基于智慧物联体系的配电台区建设

刘伟

摘要：随着电力创新发展进入新常态，智慧物联体系建设在公司建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略思想中越来越重要。依附于配电台区设备现状和改造条件，选择智能网关、低压回路测控终端以及智能传感装置。构建基于云平台的、全新的系统架构，包括应用层、平台层、网络层、感知层，融合“云、大、物、移、智”等新技术，实现电网生产与管理各类终端及数据统一实时采集、统一管理、统一共享，增加设备状态监测、电气保护测控、视频监控、环境监控和安防监控五大功能配置，实现设备物的感知、互联、边缘计算优化和预测，进一步提升智能电网建设与运营水平，有力支撑公司用户服务等业务发展。

关键词：智慧物联体系;配电台区;目标架构;通信组网

1配电台区建设现状

呈贡区现有低压配网巡检、运维依赖于人工处理，缺少数字化监测装置、智能化应用系统，停电排查难度大、范围广，急需解决;呈贡供电局在低压配电网应急抢修等大量人力物力的重复投入，部分问题仍未能从根本上解决，急需要通过智能配电台区技术提高效率、降低人工成本，改善现状问题。选取了昆明市呈贡区作为试点片区;呈贡区作为昆明市未来发展的中心城区，现有低压配网设备智能化配置水平整体较低、覆盖面积小，不利于未来发展。依附于配电台区设备现状、改造条件和运行需求，按照低成本、高可靠、不停电、通用的改造原则，快速快速完成智能化改造建设。利用智能化的传感器及数字化技术手段，实现台区以及配电设备实施感知监测、台区治理智能分析诊断、隐患提前预警、故障快速定位、辅助巡检管理决策。本次呈贡区台架变改造方案包含四标台区、非四标台区、台架变+配电房三种类型，选用智能台架变（配电箱+配电房）模块里的智能网关、低压回路测控终端，实现智能化改造。智能箱式变电站模块里的智能网关、低压回路测控终端，实现智能化改造。

2智慧物联体系下的配电台区建设

2.1目标架构

遵循国网智慧物联体系总体设计，同时充分考虑现有存量终端设备管理、以及数据接入，兼顾各专业业务系统持续稳定应用需求，由物联管理平台来实现台区融合终端的统一接入、管控和应用，实现所有下连智能终端设备和传感设备的统一管理。电网资源业务中台与物联管理平台进行协作，完成边和端的配置、管理，云端和边端分析能力的协同，电网感知数据通过边端汇聚层（前置机等）以分布式消息的方式推送量测数据和实时事件，电网资源业务中台通过消息机制接入、存储量测数据和实时事件，结合电网拓扑信息，支撑实时故障智能研判等服务能力。电网资源业务中台以数据交换的方式定期同步数据至数据中台，业务中台仅保留近期数据。数据中台按分析模型进行清洗、存储、管理，对外提供数据多维分析、挖掘分析等服务能力。

2.1.1感知层

包括边缘汇聚层、及末端传感层。“边缘汇聚层”主要为智能融合终端、能源控制器等设备（以下统称“台区融合终端”）组成，根据具体业务应用场景，汇聚层利用HPLC、微功率无线等通信网络，将传感器层采集的数据统一汇聚至台区融合终端内，满足传感层和节点设备单点接入、链式分布多态组网需求。同时，利用台区融合终端边缘计算框架，实现一定范围内传感器数据的汇聚、边缘计算及回传、区域自治，满足数据实时采集、即时处理、就地分析。“末端传感层”主要由微功率/低功耗无线传感器、常规无线传感器、有线传感器等监测装置组成，主要对电网设备的运行状态、环境数据、可视化信息、作业信息进行采集，实现设备状态全方位感知与需求快速响应。

2.1.2网络层

由无线网（公网APN和电力专网）、有线电力光纤网和相关网络设备组成。通过扩大电力无线专网试点及业务应用、进一步优化骨干传输网和数据网，满足设备管理专业业务处理实时性和带宽需求，为设备侧电力物联网提供高可靠、高安全、高带宽的数据传输通道。

2.1.3平台层

主要由物联管理平台、电网资源业务中台组成。将设备管理专业业务、数据、物联等共性需求沉淀封装成共享服务，支撑前端应用创新。电网资源业务中台将具有共性特征的业务沉淀，形成企业级共享服务中心，为公司核心业务处理提供共享服务，包括电网资源业务中台、用户服务中台、项目中台等。物联管理平台是连接终端和业务应用的枢纽，支撑物联管理业务的设备接入、管理、控制，负责物联感知终端的实时感知、实时控制、汇聚分发，实现源网荷储协调统一。

2.1.4应用层

主要为各专业业务应用主站系统组成。基于物联管理平台提供设备监测、设备管理、应用管理等功能接口来实现各类智能设备的有效管理。利用电网资源业务中台和数据中台微服务共享来构建配电台区管理和运维的智能化体系。

2.2信息安全防护

配电台区智慧物联体系信息安全防护方案应同时满足营销、设备专业的信息安全要求，同时兼容台区融合终端和早期同类产品安全接入，可覆盖物联體系的各个环节。基于业务系统目前现状，结合各专业业务和系统建设情况，以及未来发展规划，配电台区智慧物联体系总体信息安全防护方案可分为“目标”和“过渡”两种架构进行衍进。

2.2.1目标架构

在台区融合终端内置安全芯片或软件SDK，具备统一CA证书体系，业务App通过边缘侧的安全接入组件对接安全接入网关后，接入物联管理平台，不再直接接入业务系统。物联管理平台将终端上报数据汇总分发至供配电自动化系统、用采系统业务系统。各单位可遵照安全接入要求，部署安全接入网关用户端等必要措施，按需采用软件加密模块或硬件密码模块，经安全接入网关实现统一安全接入。业务数据无需另行加密。

2.2.2过渡架构

“过渡架构”包括了两种安全方案。方案一适配已有存量不改造台区的智能配变终端信息安全接入，沿用原配电/营销专业安全防护方案。方案二适配新建台区融合终端，因为物联管理平台未完成大规模终端业务数据接入能力验证的情况下，物联管理平台暂时只接入终端管理通道信息，终端业务通道数据仍直送原有业务系统前置。

2.3业务系统协同

台区融合终端是配电智慧物联网边层中的数据汇聚、边缘计算、应用集成的中心，是信息节点与物理节点的融合，具备采集、通信、计算和分析的功能，支撑着各业务系统数据交互和业务融合。各业务系统都基于电网资源业务中台统一服务来进行数据融合、及共享应用。台区融合终端是配电台区用电信息采集、设备状态监测及通信组网、就地化分析决策、主站通信及协同计算等功能于一体的智能化终端设备。

结束语

智慧物联体系在配电台区建设中起到了重要作用。它包含了物联管理平台、边缘物联代理和各类型终端标准化接入，实现基础数据采集与规范，对下统筹输配电网及以下的用户侧和供应链等领域广泛物联和深度感知需求，实现统一物联管理和终端标准化接入，对上为企业中台和业务应用提供开放、标准的服务，形成跨专业数据共享共用的生态，为“数据一个源”提供保障。为配电台区打造“精准感知、边缘智能、统一物联、开放共享”的智慧物联体系。

参考文献

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