物联网技术在配电台区中的应用与思考

梁继珍 周康

摘要：配电台区管理存在设备多、通信基础薄弱等困难，且业务的更新、扩展、迁移重度依赖于厂家和设备。借助物联网带来的技术与理念，提出一种新型配电台区应用实践方式，以更标准开放的架构，促进配电管理者需求的自由、灵活、快速落地。

关键词：配电台区;物联网;智能终端;边缘计算;软件定义;即插即用

一直以来，由于低压配电网点多、面广、量大、单点经济价值低的特点，以及电网公司投资成本、人力资源及技术水平等多方限制，配电网改造的重点主要放在10kV及以上网络，作为“最后一公里”的低压配电网长期处于监测盲区？在经济社会对配电网供电服务需求不断提高的新形势下，低压配电网通常以配电变压器供电范围为单位的片区（配电台区）进行管理，可对台区内网络进行自主综合监控、管理与双向互动，有效提升供电可靠性和供电质量，因此已成为低压配电网精益化管控的重要推广技术手段。近年来，电网公司逐步开展老旧台区自动化信息化改造，探索台区电能质量监测分析、拓扑识别、线损分析、故障定位保护等应用，试点了营配调融合的管理模式，提出了智能配电台区标准化、成套化建设理念，发布并推广了配变终端、智能配电单元等台区内设备的功能规范。

1配电台区设计理念

1.1低压配网全面感知

通过在台变侧、线路侧、用户侧关键节点接入、改造或部署智能一次设备、二次装置、智能传感及视频监控等设备实现低压配网的运行状态、设备状态、环境状态以及其他辅助信息等基础数据的采集。同时基于宽带载波IP化和微功率无线通信，组建低压台区“零接线”网络层，统一通信接口和交互模型，解决低压智能设备类型与数量多、安装位置分散、布线困难和施工停电等问题，实现设备的泛在互联。

1.2数据/应用就地化管控

首先，台区数据总量控制需要就地化管控，随着配电台区设备信息化水平的提高，配电台区产生的数量类型及数据总量将持续增长，仅国网系统内智能电表单日采集数据已达到6TB以上，若所有监测数据全部上传主站，将消耗大量通信资源和主站资源，且由于电网异常较少出现，故大量正常运行数据无需传至主站，若台区能够自治，则至少50%的数据将无需上传至主站;其次，台区快速分析决策需要就地化管控。部分业务控制、执行的实时性要求高，如配电变压器保护、故障研判等，数据分析和控制逻辑按照传统自动化终端采集、主站的架构实现，难以满足业务实时性要求。對内业务上，台区侧需要引入新型的计算架构，使配电台区本体及所辖所有低压配网运行状态进行本地化在线监测、智能分析与决策控制，缓解全覆盖高频数据采集对通信、存储和计算带来的巨大压力，提升台区运维服务速度和质量。对外业务上通过台区云主站和边缘计算节点之间资源协同和智能协同向企业、电力客户、可研机构、政府及其他主体提供数据共享及服务。

2关键技术

2.1配电物联网云主站

配电物联网云主站满足海量设备连接，末端设备即插即用，应用快速上线，多平台数据有效融合，数据驱动业务、边云协同等功能，1）基础设施即服务层（IaaS）实现云、端资源虚拟化，形成资源池，按需分配调度？根据配电的监控对象和传感器的接入数据量、存储容量需求以及后期业务扩展的需求，具备动态的计算和存储扩展能力。2）平台即服务层（PaaS）主要实现配电物联网数据汇聚、消息传输、数据存储、计算、数据处理与分析、公共服务等功能？针对终端单元众多、快速响应等需求，在PaaS层实现终端智能化管理、数据统一接入与存储处理等功能？3）软件即服务层（IaaS）实现配电物联网应用服务化，提供配电台区监测、设备状态监测、资产管理、配电运维等多种面向配电物联网业务需求的微服务。配电台区云主站还应该能够承担智能终端应用的全生命周期管理。具备应用授权、应用门户、应用管理、协同监测、系统管理等功能，可实现APP生态的全面支撑？在配电台区应用中，根据每个配电台区实际应用需求，通过远程“零接触”I点对点方式实现APP灵活定制化部署，降低运维成本，提高运维效率，同时基于互联网开放开源思路，发挥各单位的智慧，促进应用的快速发展。

2.2智能终端配电物联网

2.2.1硬件平台化

传统配电网中的终端设备数量众多，厂家众多，安装后现场难以维护;业务功能和通信功能集成，功能单一不可扩展，造成硬件资源的浪费更是资金的浪费。经过对比分析，可知这些装置都包括遥信、遥测、遥控和主控模块以及对外的通讯接口，功能在主控模块中实现，其他模块的功能基本相同。智能终端应采用平台化的设计理念，将数据采集接口、通信接口和控制接口封装，基于虚拟容器技术创新设计硬件平台，该硬件平台可根据具体应用需求，对多回路交直流采集模块、有（无）线多种通信模块以及各类传感器模块实现自由拼装组合与灵活扩展，支持不同厂商产品之间的硬件互换，还可根据不同业务需求进行主控模块的伸缩。

2.2.2软件APP化

传统终端设备普遍采用面向过程的整体化软件架构设计方案，各业务单元软件模块耦合性大，随着接入智能终端的业务模块越来越多，智能终端的软件复杂度也呈指数级增长。新增业务功能处理复杂性高，且业务软件的开发只能由终端硬件厂商进行开发，难以满足业务灵活调整、快速安装部署的需求。以APP软件定义方式实现业务功能，通过模块化的软件功能组合，提高功能APP之间的独立性;建立基于移动互联网思路的APP应用市场，发挥应用开发商的群体智慧，开发种类繁多的功能APP，协助实现各种数据采集、监测等工作。

2.2.3高度标准化

配电设备分布广泛、数量众多，并且电压等级越低，该特性越明确。因此配电终端本身需要低成本、易安装、免维护，这只能依靠终端的标准化来保障。随着配电物联网需求的提出，智能终端在原有低成本、易安装、免维护的基础上，还增加了端与端之间的互联、互通、互操作的需求，这对终端标准化提出了更高的要求，在原有配电终端统一外观尺寸、型式结构、接口定义等侧重硬件标准化的基础上，还需要对终端的软件管理、通信规约、信息模型、数据存储等内容进行彻底的标准化。

3结语

在用户高水平供电服务要求、电价改革和电能替代的多重压力下，配电网面临着巨大的变革、随着能源储输技术、通信技术、互联网技术等电力工业技术和新一代信息通信技术的不断进步，配电网将向着信息流。电力流、能源流高度融合的开放、智能、柔性、清洁的新型运行模式持续发展。

参考文献：

[1]王成山，罗凤章，张天宇，等.城市电网智能化关键技术[J].高电压技术，2016，42（7）：2017-2027.

[2]王玮，李睿，姜久春.面向能源互联网的配电系统规划关键问题研究综述与展望[J].高电压技术，2016，42（7）：2028-2036.

（作者单位：国网鄂州供电公司）