智能配電網(wǎng)信息集成技術(shù)研究

王順仁

（昭通供電局，云南 昭通 657000）

智能配電網(wǎng)信息集成技術(shù)研究

王順仁

（昭通供電局，云南 昭通 657000）

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，電網(wǎng)信息管理逐漸成為電力企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)人工配網(wǎng)體系已不能滿(mǎn)足電網(wǎng)的發(fā)展要求。本文以智能配網(wǎng)為出發(fā)點(diǎn)，提出了智能配網(wǎng)的五層分層架構(gòu)，并對(duì)智能配網(wǎng)的系統(tǒng)模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后提出了一套基于企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)的信息集成策略。

智能配網(wǎng)；信息集成；企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)

近年來(lái)，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，社會(huì)對(duì)電力能源的需求量不斷增大，電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。各種分布式能源如太陽(yáng)能、風(fēng)電等也開(kāi)始進(jìn)入電網(wǎng)，隨之而來(lái)的是急劇增長(zhǎng)的電網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)，錯(cuò)綜復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也給配網(wǎng)工作提出了更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于人工管理的配網(wǎng)系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足社會(huì)的發(fā)展要求，而且成為電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大的重大阻礙。因此，為了提高配網(wǎng)質(zhì)量和效率，必須建立配網(wǎng)信息集成的綜合管理系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)管理。本文提出了一套配網(wǎng)信息集成策略，對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能配網(wǎng)概述

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家自20世紀(jì)70年代起就開(kāi)始了配電自動(dòng)化技術(shù)的研究，并逐步在電網(wǎng)中實(shí)踐應(yīng)用。為了協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以美國(guó)和歐盟為代表的西方國(guó)家首先提出了“智能電網(wǎng)”的概念。近年來(lái)，國(guó)外智能電網(wǎng)的研究和應(yīng)用大有向用戶(hù)需求側(cè)傾斜的傾向，并開(kāi)展了一系列智能化探索，取得了很好的效果。在國(guó)內(nèi)，經(jīng)過(guò)了數(shù)字電力系統(tǒng)、數(shù)字化電網(wǎng)和配電自動(dòng)化三個(gè)階段后，我國(guó)也逐步開(kāi)展了智能電網(wǎng)的研究。2009年國(guó)家電網(wǎng)公司提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念，預(yù)示著我國(guó)的電網(wǎng)正朝著堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展。

與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比 , 智能配網(wǎng)具有自愈能力強(qiáng)、安全性能好、電能質(zhì)量高、可接入量大、資產(chǎn)利用率高、支持用戶(hù)互動(dòng)、配電可視化和配電管理信息化等明顯特征。智能配網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要以各種現(xiàn)代化高科技作為支持，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)更高程度的智能配網(wǎng)系統(tǒng)，必須首先發(fā)展信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、互動(dòng)化技術(shù)和信息融合技術(shù)。

2 智能配網(wǎng)體系設(shè)計(jì)

2.1 總體框架

智能電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理，因此比傳統(tǒng)的配電網(wǎng)有更高的要求，需要按功能進(jìn)行層次劃分。本文將智能配電網(wǎng)總體框架分為采集層、傳輸層、集成層、優(yōu)化層和展現(xiàn)層，如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)層次架構(gòu)

2.1.1 采集層

采集層又稱(chēng)為數(shù)據(jù)采集層，它是獲取電網(wǎng)各種數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)層次。采集層中分布了大量的智能設(shè)備，例如智能傳感器、自動(dòng)化儀表等，可以對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、計(jì)量信息以及天氣信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。采集層采集到的所有信息都是由配電網(wǎng)終端設(shè)備向上位機(jī)傳輸?shù)?，上位機(jī)主要是指電網(wǎng)系統(tǒng)控制中心。

2.1.2 傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞接泻芏啵绻饫w光纜、調(diào)制載波、有線(xiàn)電纜、無(wú)線(xiàn)WIFI等?？紤]到配電網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)條件較為惡劣，而且分布范圍很廣，根據(jù)這些特點(diǎn)，為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托?，智能電網(wǎng)的傳輸層不宜采用單一通信方式，而應(yīng)選擇多種通信方式相結(jié)合的方案。參照IEC 61850通信標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮到各種通信方式自身的特點(diǎn)，光纖通信由于高效可靠、保密性能好、抗干擾能力強(qiáng)、帶寬充足、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，成為智能電網(wǎng)傳輸層通信系統(tǒng)的首選。而光纖通信中又以工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)最為成熟，應(yīng)用也最為廣泛，因此滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的通信要求。

2.1.3 集成層

集成層又稱(chēng)為數(shù)據(jù)集成層，它是智能電網(wǎng)所有數(shù)據(jù)的匯聚點(diǎn)，具體包括資產(chǎn)管理信息、GIS數(shù)據(jù)、電網(wǎng)、實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等。集成層由于與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理有直接的關(guān)聯(lián)，因此必須建立標(biāo)準(zhǔn)化的配電網(wǎng)統(tǒng)一模型，以實(shí)現(xiàn)信息共享。

2.1.4 優(yōu)化層

優(yōu)化層的作用主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以期對(duì)現(xiàn)有的智能電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化層的實(shí)現(xiàn)是以配網(wǎng)信息集成平臺(tái)為基礎(chǔ)的。在信息集成平臺(tái)中，優(yōu)化層可以根據(jù)具體要求完成數(shù)據(jù)檢索和分析，用于系統(tǒng)的優(yōu)化分析，并協(xié)調(diào)其它模塊進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理的任務(wù)。

