為應(yīng)對能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對配電網(wǎng)的要求,基于“云大物移智”等新一代信息通信技術(shù)的配電物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生,成為能源轉(zhuǎn)型“再電氣化”發(fā)展的新思路、新模式、新焦點(diǎn)。文章首先論述配電物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵構(gòu)想和應(yīng)用特征,強(qiáng)調(diào)其全面感知與軟件定義的屬性;其次提出由“云、管、邊、端”構(gòu)成的配電物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu),強(qiáng)化了對“邊”、“端”的功能定位與技術(shù)創(chuàng)新;然后介紹了未來配電物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方向,除增強(qiáng)配電網(wǎng)的智能化管控能力外,其也將促成個性化定制、服務(wù)化延伸等新型應(yīng)用模式;最后分析了配電物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施對電力公司、電力用戶及社會的重要意義,并根據(jù)前期試點(diǎn)成果,提出配電物聯(lián)網(wǎng)下一步發(fā)展的建議。

　　關(guān)鍵詞 :配電物聯(lián)網(wǎng);全面感知;軟件定義;分布式智能;

　?。▉碓矗何⑿殴娞?電網(wǎng)技術(shù) ID：dwjs1957 作者：呂軍1, 欒文鵬2, 劉日亮1, 王鵬2, 林佳穎2）

　　0 引言

　　配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)[1-2],面向廣大用戶,其運(yùn)行狀況直接影響用戶體驗(yàn)和供電可靠性。據(jù)統(tǒng)計,用戶平均停電時間的90%以上是由配電網(wǎng)的因素引起的[3-4]。而近幾年備受關(guān)注的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和智慧城市建設(shè)等又對配電網(wǎng)發(fā)展提供了全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[5]。

　　長期以來我國配電網(wǎng)的建設(shè)一直在不斷推進(jìn)。20世紀(jì)90年代,配電網(wǎng)建設(shè)資金短缺,設(shè)備技術(shù)性能落后,調(diào)節(jié)手段不足,事故頻繁發(fā)生,通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、采用先進(jìn)設(shè)備、優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)等方式對配電網(wǎng)進(jìn)行改造,為實(shí)現(xiàn)配電自動化打下基礎(chǔ)[6]。2009年國家電網(wǎng)公司開始全面建設(shè)智能電網(wǎng),要求配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控與信息交互、支持不同比重的分布式能源接入[7],除大范圍試點(diǎn)配電自動化系統(tǒng)外[8],還建設(shè)了生產(chǎn)管理系統(tǒng)[9]、供電服務(wù)指揮系統(tǒng)[10]、用電信息采集系統(tǒng)或高級量測體系[11]等信息管理系統(tǒng)。近幾年,隨著新能源技術(shù)[12-13]、配電技術(shù)[14-16]、用電能效技術(shù)[17-19]、信息通信技術(shù)[20-21]的迅速發(fā)展,配電網(wǎng)已從單純的電力網(wǎng)絡(luò)向智能能源信息一體化方向演變。但是配電網(wǎng)建設(shè)仍然面臨設(shè)備總量大[1]、量測覆蓋率嚴(yán)重不足[2]、設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化程度低[22]、發(fā)展不平衡不充分[23]、可變負(fù)荷沖擊大[24]、市場化調(diào)節(jié)機(jī)制手段相對較少[25]、用戶需求逐步呈現(xiàn)多樣化[26]等諸多挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)前,以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為標(biāo)志,以“再電氣化”為路徑的新一輪能源革命,正在全球范圍深入發(fā)展[27-28]。作為能源革命中心環(huán)節(jié)的電網(wǎng),從技術(shù)特征上看,正向新一代電力系統(tǒng)演進(jìn);而從功能形態(tài)上看,將向能源互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)[23]。在此背景下,傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理模式、技術(shù)手段,已經(jīng)無法滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源互聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求,無法滿足人民群眾美好生活的用電需求。近年來,以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息通信技術(shù)不斷發(fā)展?jié)B透[29-30],車聯(lián)網(wǎng)、健康、家居、智能硬件、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)市場需求日益活躍[31],為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成以人為中心的、信息物理深度融合的聯(lián)通互動、數(shù)字孿生、虛實(shí)交融的新業(yè)態(tài)指明了方向。能源管理作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用改造的關(guān)鍵領(lǐng)域,亟需在管控手段薄弱的配電網(wǎng)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)理念和“云大物移智”等先進(jìn)技術(shù)[32-33],在實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)可觀可控的基礎(chǔ)上,提升信息數(shù)據(jù)的集成與應(yīng)用能力,實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的融合,從本質(zhì)上提升配電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維、管理水平,適應(yīng)精益化的管理要求,快速靈活地適應(yīng)業(yè)務(wù)需求變化,滿足能源轉(zhuǎn)型“再電氣化”需求。因此,配電物聯(lián)網(wǎng)的理念和解決方案應(yīng)運(yùn)而生,并將成為未來產(chǎn)業(yè)布局的新思路、新模式、新焦點(diǎn)。

