物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用探討

魏云飛

【摘? 要】變電站站用電設(shè)備在維持變電站正常運(yùn)作中起著至關(guān)重要的作用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為站用電設(shè)備的有序用電帶來新的機(jī)遇，顯著增強(qiáng)了站用電設(shè)備用電方式的智能化水平。因此，研究基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站站用電優(yōu)化策略對(duì)提高了變電站站用電的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性具有重大的理論價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);站用電;應(yīng)用探討

1引言

在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)的過程中，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)予以充分應(yīng)用，這樣可使得電網(wǎng)的智能化程度有大幅的提升。當(dāng)然，在構(gòu)建智能電網(wǎng)之時(shí)，所涉及到的技術(shù)種類是較多的，比方說感知技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、電力技術(shù)等，而要保證相關(guān)的技術(shù)能夠切實(shí)發(fā)揮作用，則要對(duì)其予以整合，形成協(xié)調(diào)性較高的技術(shù)體系。此外，還要切實(shí)做好通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作，確保管理進(jìn)一步細(xì)化，數(shù)據(jù)采集也要保證十分的準(zhǔn)確。然而，目前智能電網(wǎng)建設(shè)尚在起步階段，如何從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的角度審視智能電網(wǎng)的功能需求搭建智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，尚待進(jìn)一步深入研究探討，尤其智能配電站這個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。

2數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架

電網(wǎng)數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是以數(shù)字化變電站為物理構(gòu)架，結(jié)合電網(wǎng)的運(yùn)行方式、地區(qū)的旅游用電特點(diǎn)及新能源發(fā)電的特征，通過電力專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化變電站的信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、發(fā)電廠和用電場(chǎng)所的信息交互，構(gòu)建基于數(shù)字化變電站的物聯(lián)網(wǎng)信息交互平臺(tái)。以站內(nèi)通信系統(tǒng)為技術(shù)核心，通過自動(dòng)控制技術(shù)、智能預(yù)警和可視化技術(shù)手段對(duì)站內(nèi)變電設(shè)備、安全工器具、電源、消防等系統(tǒng)以及變電場(chǎng)所的天氣、周圍環(huán)境，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化遠(yuǎn)程管理，并與調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和用電信息平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信和信息共享，從而構(gòu)建基于數(shù)字化變電站的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)。數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中任一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，均能根據(jù)各自的權(quán)限和業(yè)務(wù)需要獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息。

3物聯(lián)網(wǎng)下的站用電設(shè)備分析

3.1物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過傳感設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)將人與物、物與物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息交互應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：（1）感知層：覆蓋物聯(lián)網(wǎng)中各種設(shè)備，采集設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)資料和信息進(jìn)行采集。（2）網(wǎng)絡(luò)層：包括各種通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)感知層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速高效的傳輸。（3）應(yīng)用層：各種功能的軟件系統(tǒng)的集合，將不同平臺(tái)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的管理。

3.2基于物聯(lián)網(wǎng)下的站用電設(shè)備

基于物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的建設(shè)，各種站用電設(shè)備的狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)為可提取、可調(diào)控的模擬量或者數(shù)字量，顯著增強(qiáng)站用電設(shè)備用電方式的智能化水平。站用電設(shè)備模擬化與數(shù)字化分析：一是對(duì)設(shè)備室空調(diào)的啟停狀態(tài)、溫度設(shè)置、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)空調(diào)啟停狀態(tài)轉(zhuǎn)換和設(shè)定溫度調(diào)控。二是對(duì)場(chǎng)地照明設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化定位管理，采集其啟停狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)位置等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化片區(qū)劃分及控制。三是對(duì)熱水器啟停狀態(tài)和水溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集，將熱水器啟停時(shí)間段轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽亍?/p>

4數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是以IEC61850為通信標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)字化交換機(jī)技術(shù)將電力專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化變電站內(nèi)的信息進(jìn)行集成和交互，構(gòu)建“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)?！半娏α鳌笔窃诎l(fā)、變、用電三端安裝先進(jìn)的攝像探頭、信息采集傳感器等，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)多能源的互動(dòng)功能;應(yīng)用層主要實(shí)現(xiàn)決策、管理和互動(dòng)功能，達(dá)到智能電網(wǎng)的“業(yè)務(wù)流”的目標(biāo);“信息流”是根據(jù)用電、供電和發(fā)電等業(yè)務(wù)的需求，構(gòu)建信息、數(shù)據(jù)交互中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的人與物、人與人、物與物之間的信息交互。（2）數(shù)據(jù)采集與信息集成。在數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中分系統(tǒng)數(shù)量繁多、接入信息量較大、信息類別較多，既有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)又有非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。如何將不同類型、不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行篩選、分類和集成，是數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)過程中的一個(gè)重大難題。針對(duì)當(dāng)前數(shù)字化變電站中存在的通信問題，電網(wǎng)將建立數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，按照IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)搭建數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框架，網(wǎng)絡(luò)層統(tǒng)一采用數(shù)字化交換機(jī)和光纖傳輸通道，將各獨(dú)立、分散系統(tǒng)按照統(tǒng)一的通信協(xié)議進(jìn)行信息集成。