2.1.5 展現(xiàn)層

展現(xiàn)層是電網(wǎng)系統(tǒng)管理人員直接操作的層面，它必須具備友好的人機(jī)交互界面，管理人員不但可以實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，還能根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。為了提高人機(jī)交互界面的友好性，展現(xiàn)層是通過(guò)二維和三維等形式對(duì)電網(wǎng)中的設(shè)備、節(jié)點(diǎn)、狀態(tài)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等對(duì)象進(jìn)行展示的。展現(xiàn)層涉及到圖像處理和可視化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

目前配電網(wǎng)管理領(lǐng)域中已存在配電管理系統(tǒng)和配電自動(dòng)化系統(tǒng)等比較智能化的管理工具，這些管理方式與智能電網(wǎng)的理念有一些相似之處，但智能電網(wǎng)更關(guān)注用戶(hù)側(cè)的管理，它的目標(biāo)在于為管理人員提供一個(gè)更加智能化的高級(jí)應(yīng)用管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一管理。本文將系統(tǒng)的功能模塊劃分為六個(gè)部分，即通信管理系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)、智能饋線(xiàn)系統(tǒng)，資產(chǎn)管理系統(tǒng)、調(diào)控管理系統(tǒng)、能源接入系統(tǒng)。以上六個(gè)系統(tǒng)都集成在智能配網(wǎng)綜合管理平臺(tái)中進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

智能配網(wǎng)綜合管理平臺(tái)是智能電網(wǎng)的核心部分，它包含了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的全網(wǎng)統(tǒng)一模型，可以對(duì)各應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和配置，在該平臺(tái)上，用戶(hù)可以很方便地進(jìn)行電網(wǎng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集、資產(chǎn)管理等操作，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能化程度，還集成了優(yōu)化的智能決策算法。本平臺(tái)采用面向服務(wù)的架構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的信息集成和應(yīng)用集成。

通信管理系統(tǒng)可以對(duì)本電網(wǎng)中各終端設(shè)備的通信進(jìn)行統(tǒng)一管理，其通信方式綜合運(yùn)行了有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種方案，以方便構(gòu)建配電網(wǎng)統(tǒng)一通信架構(gòu)。需求管理系統(tǒng)是智能電網(wǎng)最具特色的技術(shù)成分，因?yàn)樗梢宰尮芾砣藛T把更多的注意力集中在需求側(cè)，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)和配網(wǎng)的雙向信息傳輸。智能饋線(xiàn)系統(tǒng)的作用是通過(guò)監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)控制各種計(jì)量設(shè)備，從而保證供電的質(zhì)量和可靠性。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子模塊、遠(yuǎn)程操控子模塊和故障處理子模塊三部分組成。資產(chǎn)管理系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是可靠性理論，它的目標(biāo)是使資產(chǎn)消耗降低到最低的水平。由于我國(guó)電網(wǎng)模塊越來(lái)越大，新老設(shè)備更替量也大，因此資產(chǎn)管理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。調(diào)控管理系統(tǒng)是以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，它可以完成對(duì)配電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)控，是提高智能配網(wǎng)智能化的重要部分。能源接入系統(tǒng)是為了對(duì)接分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，它不但可以實(shí)現(xiàn)能源的接入，還能實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)儲(chǔ)能，并集成了高效的控制方案。

2.3 基于企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)的信息集成

一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的配電控制系統(tǒng)在兩個(gè)生產(chǎn)控制區(qū)和管理信息區(qū)之間是相互隔離的，各功能子系統(tǒng)也不能很好地進(jìn)行信息共享。在智能電網(wǎng)中，構(gòu)建了信息一體化管理平臺(tái)，子系統(tǒng)間設(shè)計(jì)了統(tǒng)一工作接口，使配電網(wǎng)內(nèi)的各子系統(tǒng)可以相互通信，由信息交換中心提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)。平臺(tái)采用了基于企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)的信息集成架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了信息共享體系，為更高層次的業(yè)務(wù)集成需求提供了基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)是新一代的電網(wǎng)技術(shù)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家正在逐步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)。而我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的探索和發(fā)展，也提出了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的概念。智能配電是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的智能配網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)將更加清晰，調(diào)度更加安全高效，信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化程度也將進(jìn)一步提升。它使配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的供方主導(dǎo)、單向供電、人工管理的運(yùn)營(yíng)模式向用戶(hù)參與、雙向互動(dòng)、自動(dòng)調(diào)度的方向轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的最優(yōu)運(yùn)行，使成本降到最低。供電優(yōu)質(zhì)可靠，成為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大保障。同時(shí)推動(dòng)了新能源革命，促進(jìn)環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展?？傊?，智能配網(wǎng)的將成為未來(lái)配電網(wǎng)的主流。

[1]錢(qián)靜,施毅斌,崔立忠. 智能配電網(wǎng)模型信息集成技術(shù)研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(12):3534-3540.

[2]周立云. 智能配電網(wǎng)電力調(diào)度信息集成系統(tǒng)研究[J]. 電氣應(yīng)用,2012,31(21):26-29.

[3]胡俊杰. 智能配電網(wǎng)信息系統(tǒng)集成應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué),2012.

[4]陸一鳴,劉東,柳勁松. 智能配電網(wǎng)信息集成需求及模型分析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2010,34(08):1-4+96.

TM76

A

1671-0711（2017）12（上）-0188-02