　　1 內(nèi)涵和構(gòu)想

　　配電物聯(lián)網(wǎng)是能源轉(zhuǎn)型要求下配電網(wǎng)融合以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息通信技術(shù)的新型發(fā)展形態(tài),其概念的提出融合了當(dāng)前主要的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展需求,具體包括：

　　1）物聯(lián)網(wǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)是感應(yīng)通信技術(shù)、基于IP技術(shù)的智能采集技術(shù)、容器技術(shù)、第五代移動通信技術(shù)(5G)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)等新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用[11,31,34]?；诟兄⒕W(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用3層結(jié)構(gòu)[35],

　　使更多的設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣覆蓋的采集、更低成本和低風(fēng)險的泛在接入,以及更深入的智能控制[36-37],促進(jìn)生產(chǎn)生活和社會管理進(jìn)一步向智能化、精細(xì)化、網(wǎng)絡(luò)化方向轉(zhuǎn)變[38]。

　　2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的重要載體[39-40]。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)中,數(shù)據(jù)采集是基礎(chǔ),對多源信息進(jìn)行高效采集和云端匯聚;工業(yè)PaaS是核心,為工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)提供一個基礎(chǔ)平臺;工業(yè)APP是關(guān)鍵,推動技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識和最佳實(shí)踐的模型化、軟件化、再封裝,實(shí)現(xiàn)對特定制造資源的優(yōu)化 配置[41]。

　　3）智能電網(wǎng)分布式智能體系。

　　隨著通信和信息技術(shù)的進(jìn)步,電網(wǎng)的管理也由以往的集中式管理向集中式和分布式管理協(xié)同的方向發(fā)展,把決策能力延伸到電網(wǎng)末端。智能電網(wǎng)分布式智能體系把電網(wǎng)分成許多片(cell),每片中包含許多由片內(nèi)通信連接起來的智能網(wǎng)絡(luò)代理(IA),可以對局部控制并作出自主決策,也可以經(jīng)片內(nèi)的協(xié)調(diào)做出決策,如圖1所示[42]。同時各片之間,以及配電調(diào)度中心和輸電調(diào)度中心之間也通過通信聯(lián)接,根據(jù)整個系統(tǒng)的要求協(xié)調(diào)決策,實(shí)現(xiàn)跨地理邊界和組織邊界的智能控制,使整個系統(tǒng)具有自愈功能[3]。

　　4）基于IP技術(shù)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)管。

　　對電網(wǎng)設(shè)備和資產(chǎn)運(yùn)行狀況實(shí)時監(jiān)管,從而保障電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行以及電網(wǎng)資產(chǎn)的高效健康利用,是各電力公司追求的終極目標(biāo)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的普及為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)?；诔墒斓腎P技術(shù)和工具(如IPv6的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)),電力公司可以部署配電設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)元件的監(jiān)控和管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)全部配電設(shè)備在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視圖下納入集中統(tǒng)一管理,具備遠(yuǎn)程狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控和故障事件收集記錄、故障點(diǎn)定位和排查、智能設(shè)備的身份驗(yàn)證和登錄準(zhǔn)入等功能,有效降低配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)的復(fù)雜程度[43]。

