泛在电力物联网在智能配电系统中的应用

谷智伟

（国网吉林省电力有限公司辉南县供电公司，吉林 通化 135100）

0 引 言

随着我国电力行业的不断发展，配电网的规模不断加大。但是，在信息化时代中，配电网在自动化和信息化水平方面有待进一步提升。将泛在电力物联网应用于智能配电系统，就是将物联网技术作为一项核心技术，并充分吸纳先进的人工智能技术、大数据技术等，促使电力系统运行过程中的每一个环节都可以实现信息与数据的共享。

1 泛在电力物联网的相关概念

对于泛在电力物联网的概念，我国的很多电力企业给出了这样的解释：泛在电力物联网是将源、网以及荷三个层面之中的人、物以及设备等实现充分的连接，并使之达成一种泛在感知，然后通过当今先进可靠的通信技术和信息处理技术，提供、发送以及使用海量的数据，使这些数据在电网的各个运行环节实现共享，最终实现信息流、能量流以及业务流在整个电网中的一体化融合，进一步提升电网价值服务，创造一个更加高效可靠的平台[1]。

2 泛在电力物联网的体系架构分析

2.1 感知层

对于泛在电力物联网而言，感知层相当于神经末梢。感知层的物理形态很多，典型的形态包括电厂站端的各种互感器、集中器、电能表和用户侧的各种智能电器。感知层可以实现对电网全景的感知，其中的决策单元可以在从未有过的广度和深度方面洞悉整个电网中每一个环节的运行情况，进而为各种类别的高级电力应用打下坚实的基础。

2.2 网络层

在泛在电力物联网中，网络层可以提供信息的交互通道，有效保障各种类型的业务信息的安全。网络层的具体实现方式应该根据各种类别信息的实际情况、传输距离以及成本等各方面的因素来确定。同时，泛在电力物联网的网络层也可以对网络异常情况作出及时准确的识别、分析、预警和预判，以进一步提升网络运行的可靠性。

2.3 平台层

在泛在电力物联网中，平台层的主要作用是实时更新整个电网中海量的信息数据，并对这些信息数据进行科学性分析，同时也可以对这些信息数据的共享进行管理。通过平台层的应用，可以打破传统配电网运行过程中的信息孤岛，并有效解决信息储存碎片化问题，对于当今电力系统朝着电力与数据两方面并重转型、发展都有着极大的帮助[2]。

2.4 应用层

应用层是以全景大数据为基础，实现各种新型应用平台的搭建，使所有参与到电力系统之中的参与方之间实现良好的感知与互动。

3 泛在电力物联网在智能配电系统中的关键技术

3.1 应用于感知层的关键技术

与传统的输电网相比，配电网有着更加复杂的拓扑结构和更加多样化的入网设备，包括塔杆、电缆、架空线路、隔离开关、配电变压器、无功补偿器和很多其他的附属设备。配电网可以根据电压等级进行分类，具体分类情况如表1 所示。

表1 配电网的分类情况

为了有效监测配电网，必须全面提升传感设备的集成化程度。在此过程中，需要全面考虑传感设备的尺寸、兼容性等各方面因素，研发出更符合当今配电系统实际需求的新型设备。同时，在感知层技术的应用过程中，应该将底层传感器的部署技术作为重点，并使之得到进一步的深化。

3.2 应用于网络层的关键技术

因为当今的配电网有着点多面广的特点，所以如果依然按照传统点对点形式的通信方法进行设计，将很难将网络层全面铺开。在设计网络层进行的过程中，应该应用有线模式和无线模式两者互补的方式来实现，同时应该注重落实所有的安全防御工作。

首先，应该注重底层自组网和核心通信网规划技术的应用，因为配电通信系统中通常承载着大量的业务传输任务，意味着通信系统需要符合很多种的QoS需求。随着通信系统中的接入对象越来越丰富，泛在感知信息的数据量和呈现维度将出现指数式上升趋势。为了有效应对这样的情况，需要让自组网的路由策略变得更加“健壮”。通过这样的方式，可以有效保障底层接入网的控制量和状态量，进而实现海量信息的及时传输。在此过程中，可以通过网络扩充的相关算法，将配网系统和通信系统之间的耦合关系作为基础，并从拓扑概念入手，对信息物理系统（Cyber-Physical Systems，CPS）进行协同规划。

3.3 应用于平台层的关键技术

数据融合技术的应用。因为借助于泛在感知所获得的数据有着多源化、异构化和冗余化的特征，所以在进行前置处理的过程中，一定要对数据融合技术加以合理应用，以有效保障数据的准确性、完整性和安全性。其次，应该合理应用数据储存管理技术和数据挖掘分析技术，通过这些技术，实现泛在电力物联网中的海量数据的实时更新与存储。在具体的应用过程中，可以将Hadoop（由Apache 基金会所开发的分布式系统基础架构）平台中的数据压缩法作为基础，通过NoSQL（非关系型的数据库）技术进行实际数据的分布式储存和管理。

3.4 应用于应用层的关键技术

在泛在电力物联网这一环境中，电力谐波的注入问题、潮流双向流动问题、电压或者频率加剧等问题十分常见，电力行业需要应用一些新型技术克服这些问题。首先，可以合理利用态势感知技术，借助于对态势的察觉、对态势的理解以及对态势的预测来识别电网运行过程中潜在的风险隐患，并对其进行科学分析和有效处理。

4 泛在电力物联网和智能配电网之间的融合展望

在物联网技术和电力行业的不断发展过程中，将泛在电力物联网和智能配电网实现良好的融合，可以彻底转变当今配电系统的供电情况。以下的两个层面是对泛在电力物联网和智能配电网之间的融合进行的展望。

4.1 层面一：配电网运行状态在线检测与风险评估展望

泛在电力物联网中的通信系统功能十分强大，可以实时感知各个设备实际的运行状况，然后将其特有的数据挖掘能力作为依托，可以在不需要提取电气量、不进行现场人工巡查的基础上快速识别配电系统中潜伏性的异常情况，并精准评估配电网运行过程中面临的风险程度。

4.2 层面二：主动配电系统固化与综合能源协调运行展望

随着电力行业的不断发展，电网和用户之间的界限越来越模糊，异质能源越来越混杂，并得到了协同应用。在这样的情况下，智能配电网运行的灵活性与自主性需要得到进一步提升。在此过程中，应该将其能够感知到的各种大数据作为基础，以此实现高精密复合分布和预测模型的建立，并通过边缘计算技术提升配电网在不稳定环境中运行的弹性。另外，可以应用当今的云计算技术分析各种的异质能源，并使其得到合理利用。

5 结 论

综上所述，在当今的电气化时代，社会经济与科学技术的发展对各行各业的发展起到了有效的推动作用，其中电力行业的发展十分可观。但是，当今的电力行业智能配电系统依然在自动化和信息化方面存在着不足。将泛在电力物联网技术应用于智能配电系统，将有效弥补其存在的不足，利用先进技术为智能配电系统的发展提供动力，进一步提升我国电力行业的发展。