泛在电力物联网在智能变电站中的应用与展望

徐成 纵兆丹

摘要：经济发展使得我国科技实力不断提升，各行业的发展离不开电力行业的支持。为了更好地满足人们对电力生产生活的需求，电力行业正在逐渐向智能化、电子化和信息化方向发展，这就对电力通信技术提出了更高要求。随着泛在电力物联网建设的提出，电力通信技术在我国电网中的应用越来越广泛，通信技术水平也在不断提升。本文将对泛在电力物联网在智能变电站中的应用进行了分析。

关键词：泛在电力物联网;智能变电站;应用

引言

2019年初，国家电网发布泛在电力物联网的战略，推进“三型两网”的建设力度。此时，物联网技术的快速发展也加速了电网设备智能连接的进程。传统的变电站已经基本具备“四遥”的功能，正朝着无人变电站的方向发展[1]。“四遥”功能只能在调度中心控制断路器的开断，且偶尔发生失误操作，无法保证100%的准确性。隔离开关的操作，则需要人工来完成，从而增加了电力检修人员的工作量。现场人工操作的方式效率低，无法实现无人变电站的要求，且电机机构的遥控功能无法应用于实际，不能体现智能遥控的性能，大幅度制约了变电站智能化的发展。

1、泛在电力物联网发展趋势与网络结构

a）感知层用于信息数据的的收集与处理，主要包括传感器、现场采集设备、智能业务终端、边缘物联代理等设备。目前需要解决的问题包含统一终端标准，推动跨专业数据同源采集，实现配电侧、用电侧采集监控深度覆盖，提升终端智能化和边缘计算水平。b）网络层用于将感知层的信息与数据传送到对应的平台进行处理，用于传递数据和指令，主要包括接入网、数据网、传输网、卫星网等几张网络。网络层重点要解决的问题是推进电力无线专网和终端通信建设，提高网络覆盖能力，增强网络带宽，实现广覆盖、深覆盖和厚覆盖，提升网络资源调配能力，满足新兴业务发展需要。c）平台层主要将感知层采集到的信息与数据进行处理、分析，并将处理结果提供给感知层。平台层的目标是实现大平台，多场景的架构，搭建统一的平台，通过“云雾协同”架构，实现数据共享以及高速、准确的处理，支持不同类型应用的组合与构建。d）应用层面根据不同的应用需求，对数据进行相应的分析、处理，实现不同的功能。目的是为了更好更智慧地支撑核心业务运营，为能源互联网生态服务，提升管理水平、拓展业务范围。应用层主要对象包括企业运营、电网运营、客户服务、新业务推进等，通过泛在化、智能化应用来提高企业智慧化运营水平、电网效益、客户服务水平，促进产业上下游贯通、协同[1]。

2、泛在电力物联网在智能变电站中的应用

2.1、区域电力市场交易

随着国内分布式能源如分布式风电、光伏发电等各种新能源的分布式发展，以绿色新能源为主体的分布式能源成为能源交易市场中的重要组成部分。为了提高能源利用率、多渠道扩展分布式能源本地消纳，分布式能源获得合法就近售电资质，其能源生产和消费结构呈无中心、多节点状。然而现有能源运营模式由于具有集中式管理的特点，难以简单套用于分布式能源。区块链技术具有可追溯性、交易公开、数据透明的优势，其分散化特性与分布式能源的特点相符合。区块链分布式记账可用于降低交易成本，追踪能源来源，并提高交易效率。具体而言，通过区块链可以实现跟踪追溯，可以看到用户通过哪些环节交易、从哪个电厂购了多少电，使用或生产了多少清洁能源，从而为分布式能源市场建立了一个信任环境。通过建立中长期双边交易市场甚至现货市场，各类分布式能源可以根据自身特性，在细分区域市场内获得更好的收益[2]。