　　圖1 分布式的智能電網(wǎng)智能體系結(jié)構(gòu)Fig. 1 Architecture of distributed smart grid

　　5）軟件定義。

　　軟件定義是在物理資源虛擬化的基礎(chǔ)上,通過管理任務(wù)可編程實(shí)現(xiàn)靈活、多樣和定制的系統(tǒng)功能,從而實(shí)現(xiàn)軟件對物理硬件設(shè)施與系統(tǒng)的賦值、賦能和賦智。目前,軟件定義已經(jīng)延伸出了多種概念和技術(shù),包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)、存儲、計算、環(huán)境、數(shù)據(jù)中心等,為人、機(jī)、物融合下的各種資源全方位互聯(lián)互通提供了堅實(shí)的理論技術(shù)基礎(chǔ)[44]。

　　6）信息物理融合建模。

　　信息物理系統(tǒng)(cyber physical system,CPS)是實(shí)現(xiàn)計算、通信以及控制技術(shù)深度融合的下一代工程系統(tǒng),更強(qiáng)調(diào)全面的信息獲取和利用,因而融合建模是其研究重點(diǎn)。通過對應(yīng)用領(lǐng)域信息模型與服務(wù)的抽象與規(guī)范,以及通信服務(wù)的映射,支持端到端的發(fā)布與定義機(jī)制,滿足不同應(yīng)用服務(wù)需求[45]。

　　上述技術(shù)和應(yīng)用均是互聯(lián)網(wǎng)根據(jù)不同的應(yīng)用需求發(fā)展而成的具有不同側(cè)重的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)形態(tài)。配電物聯(lián)網(wǎng)將其應(yīng)用于電力、能源領(lǐng)域,充分吸收物聯(lián)網(wǎng)的泛在感知和IP通信的特點(diǎn)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的泛在計算技術(shù)(平臺+APP),并融合分布式智能體系把智能代理分布于電網(wǎng)不同層點(diǎn)的設(shè)想,引入云計算和邊緣計算相結(jié)合的分布式智能協(xié)同工作的理念,借鑒軟件定義構(gòu)想和信息融合建模,實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)和資產(chǎn)的全面感知和監(jiān)管,形成了自己獨(dú)特的內(nèi)涵：

　　配電物聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合產(chǎn)生的一種新型電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行形態(tài),通過賦予配電網(wǎng)設(shè)備靈敏準(zhǔn)確的感知能力及設(shè)備間互聯(lián)、互通、互操作功能,構(gòu)建基于軟件定義的高度靈活和分布式智能協(xié)作的配電網(wǎng)絡(luò)體系,實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應(yīng)用,滿足配電網(wǎng)精益化管理需求,支撐能源互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展,是新一代電力系統(tǒng)中的配電網(wǎng)的運(yùn)行形式和體現(xiàn)。

　　2 應(yīng)用特征

　　在應(yīng)用層面上,配電物聯(lián)網(wǎng)具備以下特征：

　　1）狀態(tài)全面感知。

　　在配變、分支箱、戶表、充電樁、分布式能源等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)用低成本的智能識別和感知技術(shù),對配電網(wǎng)設(shè)備及線路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控管理;同時建立統(tǒng)一的信息模型和映射機(jī)制,促進(jìn)各類設(shè)備與應(yīng)用在IP網(wǎng)絡(luò)的無縫對接,即插即用,通過廣泛互聯(lián),實(shí)現(xiàn)端到端及端到云的互聯(lián)互通互操作,為構(gòu)建安全、標(biāo)準(zhǔn)、兼容、可靠的支持多種業(yè)務(wù)融合的新型配電網(wǎng)運(yùn)營系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)。

