配电物联网在新产业形态中的应用探讨

方哲

【摘  要】近年来，我国对电能的需求不断增加，配电网建设越来越完善。电网发展影响着电力产业形态的变化，配电物联网的出现也将引起配电领域电力产业的深刻变化。分析了配电领域电力产业在当前条件下发展的态势和现状的需求，给出了泛在电力物联网出现后，配电领域新产业广义和狭义的内涵及其基本特征，研究了配电物联网对其在标准化、数据化、业务软件定义等方面对新产业的促进作用，并给出了当前配电物联网在枢纽型、平台型和共享型等方面作用所产生的具体成效，最后对配电物联网形态下新产业的后续发展进行了展望。

【关键词】配电网;物联网;电力产业;新产业

引言

本文梳理基于物联网的配电自动化应用的主要特征和技术现状，参照配电网调度控制与运维检修实际需求，阐述基于物联网的配电自动化应用主要特征，提出基于物联网的配电自动化应用研究的若干关键技术，并展望其应用探索前景。

1泛在电力物联网概念

电力系统为迄今为止世界上最复杂的人造系统。电网安全、经济、可靠运行的需求与日俱增。推进电网信息化智能化的升级已成为世界各国共识。美国能源部发布的“Grid2030”远景规划明确提出在电力装置等基础级集成传感器与控制装置，实现“源-网-荷”通信网络无缝连接，进而实现信息共享与互操作，全面提升电力系统的安全运行能力和资产管理、供电服务水平。欧盟委员会制定的“欧洲电网倡议”（European electricity gridin itiative，EEGI）提出，电网的角色是电力用户与运营商间的服务网，倡导依托先进的信息通信技术与广泛分布的电力终端，整合多样的可再生能源装置，提升能源管理智能化水平和用户参与积极性。国家电网有限公司对“泛在电力物联网”的定义：将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务。以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。泛在电力物联网将通过泛在感知、可靠通信和高性能信息处理与高级电力应用实现电网各环节、全电压等级的“能量流、信息流、业务流”一体化融合，提升系统安全性和运行效率。

2电力新产业形态与特征

从狭义电力的角度来看，本文认为配电领域新产业是聚焦于电力系统配电环节，强调以可再生能源为优先，电力网络为枢纽，融合互联网思维和通信技术发展形成以智能为基本要素、平台为主要形态、价值创造为最终目标的能源产业，是能够实现能源流、数据流、业务流于一体的跨界联合新业态。其主要有以下4大特征：1）以共享为理念。新产业强调打破传统能源产业边界，构建资源和技术共享平台，打通产业链上下游，促进资源整合和企业互利共赢，实现价值最大化。消费者可以与企业共同创造价值，共同分享红利。2）以互联为基础。新产业中各能源种类之间能实现相互转换;产业链上下游之间的传感器、控制和软件应用程序等能源基础设施能实现互联互通，形成完整的配电物联网络，使得用户分布式电源和电动汽车广泛接入，配电潮流由单向转变为双向互动，电网与用户实现深度交互。3）以客户需求为中心。新产业通过关注用户需求，激发用户互动，为客户提供定制化服务来实现价值增值以及从B2B到B2C、C2B等商业模式的转换。4）以电网为枢纽。在新产业中，电网不仅是传统意义上的电能输送载体，发挥着能源汇集传输和转换利用的枢纽作用，还能与物联网充分融合，形成新产业发展的基础保障，带动和服务上下游产业的发展。

3物联网发展趋势

物联网（IoT，InternetofThings）是互联网的延伸和拓展，应用传感、定位、通信和计算等技术，实现物与物、物与人、人与人之间的连接，对物理世界进行数字化反映，并通过数据处理作出一系列反应和操作的信息通信系统。对工业企业而言，物联网、工业互联网等概念实质上是一致的，主要通过打通工业生产运行与企业经营管理各环节，推动企业内、外部资源共享，构建工业生态，创新业务模式，推动企业转型。从技术发展趋势看，物联网应用通常经历三个阶段，逐步从垂直封闭模式向水平开放模式转变：第一阶段，以独立运行为特征的垂直封闭模式，各类应用从终端到系统一一对应、独立工作;第二阶段，以资源共享为特征的第一次水平化，在终端层实现各类业务终端标准化接入和数据融合，在平台层实现数据统一汇聚和资源共享;第三阶段，以能力开放为特征的第二次水平化，在终端层引入边缘计算和智能化等技术，实现功能可扩展。在平台层引入大数据和人工智能等技术，实现数据分析处理能力可共享复用。

4配电物联网助推电力新产业

（1）标准化。配电物联网将按照广泛互联（互联、互通、互操作）、即插即用的程度，全面完善和构建配电网建设运维及装备设备标准，包括统筹设备、施工、接入、应用、管理的标准化，设备功能、接口和通信方式标准化，现场安装及接线方式等施工标准化，信息模型和通信协议接入标准化，系统平台和微服务应用接口标准化等。标准化可以规范电力新产业发展秩序，促进生态圈内各个主体的相互配合和协调发展，提升生产和服务质量，有助于拓宽市场范围，助力产业升级和结构调整。（2）业务软件定义化。配电网业务灵活、快速变化的特性，决定了配电网业务需要定制化的应用、快速的迭代。通过以软件定义的方式在电力系统主站侧和终端侧服务的快速灵活部署，满足形态多样的配网业务融合和快速变化的服务要求。无论在主站还是在终端侧，都需要按照“硬件平台化，软件APP化”的方式实现软硬件的解耦，一般通过3层结构来解耦，即平台层（基础设备即服务）、基础软件层（平台即服务）和应用软件层（边缘计算软件即服务）。（3）配电网数字化。数字化是新产业的发展方向，以数据驱动服务，赋能产业上下游。配电物联网将构建配用电统一信息模型，涵盖静态的配电网设备与拓扑建模、动态的量测与状态建模。其中，静态模型以智能配电网“站–线–台–户”为基础，向上贯通调配边界，形成以变电站母线出口断路器为边界的调配融合模型，向下贯通营配边界，形成以低压用户接入点为边界的营配融合模型，依托电网资源中台构建输电网、配电网至末端用户的“配电网一张图”;动态模型以配电网量测、传感及状态信息为基础，通过与静态模型进行耦合，依托数据中台构建电网、设备、量测、状态等信息融合的配网数据一个源，实现配电网的状态全感知、信息全透视，为新产业实现价值增值的重要技术支撑。数字化可以为新产业提升业务敏捷性、优化生产过程、延伸产业链长度，更能通过各类业务的在线化实现商业模式的快速迭代，从而提升传统业务的商业价值。

结束语

综上所述，基于物联网的配电自动化应用是在对当前配电网信息化、自动化、互动化的基础上，集成一二次物理融合、即插即用互操作、全景状态感知、多源信息融合、信息及工控安全的多边防护與内部加固等关键技术，实现多源系统信息的深度融合。

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（作者单位：国网焦作供电公司）