5物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用內(nèi)容

（1）電力系統(tǒng)的可靠性要求。對(duì)特高壓交以及直流輸電網(wǎng)絡(luò)能夠起到很好的支撐作用，能夠使得現(xiàn)有資源的配置更為科學(xué)，裝機(jī)容量能夠得到節(jié)約。為清潔能源的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，充分應(yīng)用大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)來確保清潔能源的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)效性得到提升。確保電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化調(diào)度，切實(shí)做好在線智能分析以及智能預(yù)警等工作，使得交直流混合電網(wǎng)能夠真正達(dá)到自動(dòng)控制的目標(biāo)。保證電力配送的質(zhì)量，能夠使得分布式能源系統(tǒng)所具有的接入能力得到切實(shí)提升。（2）多能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。調(diào)度系統(tǒng)作為數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)的管理端，主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)字化變電站的運(yùn)行及協(xié)調(diào)控制各清潔能源電廠的發(fā)電。基于數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息分析和綜合計(jì)算，調(diào)度系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)潮流的實(shí)時(shí)變化合理調(diào)控清潔能源電廠。白天以光伏電站和風(fēng)電新能源作為主要輸出，夜間則以水電為主要輸出。當(dāng)風(fēng)、光新能源出力不足時(shí)，則增加水電進(jìn)行補(bǔ)償，充分利用和消納清潔能源發(fā)電。同時(shí)，調(diào)度系統(tǒng)還能根據(jù)數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析上網(wǎng)電價(jià)和存儲(chǔ)電價(jià)的經(jīng)濟(jì)性，有效指導(dǎo)分布式微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，保證清潔能源和分布式能源的使用處于最優(yōu)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。（3）為廣大客戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，確保電網(wǎng)和用戶的互動(dòng)渠道更為通暢。將雙向供電技術(shù)予以充分利用，使得電網(wǎng)、電源以及用戶之間能夠?qū)崿F(xiàn)互動(dòng)營(yíng)銷;提升職能管理的實(shí)效性，提高電能的質(zhì)量，確保電量消費(fèi)能夠切實(shí)做到節(jié)約;要進(jìn)一步做好基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作使得智能建筑、智能交通等方面的電力需要得到切實(shí)滿足。（4）智能用電管理系統(tǒng)。隨著人口的增多，對(duì)綠色出行、智能家居和節(jié)能用電的需求越來越大。同時(shí)大理電網(wǎng)作為云南的智能電網(wǎng)試點(diǎn)，適宜建立分布式光伏微網(wǎng)、充電站、智能賓館和智慧交通等多用戶互動(dòng)平臺(tái)。平臺(tái)內(nèi)的用戶通過用電管理系統(tǒng)APP就能夠獲取整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)電價(jià)和電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流信息，從而合理地制定用電計(jì)劃。另外，數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)為智能化分布式微網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，微網(wǎng)用戶能夠根據(jù)自身需求進(jìn)行上網(wǎng)發(fā)電和使用電網(wǎng)電量，從而增加了“源、網(wǎng)、用”的聯(lián)系與信息互動(dòng)。各用戶只需通過APP、移動(dòng)客戶端，就能參與電力市場(chǎng)化交易，從而提高了用戶與電網(wǎng)、電網(wǎng)與電源之間的管理水平。（5）從網(wǎng)絡(luò)安全的角度來說，要切實(shí)構(gòu)建起與信息安全相關(guān)的管理體制，以此來保證智能電網(wǎng)的整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)能夠一直保持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是要確保相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會(huì)受到任何因素的影響，數(shù)據(jù)安全不能出現(xiàn)任何問題。在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)之時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到充分應(yīng)用，可使得電力系統(tǒng)中的現(xiàn)有資源得到有機(jī)整合，電力流、信息流和業(yè)務(wù)流也能夠切實(shí)統(tǒng)合起來，這樣一來，廣大用戶在電力方面的實(shí)際需要就能夠得到切實(shí)的滿足。

6結(jié)束語(yǔ)

目前，電網(wǎng)已具備建立數(shù)字化變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件。根據(jù)合電網(wǎng)的發(fā)展需要，在核心數(shù)字化變電站中進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用，提高變電站的運(yùn)行能力和數(shù)字化管理水平，從而解決新能源消納和用電業(yè)務(wù)需求多樣性等技術(shù)難題，具有較高的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐應(yīng)用前景。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司）