　　2）分布式智能部署。

　　在云主站部署基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)框架的集中式數(shù)據(jù)計算,同時賦予終端設(shè)備部署快速、算法簡便的邊緣計算和就地管控能力,促使二者在網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、應(yīng)用和智能方面進(jìn)行深度協(xié)同,使配電網(wǎng)具備分布式智能以及各級智能自治/協(xié)同的能力。通過云-端協(xié)同,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速決策和響應(yīng)。

　　3）軟件定義系統(tǒng)。

　　將軟件定義與數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能技術(shù)深度融合,形成包括軟件定義主站、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、軟件定義終端在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈,通過軟硬解耦,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速迭代,打破原有封閉、隔離、固化的管理模式,構(gòu)建扁平、靈活、高效的新型業(yè)務(wù)系統(tǒng)形態(tài)。

　　4）應(yīng)用模式升級。

　　通過建設(shè)包括資源管理、數(shù)據(jù)建模及分析、應(yīng)用開發(fā)等功能在內(nèi)的核心和共性技術(shù),實(shí)現(xiàn)配電技術(shù)的模型化,提高應(yīng)用服務(wù)開發(fā)效率,促進(jìn)現(xiàn)有配電業(yè)務(wù)的增量型和進(jìn)化型改進(jìn),并創(chuàng)造出更多基于物聯(lián)網(wǎng)理念的應(yīng)用,促成新的產(chǎn)品和服務(wù)模式,拓展新的發(fā)展方向。

　　5）業(yè)務(wù)快速迭代。

　　針對業(yè)務(wù)需求,基于配電終端硬件平臺化的基礎(chǔ),以軟件定義的方式,在配電終端及主站實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)的快速靈活部署,滿足配電網(wǎng)形態(tài)多樣和快速變化的業(yè)務(wù)需求。

　　6）資源高效利用。

　　基于云-端協(xié)同的分布式智能架構(gòu),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等資源的統(tǒng)一管控、彈性分配,提高數(shù)據(jù)、通信、計算等各方面資源的整體配置效率。

　　3 體系架構(gòu)

　　按照配電物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想,依據(jù)軟件定義的原則和可靠性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)展性、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化等方面的需求,本文提出了配電物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu),如圖2所示。區(qū)別于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的3層架構(gòu),配電物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)整體上可劃分為“云、管、邊、端”4個部分。

　　3.1 端

　　“端”是配電物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的狀態(tài)感知和執(zhí)行控制主體終端單元,其利用傳感技術(shù)、芯片化技術(shù),實(shí)現(xiàn)對配電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、電氣量信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集、感知,突破了低壓配電網(wǎng)不可觀測的限制,也擴(kuò)大了中壓配電網(wǎng)的量測覆

　　蓋范圍,是實(shí)現(xiàn)配電物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ);同時,“端”也是配電網(wǎng)保護(hù)、控制操作的末端執(zhí)行單元,支撐配電網(wǎng)可靠運(yùn)行操作動作的執(zhí)行。不同于傳統(tǒng)終端軟硬件綁定的設(shè)計思路,“端”層設(shè)備采用通用的硬件資源平臺,通過APP以軟件定義方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能,基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法,提高程序開發(fā)效率和可擴(kuò)展性,降低維護(hù)難度及各APP之間的耦合性,便于業(yè)務(wù)快速部署和擴(kuò)展?！岸恕睂邮疽鈭D如圖3所示。

　　圖2 配電物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)Fig. 2 Architecture of D-IoT

