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请谈谈泛在电力物联网与配电自动化系统之间的关系必赢官网,其中就有面向智能配电网的物联网技术

泛在电力物联网将带动 电力系统形成巨大产业链——访山东理工大学智能电网研究院院长徐丙垠

2019年5月26日,由中国电工技术学会主办的“2019智能配电技术研讨会”在北京铁道大厦举行,主题为“面向能源互联网的智能配电系统与装备”。来自全国各装备制造企业、有关科研设计院所、高等院校、各电网公司等产学研部门的领导、专家和代表共130余人出席了本次会议。

“十年来,配电领域发生了翻天覆地的变化,从开始配电自动化的建设,到智能配电网再到现在配电物联网的建设,一些新的理念和新技术,也随着电网技术的发展、计算机、通讯技术的发展而逐步增多。今年国家电网公司和南方电网公司都提出了配电技术转型,也带动了装备企业对于配电技术研发思路和理念的转变,如果不尽快转型,这些企业就会被配电物联网建设的大潮淘汰。”全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会配网工作组副主任刘东在“配电技术应用论坛”上表示。

2019年4月10日

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近年来,信息与电气化的结合,推动了配电网建设的发展,在配电终端、配电主站、模型与协议、主动配电网等方面,配电网企业需要进行研究以及产品研发方面转型。

山东理工大学智能电网研究院院长、博士生导师徐丙垠长期致力于配电网继电保护与自动化、智能配电网研究。近日,徐丙垠在接受本报记者采访时表示,目前配电自动化系统存在的“痛点”,可以通过建设配电物联网来解决,建设泛在电力物联网将带动电力系统形成巨大产业链。 记者:国家电网有限公司年初提出了“三型两网、世界一流”的战略目标。您长期研究配电自动化,请谈谈泛在电力物联网与配电自动化系统之间的关系。 徐丙垠:建设泛在电力物联网,其中覆盖配电网的部分应是重点,称为配电物联网。一方面,目前我国的配电网仍然比较薄弱,制约了供电安全性与可靠性进一步提升,需要通过建设一流配电网以及与之相适应的配电物联网来补齐短板。另一方面,分布式电源、储能装置与电动车的接入都在配电网侧,用户与电网的互动主要在配电网中进行,需要通过配电物联网的建设支持分布式电源即插即用,实现源储荷网之间的实时友好互动。 常规的配电自动化系统主要针对中压配电网的监控与故障处理,很少覆盖低压配电网,几乎不涉及负荷侧,难以实现分布式电源管理、虚拟发电厂、需求响应等高级应用功能,也不能为其他系统提供配电网的全景数据。而且,目前的配电自动化系统是一个主从式集中控制系统,没有解决好终端之间的对等通信与数据安全交换问题,不能很好地支持分布式自治控制功能。由于缺少统一的数据模型,硬件与软件设计开放性差,配电终端与应用软件的即插即用无法实现。 配电物联网是配电自动化系统的扩展、升级与提高,具备良好的安全性与开放性,能够更好地支持面向智能配电网与主动配电网的各种应用,是配电自动化系统发展的新阶段。目前配电自动化系统存在的“痛点”,可以通过建设配电物联网来解决。 记者:您认为泛在电力物联网建设需要哪些核心技术? 徐丙垠:泛在电力物联网实现所有电力设备、运行管理人员和用户的互联互通,其中的终端与信息处理系统要做到即插即用;软件设计应打破过去一个厂家包办的封闭式做法,将应用软件通过开放式应用程序接口访问底层数据,使其像智能手机一样,支持第三方APP接入。 目前的通信协议(如IEC101/104)只是解决了数据传输的标准化问题,并没有对“数据是什么”做出统一定义。APP在访问数据时,只有通过查看数据源装置设计者提供的信息点表文件,才能了解数据的来源与含义。而信息点表是由各个厂家自行定义的,因此,系统的安装调试工作量非常大,并且制约了第三方APP的开发与应用,限制了新技术的发展。解决问题的途径,是采用全球统一的数据模型。可以说,没有统一的数据模型,就不可能有真正意义的泛在电力物联网。 现在发布的国际电工标准数据模型,主要覆盖了变电站自动化、配电自动化与分布式电源等部分的应用,还有相当一部分应用没有标准模型。在建设泛在电力物联网过程中,一方面要遵循国际电工标准模型,避免另起炉灶,做重复性的工作;另一方面也要积极参加国际电工标准的制定工作,既满足电力物联网建设的需要,同时也推动我国研究成果成为国际标准。 在网络安全方面也需要核心技术。现有的电力自动化信息系统是一个相对封闭的系统,一般局限在专用网内,而泛在电力物联网是一个开放的系统,要满足公用网中终端与用户的访问需求,对网络安全提出了更高的要求。此外,泛在电力物联网中的终端具备边缘计算功能,能够实现分布式自治控制,例如馈线终端不依赖于主站实现故障隔离与供电恢复控制,分布式电源终端能够接收上游开关动作的信息,在配电线路出现孤岛运行状态时将分布式电源切除,这就要求终端之间能够进行实时对等通信。目前,终端与主站通信的加密措施耗费大量的软件与硬件资源,不适用于终端之间通信的安全防护,需要研究针对分布式控制的安全加密技术。 另外两项核心技术是大数据与人工智能技术的应用。泛在电力物联网全面感知电力系统运行与业务状态,运用大数据与 AI技术分析所获取的海量感知数据,实现电力系统优化运行、电力设备故障预警与用户行为分析、市场风险控制等高级应用,对提高电力系统的运行安全可靠性与运行效率、改善用户服务质量具有十分重要的意义。 记者:您认为泛在电力物联网将会带动哪些产业的发展? 徐丙垠:泛在电力物联网会直接带动传感器、电力二次设备以及信息通信产业的发展。更重要的是,泛在电力物联网提供一个安全开放的数据交换、运行控制与管理平台,将电力设备、电力运行人员与用户随时随地连接起来,将推动分布式发电、储能、电动车、智能家电、数据分析服务、系统运维服务、电力系统调峰辅助服务、电力交易服务、高效综合能源利用等新设备、新业务、新商业模式的发展,会围绕电力系统形成一个巨大的产业链。 泛在电力物联网建设为配电自动化业务的升级与发展提供了巨大的机遇。 在配电自动化和信息化建设方面,国网山东电力一直处于领先地位,为泛在电力物联网建设奠定了雄厚的基础。我们将进一步推动与国家电网公司各单位的合作,开展基于物联网技术架构的新型配电终端研究,实现配网运行状态更全面的监测分析,配网故障异常的更精准定位诊断,为电力客户提供更良好的服务交互。

