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基于泛在电力物联网的智能配电网管理系统发展前景

发表时间:2022-05-11 09:38

  日前,国网天津电力参与实施的国家重点研发计划“电力物联网关键技术”项目通过国家工信部组织的中期检查。项目建成后将有力推动电力物联网技术在电力业务场景中的智能应用。面向“双碳”目标下新型电力系统的建设需求,以及数字技术与能源技术融合的发展趋势,基于泛在电力物联网的智能配电网电力能耗管理系统发展前景变得越来越清晰。


    随着当今时代互联网的飞速发展,传统电网已经不再能满足人民日益增长的电力需求。为实现感知、可靠传输、智能处理、互交互联的新一代电力系统,国家电网提出发展泛在电力物联网的战略目标。


    “泛在电力物联网”的本质在于电力行业“能源数据”的收集、交换、融合及扩展应用,具有全息感知、泛在连接、开放共享、业务创新基本特点。


    电力物联网通俗的意思指的是物联网在作为一种信息化通信技术在发展到一定的程度之后自动整合通信基础技术设施资源以及电力系统基础资源来实现电力系统信息化水平的提升,优化电力系统当前基础资源设施的可利用率,从而为配电网的五大环节包括发、输、变、配、用电等奠定坚实的技术条件.随着智能化科学技术的不断发展,在这种高速推陈出新的背景下,电力物联网技术也获得了良好的发展。


    电力物联网的应用需要依靠先进的信息化技术,与现代化电力系统深度融合,实现现代化电力服务.电力物联网的应用能够将电网生产运行、电网消费、企业管理、企业经营、对外业务等全部联合,是升级我国互联网时代的关键技术,更是未来能源经济化发展的基础前提。


    相比于传统物联网,泛在电力物联网增加了边缘计算层,即靠近末端感知节点处于网络边缘的分布式智能代理。其将感知层的一些设备通过总线、无线自组织传感网等通信方式接入边缘计算层,在处理分析感知层的海量数据后,传送至云平台集中处理。平台应用层基于电网运行数据,结合现代先进技术手段,将数据进行融合分析,解决传统能源生产运行方式下的存储问题,从而实现信息互联共享。



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泛在电力物联网的关键技术





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    泛在电力物联网是由智能电网发展而来,智能电网的核心是构建具有自适应调节能力以及智能判断能力的多种能源 统一入网及分布式管理的智能化网络系统,其根本为能源代替以及兼容利用。泛在电力物联网的四层体系架构包括四大要素,分别是电力信息的综合应用、电力数据的传送、终端海量电力数据的采集以及终端智能化和电力数据的一体化管理以及分析,与之相对应的关键技术分为智能芯片、现代通信技术以及物联网平台。



智能芯片



    随着电力系统的不断发展,接入电力系统的计量设备、保护设备、变换设备、控制设备、监测设备等设备数量越来越多,电力设备的运行产生了大量的数据。现阶段大多数的采集设备采集数据可靠性低、精度较差,这在一定程度上降低了终端设备的智能化,但基于芯片的微型智能传感以及智能终端能够有效解决这个问题。智能芯片一方面可以对设备信息进行采集、提取及传递,另一方面可以通过本地边缘计算,提升终端的智能化水平,完成本地自控。使其除了像传统设备一样具备遥信遥测功能,还能实现遥控功能。



现代通信技术



    目前泛在电力物联网数据的传输过程主要分为两种模式,分别为以太网、电力载波有线网络和5G 、LPWA低功率广域网。泛在电力物联网由于其数据信息量较大,同时数据分布较广等,传统网络已经无法满足数据传输以及共享要求。基于5G技术下的泛在电力物联网运行,能够进行大量的信息进行采集,通过网络通道对数据进行传输。



物联网平台



    随着电力系统海量数据接入一体化数据平台,通过对大量数据的合理分析、深层挖掘,进而实现电力信息的有效利用。



    以电都云公司的【智能配电网管理系统】为例,泛在电力物联网的基本构架在整个系统中的表现为:在感知延伸层上,系统的末端感知节点可现场实时采集所有电力能耗总数据,以网络通信传输至平台应用层,在能耗管理平台上呈现系统的电力能耗统计、电力能耗占比、电力能耗历史数据等主要情况。