　　圖3 “端”層示意圖Fig. 3 Diagram of terminal layer

　　3.2 邊

　　“邊”是一種靠近物或數(shù)據(jù)源頭處于網(wǎng)絡(luò)邊緣的分布式智能代理,就地或就近提供智能決策和服務(wù)?！斑叀焙汀岸恕睆奈锢淼慕嵌壬峡梢允且惑w化的,例如正在部署的智能配變終端具備開放式的軟件平臺,提供互聯(lián)、業(yè)務(wù)功能,是“邊”和“端”的融合體。但同時,從邏輯架構(gòu)的角度來看,“邊”是獨(dú)立存在的,通過軟件定義的方式,實(shí)現(xiàn)終端側(cè)硬件資源與軟件應(yīng)用的深度解耦,在無需硬件變更的情況下滿足配電臺區(qū)不斷變化的應(yīng)用需求,大幅拓展了包括智能配變終端在內(nèi)的各類終端的功能應(yīng)用范圍,并且從計算資源的角度,在終端側(cè)增加了邊緣計算的層級,實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的本地化處理,促進(jìn)了“端”層的邊緣計算與“云”層的大數(shù)據(jù)應(yīng)用高效協(xié)同,提升了配電網(wǎng)整體計算能力?！斑叀睂邮疽鈭D如圖4所示。

　　3.3 管

　　“管”是“端”和“云”之間的數(shù)據(jù)傳輸通道,

　　通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多種通信方式融合的網(wǎng)絡(luò)資源綜合管理與靈活調(diào)度,提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,滿足配電物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)靈活、高效、可靠、多樣的基于IP的通信接入需求。配電物聯(lián)網(wǎng)的“管”層主要包括遠(yuǎn)程通信網(wǎng)和本地通信網(wǎng)2個部分,如圖5所示。

　　1）遠(yuǎn)程通信網(wǎng)。主要滿足配電物聯(lián)網(wǎng)平臺與邊緣節(jié)點(diǎn)之間高可靠、低時延、差異化的通信需求,屬于廣域通信網(wǎng)的范疇。

　　2）本地通信網(wǎng)。支持多種通信媒介、具備靈活組網(wǎng)能力,主要滿足配電物聯(lián)網(wǎng)海量感知節(jié)點(diǎn)與邊緣節(jié)點(diǎn)之間靈活、高效、低功耗的就地通信需求,屬于局域網(wǎng)范疇。

　　圖4 “邊”層示意圖Fig. 4 Diagram of edge layer

　　3.4 云

　　“云”是云化的主站平臺。在滿足傳統(tǒng)配電自動化系統(tǒng)、設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)貫通、信息融合的基礎(chǔ)上,未來的主站平臺將采用虛擬化、容器技術(shù)、并行計算等技術(shù),以軟件定義的方式實(shí)現(xiàn)云主站對邊緣側(cè)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一調(diào)度和彈性分配;采用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的全面云化,最終具備泛在互聯(lián)、開放應(yīng)用、協(xié)同自治、智能決策的特點(diǎn)?！霸啤睂涌梢苑譃槿鐖D6所示的3部分：

　　1）IaaS層。實(shí)現(xiàn)云-端資源虛擬化,形成計算資源池,按需分配調(diào)度。

　　2）PaaS層。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,為應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境支撐。PaaS層各環(huán)節(jié)以服務(wù)方式發(fā)布,提供各數(shù)據(jù)源從采集到應(yīng)用的業(yè)務(wù)支撐,并支持自上而下的各環(huán)節(jié)服務(wù)接口調(diào)用。

　　圖5 “管”層示意圖Fig. 5 Diagram of channel layer

　　圖6 “云”層示意圖Fig. 6 Diagram of cloud layer

　　3）SaaS層。實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)化,提供多種面向業(yè)務(wù)需求的微服務(wù)。

　　綜上所述,基于“云、管、邊、端”架構(gòu)的配電物聯(lián)網(wǎng)為配電網(wǎng)運(yùn)行和管理提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施支撐和對內(nèi)外部需求變化的靈活的適配能力。為抵御配電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的跨界融合面對的各種潛在安全風(fēng)險,配電物聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建“云”層安全防護(hù)為核心、“網(wǎng)”層安全防護(hù)為關(guān)鍵,“邊”及“端”層加密全覆蓋的全方位、輕量化、層次化的安全防護(hù)體系,確保配電物聯(lián)網(wǎng)的安全實(shí)施。

