电力物联网在智能配电网状态监测中的应用

2021-12-14刘鸿鹏

魅力中国 2021年47期

刘鸿鹏

（国网吉林省电力有限公司永吉县供电公司，吉林吉林市 132000）

引言

建设电力物联网是国家电网公司重要发展方向，基于光纤网络、大数据等技术数据通信技术具有重要地位，为电网实现高度智能化提供技术支撑。如何利用现有数据获取电网数据，解决电网中存在的问题具有重要意义。某电力公司由于厂站自动化远动，遥测数据无法实时监控。由于缺乏足够配网自动化设备，部分区域配电网出现停电状态。电力服务中断由客户反馈到服务人员处，通过调控中心分析停电信息，抢修人员接受抢修任务进行抢修，客户对电网公司被动抢修方式投诉率高。

一、电力物联网概况

2013 年国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，提出“物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，推进物联网的应用和发展，有利于促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变，对于提高国民经济和社会生活信息化水平，提升社会管理和公共服务水平，带动相关学科发展和技术创新能力增强，推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。”国家电网公司在2009 年提出建设“智能电网”，并在2019 年正式提出建设“泛在电力物联网”，将泛在电力物联网建设提升到与智能电网建设同等重要的高度。国家电网定义的泛在电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。物联网技术融合云计算、大数据、物联网、人工智能、三维数字化建模、虚拟现实等的数字技术，为实现发电、输电、变电、配电、用电、营销、企业智能管理等场景智能应用提供支撑。

二、电力物联网体系架构

配电网是连接传输和用户的关键环节。随着能源互联网等战略部署的发展，配电网的作用已转变为相互能源流动。互联网技术促进了新能源的转变，智能电网与互联网加技术的结合已成为电气工程领域的研究热点。促进电网信息化建设，有效控制电力系统。对电网安全经济运行的需求日益增加。美国能源部发布了《2030 年电网长期计划》，建议在基础层面集成传感器，实现通信网络的无缝连接，提高电力系统的安全运行能力。物联网通过无处不在的感知提高了系统安全性。当前配电网存在一些问题，如b .配电网测量覆盖率低、规模大、标准化程度低。改造配电网、提高配电网信息水平、向用户提供多样化服务是一项紧迫任务。物联网技术的整体架构分为传感器层和应用层。传感器层设备包括电网电压电流互感器等各种端子，使控制决策单元能够知道电网各环节的运行状况。网络层为动力物联网业务提供通信服务质量，灵活适应实际工作条件，包括传统互联网等。的子菜单。电力线载波和230MHz 无线通信是系统特有的通信模式。信息对电力系统的运行有很大影响。为实现不同协议设备的互操作性，应针对应用程序级平台与电源内部专用网络之间的交互设置协议转换等操作。该平台承载着电网运行数据，解决了传统发电方法存在的问题。Platform-to-Platform 完成网络级别的实时传输数据收集，并提供跨域共享的数据资源。应用层是从电力系统向枢纽类型转变的体现，它基于海量电网运行数据，适用于综合电力系统运行等。用来实现电力系统的感知变化效应。

三、基于电力物联网的配电网智能状态监测系统设计

（一）输电网解决方案

电网感知。在物联网电网采集的基础上，利用物联网技术，在发电、传输、转换、分配和使用的每个运营环节中获取海量数据，通过大数据分析等技术对海量数据进行数据挖掘、数据融合和数据分析。为了实现从发电到用电的整体状态监测，电力运营公司全面动态地掌握电网运行状况，及时发现每个电网运行环节的潜在风险，消除故障，从而提高电网运行的智能水平和稳定性，可以实现基于物联网性能的电网意识：1）全景显示：基于地理信息，在传输、传输、改造、配送和使用的每个运行环节中以全景方式显示设备的运行状况，通过可视化和三维方式实现对电网设备的三维在线监测，以提高意识2）风险识别：对收集到的电网大规模运行数据进行深度挖掘和融合，对电网运行状况进行智能风险评估和风险预警，以帮助运营商提前识别风险、处理事件中的异常以及随后的风险分析。3）故障排除：实时捕获各种设备的运行状态，快速定位异常故障，并通过跨设备的相关性分析提出故障排除建议，快速解决调度器故障，快速调整电源模式，提高电源可靠性和故障排除相关性。