会议由中国电工技术学会副理事长、中科院电工所研究员肖立业致开幕辞。他指出,我国一流城市配电网、分布式发电持续深入发展,许多新技术、新产品不断涌现,其中就有面向智能配电网的物联网技术,配电物联网理念及解决方案随之应运而生。通过设备间的全面互联、互通、互操作,实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用,配电物联网将从本质上提升配电网建设、运维、管理水平,实现跨越式发展,满足能源转型“再电气化”需求。

配电领域带来信息化变革

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今年,国家电网公司提出 “三型两网”,基于能源平台,借助泛在电力物联网这个新型技术优势,打造枢纽型能源转换的平台。从能源企业向能源互联网企业转型,信息化与电气化的有机结合,是未来能源发展的重要里程碑。对于配电物联网领域也将带来推动作用。

肖立业

南方电网公司提出 “数字化转型”发展理念,实现电网状态全感知、企业管理全在线、运营数据全管控、客户服务全新体验、能源发展合作共赢。聚焦数字电网、数字运营和数字能源生态三个重点。这些都将推动配电物联网建设。

肖立业进一步指出,近期国网公司的泛在电力物联网2019建设方案已经下发,泛在电力物联网建设已经拉开序幕。这势必将直接带动通信、电力二次设备及软件、传感监测类及相关应用等产业的发展,但同时也对电力系统的电网、电源、用电结构、电网调度控制、网络安全等提出了挑战。这需要在座的各位同仁们去探索、创新,去解决问题,以推进泛在电力物联网的全面“落地”。

配电物联网是泛在电力物联网在配电领域的应用实践,是传统工业技术与物联网信息技术深度融合产生的一种新型电力网络形态,是一套完整的基于软件定义的分布式智能协作配电网络体系。

本次会议分别由山东理工大学智能电网研究院院长徐丙垠、中国电力科学研究院配电所配电装备技术研究室主任韩筛根主持。

“通过赋予配电网设备灵敏准确的感知能力及设备间互联、互通、互操作功能,实现对配电网的全面感知、数据融合和智能应用,满足配电网精益化管理需求,支撑能源互联网快速发展。”中国电科院配电传感应用与新技术推广研究室主任王鹏表示。

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“配电物联网技术应从配电终端、配电主站、模型与协议、主动配电网方面进行技术革新。在配电终端领域,配电终端是泛在电力物联网感知最基础的平台,量最大、面最广,直接制约着后台数据的分析价值。目前,在国家电网公司智能配电变压器终端招标过程中,已经将华为的物联网技术引进其中。现在的配电终端与以前有很大变化,硬件、软件和应用都已经得到了升级。”刘东表示。