　　4 應(yīng)用方向

　　與以往基于業(yè)務(wù)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)不同,配電物聯(lián)網(wǎng)是一種使能技術(shù),將發(fā)揮其架構(gòu)優(yōu)化和靈活性的技術(shù)優(yōu)勢,滿足多樣化需求。除提升配電網(wǎng)的智能化管控外,還將促成新穎的應(yīng)用模式。目前,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)施正呈現(xiàn)指數(shù)式增長,需要在不斷嘗試和改進(jìn)中探索其價值所在,從概念驗(yàn)證走向規(guī)?；瘧?yīng)用。隨著數(shù)據(jù)量、合作方、應(yīng)用場景的豐富,配電物聯(lián)網(wǎng)的體量將會逐漸變大,可望最終形成顛覆性突破,實(shí)現(xiàn)源于服務(wù)的巨大收益。

　　4.1 智能化管控

　　1）資產(chǎn)管理。

　　利用成熟的IP技術(shù)和工具,實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)元件的實(shí)施監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行信息、停運(yùn)狀態(tài)信息、負(fù)載狀態(tài)信息、天氣預(yù)報數(shù)據(jù),感知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),對明顯異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自動識別與告警,主動評估配電網(wǎng)設(shè)備健康狀態(tài)及壽命情況,輔助配電網(wǎng)運(yùn)維檢修工作,降低檢修成本,提高配網(wǎng)資產(chǎn)管理和設(shè)備利用率。

　　2）主動搶修。

　　綜合利用配電網(wǎng)運(yùn)行全面感知及監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?考慮人員技能約束、物料可用約束,通過智能的優(yōu)化算法,制定搶修計劃,變被動搶修為主動服務(wù),提高故障搶修效率與優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

　　3）區(qū)域能源靈活組網(wǎng)。

　　利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將一個或多個以配電臺區(qū)為自然單位的區(qū)域配電網(wǎng)彈性互聯(lián),靈活定制組網(wǎng),構(gòu)建區(qū)域能源管理平臺,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)之間的時空能源協(xié)調(diào)互補(bǔ),為區(qū)域配電網(wǎng)提供全新的協(xié)作和優(yōu)化手段,為每個用戶提供智能準(zhǔn)確的分布式發(fā)電、蓄能和用電三位一體的平衡服務(wù)。

　　4.2 定制化應(yīng)用

　　1）需求響應(yīng)。

　　分析不同用電設(shè)備的用電特性,以及不同用戶對電價的敏感性,為制定需求管理/響應(yīng)激勵機(jī)制提供依據(jù)。除用戶需求外,還需要考慮電動汽車和可再生能源的自動需求側(cè)響應(yīng),根據(jù)實(shí)時負(fù)荷情況做出平衡資源的決策,解決長期供電電量與瞬時電力負(fù)荷不平衡的問題。

　　2）第三方應(yīng)用集成。

　　通過提供開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境和微服務(wù)組件,吸引第三方開發(fā)者向平臺聚集,將資源匯聚共享,形成一系列面向配電網(wǎng)特定地區(qū)、特定階段、特定用戶的應(yīng)用服務(wù),不斷為配電物聯(lián)網(wǎng)注入新的價值。通過多方利益相關(guān)者的廣泛參與,打造配電物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

　　3）服務(wù)快速部署。

　　基于面向多種業(yè)務(wù)需求的可重復(fù)使用和靈活調(diào)用的微服務(wù),提高開發(fā)、測試和部署效率;建立用戶對需求的分析體系,挖掘用戶深層次的需求,形成對用戶的預(yù)知性判斷,快速滿足用戶潛在需求,實(shí)現(xiàn)從原有的單一服務(wù)向持續(xù)滿足并激發(fā)用戶新需求的方向轉(zhuǎn)變。

　　4.3 服務(wù)化延伸

　　1）平臺延伸服務(wù)。

　　基于配電物聯(lián)網(wǎng)平臺,建立遠(yuǎn)程運(yùn)維管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、本地管理系統(tǒng)等多個系統(tǒng),提供配網(wǎng)智能設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測、遠(yuǎn)程診斷與在線運(yùn)維服務(wù),實(shí)時掌管設(shè)備運(yùn)行和利用狀況,及時獲取報警和預(yù)警信息,并實(shí)現(xiàn)電子化運(yùn)維管理流程,創(chuàng)新服務(wù)價值,促進(jìn)電力企業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型。