（二）配网抢修指挥服务功能

该平台通过采集终端报告的电压、电流等数据，对电网配电区低压电网的运行特性进行综合分析和评价，及时实现配电区多角度全面精细管理，大大提高了特征分析和辅助决策能力。根据配电站和用户不同运行数据的变化，准确、及时地预测异常和故障，实现配电网整体运行状况的实时监测，打破以往配电网信息量无法监测的现状，通过数据信息处理技术智能地判断停电区域，促使配电网应急修复被动服务态势逆转，实现主动的nos 修复服务。通信可释放紧急修复信息，并发送配电区的停电信息，以提高维护服务水平，降低投诉率。

（三）配电网运行状态在线监测与风险评估

目前，配电网决策过程中的信息手段和技术支持还不完善，电力设备坏了就修理的现状，到检查时再修理。但是，间歇能量的高比例和新负荷的快速增长要求配电网的供电可靠性和质量不断提高。物联网无处不在的电力技术的应用，可以使配电系统实时掌握电力设备的运行状态，评估配电网持续存在的风险，及时消除主要表现为：（1）网上监控手段进一步强化。强健的通信系统能够以不同的方式识别只能用电大小甚至手动判断的故障类型。例如，基于红外热成像技术的配电网设备在线温度监测方法使维修人员能够及时维护故障设备，有效降低故障率和停电风险。小波包分析技术、Renyi 熵理论和Teager 能量算子从配电网的监测大数据中生成误差指标样本，以训练神经网络识别供电设备的正常、异常预警和报警状态。（2）安全风险评估。对配电网历史运行数据进行聚类分析和挖掘，利用机器学习等人工智能方法对配电网运行状态进行实时风险评估，及时发现系统漏洞，提高供电可靠性。比如，根据配电网运行的历史数据，提出了一种基于关联规则的聚类分区算法，并利用当前数据预测运行状态，对智能配电网进行全景风险管理和自我修复控制。

（四）泛在电力物联网、配电网两者的融合

关于物联网无处不在的电力网，其融入配电网可以作用于配电系统，支持其电力状况的彻底转变。这方面的前景可归纳如下。第一，通信系统注重物联网无所不在，具有非常强大的功能，能够实现对所有设备操作实际情况的实时感知。然后，凭借其在数据挖掘中的独特能力，它可以快速识别配电系统中隐藏的异常，而无需依赖电体积提取和手动现场检查，并对配电网本身的运行风险进行非常准确的评估。大致打破了“修得不好”的困境，将面向状态的维修提升到了一个新的水平。第二，新世纪以来，中国能源产业取得了快速发展。同时，电网与用户界限的模糊程度稳步提高，异构能源的水平也稳步提高，这在实际应用中表现出了显着的协同作用。对于智能销售网络来说，提高其自主性和灵活性是现实的。该过程中，我们应支持高精度负载均衡，建立一个基于一系列显示大数据的预测模型，依靠边缘计算技术的引入，使配电网的运行更加灵活，显示出更好地适应不稳定环境的能力。多供应商能源分析系列强调云计算技术的应用，使能源应用更具意义。为降低用户能耗，确保用户参与配电网运行的广度和深度，需要在物联网普遍存在的基础上制定个性化服务，依靠智能算法分析用户能耗习惯，为能耗建议提供个性化功能。

（五）电力物联网智能终端固件安全检测应用验证

以漏洞特征库和固件分析引擎为核心，对智能物联网终端固件安全检测的应用进行了研究，通过自动扫描实现了固件中每个模块的本地化，并根据已知的漏洞特征库对关键文件系统和应用程序进行了必要的卸载和安全分析。从而实现了物联网智能终端固件的自动检测。研究设计配电网智能化状态监测平台建设方案，智能化状态监测平台建设中，通过配电台区数据综合分析判断，实现配电网数据共享功能。通过同步相量数据集中器装置汇集数据。配电网故障区域快速定位功能形成分支线断线不接地故障主要特征库，以频繁模式对结构组织数据。将待诊断条件与规则库规则条件特征匹配，匹配到规则库规则得到故障诊断结果。平台通过采集终端上报配电台区电压等数据综合分析，实现对配电台区精细化管理，根据配电台区运行数据变化，实现对配网运行实施监测。通过数据处理技术，提示停电区域，实现主动抢修服务。发布抢修信息，提高检修服务水平。将配电网智能状态监测系统用于电力公司，验证平台的实用性。通过曲线等展示台区配电运行工况，台区配电负荷，三相不平衡率等，经低压网络运行参数平均值分析，对低压网络运行异常状况提示告警，为配电台区运维提供数据支持，改变以往被动处理配网故障局面。分析台区运行工况，准确评估配电的台区状态，为用电客户提供优质电能质量。