之间的连接，对物理世界进行数字化反映，并通过数据处理作出一系列反应和操作的信息通信系统。基于物联网的配电自动化应用主要以下几个特征。

首先，应用于配电自动化的物联网是专用网。在实际应用配电网的自动化应用过程中，其中的物联网必须是专用网，虽然物联网的配电自动化应用可以采取多种基层网络，但是应当根据现场以及配电网自动化应用的实际情况来判断基层网络的运用，可以采取电力行业中通信的专用网，也可以是新型的专门用于电力物联网的通信网，当然在配电自动化应用中，如果说发生了突发情况，那么可以及时有效的采取应急的公众通信网。其次，应用于配电自动化的物联网是受限网络，同时具有严格的用户身份识别、验证、鉴权制度，不同用户享受不同等级的物联网服务。再次，应用于配电自动化的物联网具有高度的安全性和可靠性。由于电力物联网直接支撑电网业务，所以电力物联网很大程度上影响着电力系统的安全稳定运行。所以建设坚强智能电网必须要求应用于配电自动化的物联网具有极高的安全性和可靠性。最后，在应用配电自动化的物联网过程中，其在终端层能够全面的体现出万物互联的一种连接能力，再加上物联网的配电自动化充分的体现在网络层的各个方向，并且具有良好的通信能力。

2基于物联网的配电自动化应用关键技术

2.1基础应用支撑关键技术

基础应用支撑关键技术主要包含公共信息模型、信息安全防护、人工智能。公共信息模型参考IEC61968/61970、IEC61850标准，结合国内配电网特点，建立基于物联网的配电自动化应用的基本信息模型规范，为云、管、边、端各环节的信息交互和数据交换提供基础支撑。基于物联网的配电自动化应用具有节点数量大、设备部署分散、部署环境复杂等特点，需开展配电侧泛在电力物联网信息安全防护体系建设，实现基于可信计算的边、端设备信息安全防护，实现面向物联网轻量级通信的加密认证，实现基于统一密钥的分层分域身份认证、面向海量物联网节点的安全风险监测分析。人工智能与物联网在业务中融合应用已经成为物联网发展的必然趋势。人工智能算法可利用物联网获取到的海量数据进行智能分析，提供预测和判断，在配网运行故障分析、设备运维和管理、现场作业等方面有广泛应用前景。

2.2分层协调应用关键技术

基于物联网的配电自动化应用必须要通过具有较高灵敏度的感知能力，并且该设备之间还需要具有良好的互联互通能力，这样才能够有效的构建出灵活和智能相结合的配电网络体系，从而在很大程度上实现配电网的全方位感知、数据融合和智能应用，并且在大致的框架上可以细化分为云、管、边、端四大核心层级。

云是整个架构中基础的应用层，主要的作用是用于配电网低压业务中的信息处理与分析，同时以物理形态形式存在配电网自动化应用平台上。管层为云平台、边缘计算节点及终端单元提供数据传输通道，从配电业务支撑、运行效率提升、通信质量保障等方面引导基于物联网的配电自动化应用“管”层向“充分适配、广泛互联、高效承载”的方向发展。边则是利用了云平台技术到网络边缘节点的

一种通信形式，同时自身具有存储和管理等功能，在很大程度上提升了配电网整体的计算能力。端就是用来感知以及执行配电自动化控制的终端单元，同时也具有辅助其他单元进行通信的能力。

3基于物联网的配电自动化应用

3.1基于物联网的配电自动化应用解决方案

基于“云、管、边、端”关键技术、应用支撑平台关键技术，构建“云、管、边、端”一体化的系统集成解决方案，如图1所示。建设“云”化主站，实现配电网运行、状态及管理全过程的全面感知、数据融合及智能应用，支撑配电网的数字化运维。采用光纤专网、无线专网、无线公网融合应用方式，实现配电网的远程通信网和本地通信网。配置集成边缘计算平台的智能配变终端，实现配电网数据处理就地化。安装集成即插即用功能的分布式智能终端与智能传感设备，实现配电网数据灵活采集。以智能配变终端为核心在台区配电室、JP柜、箱变的低压出线及表箱处部署分布式台区感知终端，实现低压出线及表箱T接点处的电压电流及开关位置信息采集及监测分析，实现停电区段的研判及告警，分布式台区感知终端采用即插即用设计无需配变及主站侧配置点表信息；部署智能电容，实现对台区电能质量及补偿电容投切状态的实时监测；接入配变温度信息对其运行状态进行实时监测及预警。配置温湿度模块，实现室内温湿度监测及预警。

3.2配电网运维管理水平提升

配电自动化应用能够使配电网中低压故障定位更加精准，实现故障原因智能分析，通过主动式抢修，提升故障抢修效率，减少停电时间。推动基于物联网的配电自动化应用，可减少配电设备运行维护费用，包含设备维护成本降低，运维人员成本降低，车辆设备等耗材使用率降低等。

3.3优质供电服务水平提升

基于物联网的配电自动化应用，使得太阳能光伏、风力发电、储能、电动汽车充电等从独立的点状业务衍变形成统一面状业务群，各个业务形成统一的调配，更合理的接入到配电网中应用，对各种新能源接入对现有配电网的影响做整体治理，新能源接入能力提升，营造出健康和活力的生态体系，积极扶植和培育了整个产业链。

4结语

基于物联网的配电自动化应用的理论和实践的突破将全面提升配电网运维管理水平和优质供电服务水平，助推配电管理实现从“生产主导型”到“服务主导型”的颠覆性变革，最终打造成为多方参与、合作共赢、协同演进的配电物联网生态系统。

参考文献

[1]物联网环境下的大数据及其应用研究[J].张欣.中国新通信.2020(14)

[2]物联网在提升配电网运维管理水平中的应用[J].王春艳,杨双宇,李恺.决策探索(中).2019(05)