　　2）數(shù)字信息延伸服務(wù)。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)平臺,提出包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)服務(wù)、咨詢服務(wù)在內(nèi)的信息服務(wù),讓更多用戶無需注意底層數(shù)據(jù)問題,專心挖掘數(shù)據(jù)價值,也為政策制定、企業(yè)決策、個人生活提供服務(wù)。

　　3）應(yīng)用延伸服務(wù)。

　　隨著技術(shù)的不斷成熟和生態(tài)的逐漸完善,配電物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值將從效率提升延伸到與服務(wù)交融,應(yīng)用的范圍將超越內(nèi)部效率的提升,基于物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)應(yīng)用逐漸增多,并涌現(xiàn)出B2C、C2B、O2O等新的商業(yè)模式。

　　5 結(jié)語

　　配電物聯(lián)網(wǎng)是能源革命下傳統(tǒng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所產(chǎn)生的一種新型電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行形態(tài)?；谥悄茈娋W(wǎng)分布式智能體系的理念,及以自動化為代表的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系和以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息體系的融合,通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)中的深度應(yīng)用,構(gòu)建以全面感知為基礎(chǔ)、以軟件定義為手段的高度靈活與智能的配電系統(tǒng)運(yùn)管體系架構(gòu),從本質(zhì)上支撐配電網(wǎng)在精益管理、科學(xué)決策等方面的發(fā)展需求,并且客觀上作為使能技術(shù)將帶動配電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型。

　　迄今為止,國家電網(wǎng)公司已在部分地區(qū)進(jìn)行了配電物聯(lián)網(wǎng)的功能驗(yàn)證試點(diǎn)部署,安裝了基于軟件定義的新型智能配變終端,實(shí)現(xiàn)了對臺區(qū)內(nèi)設(shè)備的智能化感知、監(jiān)控和管理;同步開發(fā)了包括充電樁有序充電管理、低壓負(fù)荷接入自動識別、電能質(zhì)量綜合處理等功能在內(nèi)的多個終端APP,使配變終端可以根據(jù)其需求靈活彈性地擴(kuò)展業(yè)務(wù)應(yīng)用。新型智能配變終端極大程度地降低了上行通信流量、主站工作量和管控時間延遲,真正實(shí)現(xiàn)了對配變臺區(qū)的全面感知、即時研判和主動搶修。試點(diǎn)成果令人鼓舞,但配電物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和推廣是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其健康有序發(fā)展還有待于如下幾個方面的努力：

　　1）建設(shè)高質(zhì)量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。結(jié)合工業(yè)體系和信息體系的特點(diǎn),根據(jù)配電網(wǎng)高度標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)需求,創(chuàng)新建立配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提高配電網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)互通效率,提升設(shè)備即插即用和信息交互水平。

　　2）強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)的研究與轉(zhuǎn)化。充分利用配電物聯(lián)網(wǎng)開放性的特點(diǎn),結(jié)合“云大物移智”等新技術(shù)的發(fā)展,深化對智能傳感、本地通信和邊緣計算等關(guān)鍵技術(shù)的研究應(yīng)用,確保配電物聯(lián)網(wǎng)支撐能源轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

　　3）打造配電物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。以先進(jìn)的發(fā)展理念和創(chuàng)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系為指導(dǎo),吸引設(shè)備制造、系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營、軟件研發(fā)等各類企業(yè)和利益相關(guān)者的廣泛參與,打造具備安全、開放、共贏特點(diǎn)的生態(tài)系統(tǒng),通過創(chuàng)新驅(qū)動帶動配電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級,促進(jìn)發(fā)展機(jī)遇和各類資源的開發(fā)共享,使得配電系統(tǒng)能夠更好地滿足未來能源用戶需求,成為新一代電力系統(tǒng)綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的基石。