2.2、三维可视化综合平台设计

三维可视化综合平台设计有效地展现了三维可视化技术的模型绘制能力和系统整合能力，以下对三维可视化综合体系的构成进行介绍：在三维可视化技术的支持下，三维可视化综合体系将借助三维模型和LUA引擎，实现三维全景展示、数据的智能分析、数据的可视化展示、设备状态可视化展示、视频监控图像展示以及交互互动、热点快速定位、告警信息快速定位、自动巡视、历史反演，实时地展现了三维场景，并帮助变电站系统管理人员切实地获知了相关设备的状态信息，如数字显示信息、仪表盘信息和指示灯信息。另外，借助物联网技术和三维可视化技术的智能性优势和自动性优势，还可以按照变电站控制系统的主要控制需求和控制指标，实现系统功能的远程操控和智能化运行，大大降低了工作人员的工作量和工作压力。

2.3、电力通信技术在变电系统中的应用

变电系统中，电力通信技术的应用主要包括变电站的远程监控、可视化运行以及远程巡检等。近年来，随着我国变电站领域逐渐向智能化方向发展，采用了更多更加先进的技术，通信技术、遥感技术以及控制技术等都逐渐被应用到智能变电站领域，使智能变电站的通信和控制实现了多方位发展。新型通信技术在智能变电站建设中的应用，有利于降低人工干扰，提高变电站运行的可靠性，为电网的安全运行提供有力支持[3]。

2.4、调度顺控模式

调度顺控系统架构，如图1所示。Ⅰ区远端网关机负责调度主站与监控系统顺控操作服务模块之间的通信转发，提供了调度主站与监控系统之间的调度远方顺控通道。厂站端在监控系统中配置顺控操作服务模块。顺控操作服务模块功能包括：1）和主站交互;2）调用监控系统已有的典型票;3）和监控系统一体五防、SCADA交互，实现远方顺控操作。程序化操作的具体流程为：1）OCS系统下发程序化操作票调阅命令，SAS系统根据操作票调用命令在典型票库中查找匹配的程序化操作票，并将结果返回主站;2）OCS系统下发操作票执行命令，SAS系统结合五防模块完成操作票预演并回传预演结果。预演成功后继续执行并分步回传执行结果，直至操作完成[4]。

3、基于泛在物联网的电力技术未来发展

1、泛在电力物联网的一站式服务。泛在电力物联网建设，可以通过5G通信技术、物联网技术以及无线网技术等建设基础电力设备信息采集平台，通过对设计和标准的统一规划，实现与电力系统的多维度、全方位接入，以及对电力设备状态的全面感知，同时及时响应客户的业务需求。通过大数据以及云计算技术，对多源数据、多系统进行数据构建，形成统一的一站式通信技术数据平台，为泛在电力物联网的一站式服务提供数据支撑。2、智能互联网世界的打造。国家电网公司在2019年的1号文件中指出，将能源互联网的构建放在年度重点工作首位，使以电力流为主的坚强智能电网与以数据流为主的泛在电力物联网形成数据流、能源流以及业务流“三流合一”的能源互联网。泛在电力物联网的优势体现在“人-机-信-物-环”多种要素的互联，具体表现为不同管理优化层在云端的泛在分布[5]。

结束语

當前我国正处于现代化建设的关键时期，社会生产和人民生活对电力的应用需求呈现了明显的上升趋势。基于此，可充分发挥物联网技术和三维可视化技术的应用优势，构建变电智能辅助控制系统，强化对变电控制数据和电力系统的管理能力，切实保障电力传输安全，构建完善的电力控制系机制。

参考文献：

[1]汪龙根，吴刚.输配电设备泛在电力物联网建设思路与发展趋势[J].中国新通信，2019，21（22）：121.

[2]聂江龙，夏天，王安民，曾贤功，胡强棚，陆洲.泛在电力物联网与企业消防安全管理的融合建设研究[J].企业改革与管理，2019（21）：34+36.

[3]李桂芳，许鹏，王继东，宋珂.变电站智能门锁集中控制系统的设计[J].信息与电脑（理论版），2019，31（21）：174-176.

[4]余晓竹.智能变电站中物联网技术的应用[J].工程技术研究，2019，4（20）：118-119.

[5].西门子为GlitreEnergiNett建设支持电力物联网应用的数字化变电站[J].电气应用，2019，38（10）：2.