基于泛在电力物联网的调度自动化系统应用与探索

叶淑君 徐涛

摘要：泛在电力物联网是工业级物联网在电力行业的具体应用，对中国电力行业改革、信息化革命具有重大意义。本文从泛在电力物联网的概念出发，对其在调度自动化系统中的应用进行探索，对泛在电力物联网的在调度自动化系统中的发展和挑战进行了讨论。

关键词：泛在电力物联网;调度自动化;应用

1 泛在电力物联网的内涵

1.1 什么是泛在电力物联网

要理解泛在电力物联网的概念，其中，物联网技术已是一个广泛成熟的技术，是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。在电力系统中可以理解为通过各种传感器、自动化装置或技术手段对电网基础设施、各类人员及其所在的环境等进行识别、感知、互联和控制或警示的网络系统。而“泛在”，则是要将传统电力发、输、供、配、用所涉及的所有环节全部信息化，就是围绕电力系统各个环节，充分应用人工智能、移动互联、大数据等现代化信息技术、先进高速的通信技术，实现电力系统各个环节万物互联和人机交互，从而衍生出基于通信技术的全业务感知的泛在电力物联网的概念。泛在电力物联网，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活等特征，包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。

1.2 为什么要建设泛在电力物联网

一直以来，物联网技术已在智能电网的建设中广泛应用，信息化水平也不断提升。经过多年来D5000主网自动化系统、D5200配网自动化系统，以及近年调控云系统等的建设升级与主配网变电设施的智能化改造，国网公司目前已在各级调度形成了相当具有规模的物联网生态圈，接入系统的终端设备数以亿计，输电网设备基本做到可观、可控、能控、在控。配网改造如火如荼地进行中，配网自动化覆盖率节节攀升，各种在线监测，智能统计系统比比皆是。

虽然在高电压等级远距离传输、供电可靠性和电网安全稳定运行等技术水平层面，国家电网公司早已走在世界领先水平，但作为位居世界五百强前列的行业领头羊，国网电网公司要在电力改革中取得成功，就必须要能够拿出可以代表整个行业发展方向的可行技术方案，结合互联网技术的泛在电力物联网建设，一方面要探索可向海外输出的成熟可复制的技术方案，一方面要提升用户体验，实现良好的的互动、获得更多的参与以及认同。

泛在电力物联网的提出使得传统电力行业走向数字化的發展道路，构建出与物理世界实时、完整映射的数字世界，并且利用这些数字创造无限的价值。同时，泛在电力物联网建设本身，能够进一步实现对电网各环节的全过程动态感知，打造自动化、数字化、智能化的坚强电网。与承载电力流的坚强智能电网不同，泛在电力物联网更多的是承载了电力行业的数据流，将传统电力行业的各环节结合“大云物移智”等通信新技术，开拓新的消费业务需求与对外客户服务场景，两者相辅相成融合发展，形成强大的价值创造平台，促使能源流、业务流、数据流“三流合一”，最终实现能源互联网。

2 泛在电力物联网在调度自动化系统中的应用

2.1 数据感知

2.1.1 新型终端设备的研发

要实现对电力系统的精细化调控，对海量的智能终端的有效监控是关键，这就要求泛在电力物联网实现对电力系统设施的全过程全覆盖的感知能力。国家大力推动新能源建设，分布式电源的并网，使得传统电网面临更多的挑战，不仅增加了电气设备的复杂性，也增加了量测数据的复杂性。因此，对于处在感知层终端设备而言，未来泛在电力物联网中的终端设备必须朝向高度集成化的方向发展，以最小的体量实现最多的目标任务。新型的终端设备的研发必须考虑全电力行业背景的兼容，如设备尺寸、部署环境、电磁兼容等，以应对不同的运行工况和匹配不同的网络环境等。

2.1.2 设备识别与数据规范

利用无线射频技术，基于设备唯一身份标识ID，进行设备的各个运行状态，如规划、出库、安装、运行、维护、退役的全过程资产管理。构建统一的数据模型和设备台账数据库，利用电子标签、二维码等手段，关联现场设备与平台，基于现场移动终端或智能穿戴设备实现基础数据的智能获取，快速调阅设备参数、缺陷记录、隐患记录、故障记录、巡检记录等信息。通过对扫码终端登录账号的权限设置区分各类人员的权限与业务内容，实现精细化管理。通过图像智能识别和语音识别技术，提升信息交互的效率。打通各系统平台间的壁垒，建立数据同步及流转机制，实现运行数据共享及规范获取，亦可减轻基层人员重复维护的工作负担，提高工作效率。

2.1.3 无线采集技术应用

无线宽带通信技术可以很好的解决“最后一公里接入问题”，作为泛在电力物联网的基础网络设施，加快建设无线专网能够有效地降低建设成本，提高数据采集覆盖率。同时，电力无线专网的建设能够为移动互联技术融入电网管理提供条件，建立统一的数据采集系统和传输网络，与新型的终端设备相结合，实现信息的全面捕捉、实时传输、问题记录，通过采集系统进行在线分析和精准定位，加快问题处理效率，体现出无线采集技术便捷化、高效率的特征。

2.2 数据处理

2.2.1 运行数据分析与预警

基于电力系统运行产生的海量数据、用户侧的用能数据、以及其他能源系统运行的大数据，搭建统一的数据存储与管理平台，规范数据的统一性。并基于数据中心结合云计算、大数据等先进的技术手段，建立高精度、细粒度的分析预测模型，或建立不同电力用户的用电行为库和用户肖像库等大数据应用，以此丰富电力系统运行调节手段，制定综合能源协同运行方案、优化用户侧的用电方案等。另外，通过建立人工智能引擎和AI学习，自动分类真实故障数据和系统扰动数据，一方面能够及时开展故障研判，另一方面能够提高系统的容错功能。

2.3 应用场景

2.3.1 电网模型的源端维护和全局共享

受限于电网规模和各级调度的分工协同，传统电力系统的拓扑模型在使用中往往采用近似、模拟的边界条件。而泛在电力物联网的引入，使得模型数据的源端维护和全局共享得以实现，各级调度机构可以使用同一张电网模型，能够更加精准的将电网拓扑转换为数学模型，这在拓扑分析、潮流计算、继保整定等专业的应用上具有更加实用化的意义。

2.3.2 基于人工神经网络的负荷预测

基于大数据的人工神经网络学习系统和方法已被用来解决各种各样难以用普通数学规则解决的问题。而随着电力市场的发展，源网荷储的复杂性的增加，用一个确切的数学模型来建立负荷预测机制已经越来越困难。将人工神经网络学习应用在电力系统中，结合大数据平台，通过采用人工神经网络的学习算法，进行短期和中长期的负荷预测，在电力系统规划和电网运行的安全稳定方面能够起到至关重要的作用。

3 结束语

为了满足国家电力部门智能电网的战略要求，在调度自动化系统中广泛采用物联网技术建设新应用，建设完善电力物联网系统，不断提高电网调度的完整性，最大限度地提高电网系统的运行效率。未来，通过社会各方的密切合作，通过理论创新、技术研究和模式变革，终将实现建设世界一流能源互联网这一目标。

参考文献：

[1]  鹿婷婷，李志峥.浅谈物联网技术在智能电网中的应用[J].科技创新与应用，2014（06）

（作者单位：国网浙江象山县供电有限公司）