徐丙垠

未来的配电终端不局限于配电变压器终端,在新的物联网技术背景下,在应用、硬件和软件都有颠覆性变革。一是在硬件方面,以前配电终端与工业智能化相比,硬件终端的结构偏大、功耗大等,最核心的技术———芯片化趋势已经更加强烈。未来在工业界体现的已经不仅仅是终端的集成能力、制版加工能力,而是芯片的设计能力、核心的计算、共性的接口技术等将固化到芯片中。

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刘东介绍,配电主站方面,传统配电主站的生产厂家已经受到冲击,会有更多的互联网企业进入到传统的电力设备制造领域,如华为、阿里、百度等。

必赢官网,韩筛根

传统电力设备企业在终端的应用方面具有优势,但是在平台化方面则没有互联网企业有竞争优势。未来市区主站将融入更多物联网技术,某一个厂家完整的做主站的机会将越来越小,主站接口也将开放,转成公共的接口。传统配电网应用优化将进一步加强,电网优化、大数据、人工智能等新技术的融入,将带来配电领域新的业态和商业模式。

为就当下配电物联网以及智能配电系统的关键技术发展和装备创新等问题展开讨论,本次会议特邀来自国网公司、科研院所、装备制造企业等产学研方面的11位领导和专家,与参会代表深入研讨和交流能源互联网背景下,我国建设配电物联网对电气制造行业的机遇和需求,以及智能配电系统的发展趋势。孙德栋,国网信通产业集团副总经理

配电物联网试点实践正在进行

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“配电物联网的目标是提升智能配电网枢纽、平台、共享方面的核心能力,加快智能配电网向能源互联网转型发展。赋能配电网,使得配电网拥有更强大的数据感知和获取能力,更及时的数据传输和处理能力,更灵活的业务响应和实现能力。目前,配电物联网建设已经在多地试运行。”王鹏表示。

《基于智能芯片的配电物联网解决方案及应用案例》:在配电物联网建设过程中,结合智能芯片与终端应用,需要重点研究并解决“管”“边”“端”侧三方面的问题。管,即解决智能终端同时与配电物联网云平台、用电信息采集主站同时建立网络连接的问题;解决HPLC同时承载配电业务与用采业务,带来的潜在信道冲突问题;研究未来5G通信技术如何在配电物联网中发挥作用的问题;边,即研究如何发挥智能终端边缘计算能力,实现云边协同的问题;端,即研究未来一次设备智能化,如何与传感器、通信单元集成的问题。刘海涛,中国电力科学研究院配电研究所副所长

据介绍,智能配变终端硬件平台化、软件App化应用已经在山东、江苏智能配变终端试点,配变内主流厂家产品可以互换,终端App可以“零接触”方式自由部署,该终端App安装仅需要两分钟,卸载50秒。各终端按需实现定制化应用,终端及App的全生命周期管理、运行数据实时在线、运行数据全链条管理展现等功能一应俱全。

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另外,山东配电网各类采集终端可即插即用,针对原有采集终端种类不同、生产厂家较多,各自通信规约不统一等问题,将智能配变终端视为规约转换的枢纽,在智能配变终端中部署规约协议库,并采用配置地址码的方式,向下兼容已有各类采集终端,向上与主站实现即插即用,在通讯、规约标准化前提下,实现终端零配置上线运行,降低施工现场配置工作量,提高采集终端数据利用效率。

《配电物联网建设探讨》:提升智能配电网枢纽、平台、共享方面的核心能力配电网,加快智能配电网向能源互联网转型发展。赋能配电网,更强大的数据感知和获取能力,更及时的数据传输和处理能力,更灵活的业务响应和实现能力(产品与厂家解耦、软件与硬件解耦、需求与设备解耦)。李群,国网江苏省电力科学研究院副院长

江苏建立了电动汽车充电桩充电管理试点。通过对配电台区充电桩停启控制管理,智能配电终端可以实时采集电动车充电桩运行状态数据、电量数据、告警事件等信息,做出配变台区负荷预测,发出台区电动汽车充电需求等。

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根据该地区居民典型生活习惯统计分析,配变台区负荷自18:30起进入高负荷运行,电动汽车充电时段分布在18:30~23:30,与台区晚高峰生活负荷完全重叠,如不经引导,台区将可能在21:30左右出现重超载现象。通过智能配变终端的引导,可将负荷转移至0:00~06:00时段内,充分利用配变轻载时段为电动汽车充电,提高配变运行经济性。

《统一潮流控制器关键设备研制及工程应用》:UPFC工程应用关键技术包括建模仿真技术(机电暂态建模、电磁暂态建模、实时闭环仿真),设备关键技术(换流阀、快速旁路开关、串联变压器、过电压与绝缘),控制保护技术(控制保护策略、系统运行策略、电网保护协调),调试试验技术(换流阀试验、TBS试验、系统短路试验)。王照,施耐德电气能效管理中压业务系统架构师