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智能配电网系统关键技术





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    在泛在电力物联网基础上,运用数据分析技术、网络信息技术、智能平台管理技术等多种技术完成自动化处理,实现新一代电力能耗管理。

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数据分析技术

    智能配电网系统在运行过程中将产生大量数据,这些数据具有来源多、格式多、信息冗余度高、数据量大、隐含信息价值高但不直观等特性。为了降低数据分析难度,需先采用数据融合技术,在海量数据中对有效数据进行深入挖掘和实时存储,进而做出整体分析。


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网络信息技术

    网络信息技术在泛在物联网网络传输层中尤为重要。构建智能配电网管理系统需要考虑到两个方面:

(1) 终端设施稳定。从物理层角度研究芯片级防护关键技术发展终端层防护组件适配技术,实现物联网现场设备的接入验证。

(2) 数据加密。研究支持跨域共享的数据访问控制模型及数据保护关键技术,保证数据在传输过程中不被监听和篡改;对传统加密算法进行改进,研究面向多种复杂型业务的加密算法、追踪溯源等关键技术。


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智能平台管理技术

     智能平台管理技术首先将海量电网运行数据、用能数据以及其它能源系统数据经过数据分析技术处理后,进行统一存储与管理,然后在此基础上,根据用户所需求的智能运维、个性化电力能耗分析对比等用户用能业务,搭建智慧能源综合服务平台。



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电都云-智能配电网系统平台





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    【电都云-智能配电网系统】是新一代集能耗管理、电力安全监控、电力运维管理、配电终端自动化操作为一体的配电智慧管理系统。系统充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力设备万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的特征。


    系统可针对单位(点)、行业(线)、区域(面)建立智慧电力物联网平台,全方位监测平台内单位的水、电、气、油等能源应用状况。平台主要反应系统中数据采集、监测概况,其中包括电能实时数据、、电力能耗统计分析等,并以曲线图、条形统计图、饼状图的形式显示总电力能耗走势,统计报表,形成了完整的能源计量与统计管理系统,建立科学规范的能耗统计工作体系,促进电力能耗监测管理的智能化,为用户打造智慧能源管理体系。


    【电都云-全国监控报警中心】及【电都云APP】通过对各配电房电力运行状态、设备状态、环境状态等数据的24小时远程监控与管理、实时预、报警,防患于未然,为用户打造配电消防安全体系、无人值守运维管理体系。



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应用前景分析





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数据分析能力

    当前,数据的分析能力是基于对信息的融合与了解的基础之上。电力数据的来源较复杂,且数据的时效性、时间的尺度各不相同,使得传统数据分析不能直接应用在电力物联网内。泛在电力物联网方面的应用推广可以有效提升智能化水平,实现一体化发展。


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提升电网安全、经济运行水平

    泛在电力物联网的运用,能够有效解决能源分布不均的问题。促进电力系统安全稳定的运行。通过对电力系统数据的有效监测和分析,实现能源监控、调控一体化。结合电力物联网的技术,对配电状态实施监测和预警,有效杜绝安全事故的发生。


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打造智能管理服务平台

    随着电力系统的智能化发展,实现电力资产的有效整合与分配成为大趋势。传统的设备检查手段,主要是通过人力进行检查,任务重、成本高。智慧能源管理服务平台,为用户提供了互动交流的平台。通过合理的商业模式和激励政策,实行一体化发展,可在线提升用户参与电力管理的主动性与积极性,进而降低管理成本,达到电力物联网整体的优化配置效果。


参考文献

[1] 王利霞,基于物联网的智能电网监控系统的研究和分析

[2] 朱鹏,朱国义,杨顺,周健,基于泛在电力物联网的电力能耗管理系统研究

[3] 项鹏程,刁波澜,电力物联网的关键技术与应用前景分析



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