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《释放数字化电网潜力,点亮永动世界》:配电物联网解决方案三层架构,即互联互通的产品,边缘控制层,应用分析与服务。通过设备互联、全局感知(一二次设备统筹考虑,建设物联网基础节点),优化运行、精益运维(中低压系统统筹考虑,提升系统可获得性),综合服务、模式创新(可观可控的透明的数字化站室),为客户提供安全、可靠、高效、可持续的电能。李静,国网河北省电力公司信息通信分公司

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《泛在物联网之大数据在身边》:①台区线损医生。低压台区线损聚类分析,实现智能反窃电,挖掘线损与气象因素间的潜在规律;②配网设备智慧鹰眼。智慧鹰眼采集数据——数据全、质量稳、采集速度快,智慧鹰眼处理数据——分析数据快、分析指标精确,智慧鹰眼可视化——设备在线化、问题透明化、运维智能化;③优质客户服务帮手。基于机器学习算法的优质客户识别模型构建,基于大数据分析的优质客户识别及等级评定,以及优质客户精准服务推送。徐丙垠,山东理工大学智能电网研究院院长

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《IEC 61850标准在配电网中的应用》:智能电网、泛在电力物联网是电网/电力系统信息化的产物。采用符合IEC 61850/61970/61968标准的数据模型,实现智能设备及其应用软件的即插即用,是智能电网、泛在电力物联网的发展方向。主站应用采用IEC 61970/IEC 61968公共信息数据,终端设备采用IEC 61850数据模型,广域宽带网通信协议采用IEC 61850-8-2 XMPP,局域窄带通信协议可采用104与CoPA。晋文杰,国网北京市电力公司配电处

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《高可靠性智能配电系统创新与实践》:通过构建“双花瓣”配网网架(采用可靠的保护配置,发挥智能开关站优势,创新设计零闪动低压配电系统);强化智能运维手段,提升服务保障质量(提高配网故障自愈能力,提升精益运维管理水平);增强应急供电保障能力(政治供电常态化运维,重大活动专业化保障,要客服务精益化管理,“1+N”保障团队建设),在北京通州区行政办公区建成了供电可靠性最高的坚强配电网架,采用双环网合环运行带环间联络的运行方式,供电可靠率达到“六个9”以上,年均停电时间短于21s。王立昌,北京人民电器厂有限公司技术副总经理

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《智能配电及用户互动》:物一直客观存在,网也存在了多年,物联网的兴起,其重点在于“联”。在建设电力物联网的背景下,针对低压配电台区的需求,构建了系统解决方案,以智能化元件为基础,实现了各层级低压故障信息实时在线监测,可快速定位停电范围,在客户感知前主动上报停电信息, 支撑低压故障的快速抢修和可靠性分析,缩短复电时长,提升供电主动服务能力。并通过蓝牙热插拔、四遥功能、12V供电等细化功能为运维人员和用户提供优良的使用体验。陈文康,国网信通产业集团天津普讯公司总经理

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《智慧综合能源系统解决方案》:智慧综合能源系统包括基础设施层、能源感知层、泛在通信层、系统服务层和业务应用层,支撑多样化智慧能源综合服务业务。其关键技术包括:大数据应用、人工智能、区块链应用、信息-物理耦合系统、多能流综合能量管理平台技术、云化部署技术、智能感知技术、多能流优化调度技术、分布式电源集群虚拟同步化控制等。目前,集团形成了以智慧能源综合服务平台为核心载体,集投资、咨询设计、工程建设、软硬件产品提供、能源交易和运营为一体的智慧综合能源系统服务模式。金海望,国网冀北电力检修分公司特高压中心

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《张北四端柔性直流环网工程》:四端换流站采用“手拉手”接线方式构成环网,网络分为三个层次,分别为正极运行层、负极运行层和金属回线运行层,三个层次组合,56种运行方式;采用双极对称接线两极由上下桥臂各一个MMC换流器组成,一极发生故障后,非故障极具备功率转带能力,系统可靠性高,采用架空线作为直流输送线路,不受电缆制造水平的限制;采用“半桥MMC+直流断路器”方案,直流断路器可以直接清除直流线路故障,直流电网功率传输不间断。黄浪,特变电工西安电气科技有限公司微网产品线总经理

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《基于电能路由器的交直流混合微网解决方案》:采用一二次融合的三层系统架构;“网-源-荷-储”由电能路由器统一接入,变换环节少,效率高;并离网无缝切换,稳定可靠;管理层采用双端能量管理系统;控制层采用电能路由器替代传统逆变器、储能变流器、网关接口柜和中央控制器,高度集成了一、二次设备。

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