基于配電網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能互動化的應(yīng)用研究

呂鵬鵬 李啟蒙 王少影 高麗芳

摘? ?要：配電網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行的過程中，在不斷地產(chǎn)生著大量的信息，通過對這些信息進(jìn)行處理和分析，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的情況有更加深入的了解。泛的使用能夠提升配電網(wǎng)絡(luò)在電力物聯(lián)網(wǎng)中的智能化水平，為此需要合理使用各種信息技術(shù)，提升電力物聯(lián)網(wǎng)的管理效果。電力物聯(lián)網(wǎng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，隨著未來技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)會變得更加復(fù)雜。本文就對配電網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的使用展開研究，幫助技術(shù)人員更好地使用相關(guān)技術(shù)，提升電力物聯(lián)網(wǎng)的智能水平。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)? 泛? 電力物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)? 智能互動化

1? 泛在配電網(wǎng)中使用的必要性

電力系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)，和國家安全、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有密切的關(guān)系，為了能夠有效控制電力系統(tǒng)，就需要推動電網(wǎng)的信息化建設(shè)。目前由于配電網(wǎng)存在覆蓋率低、電網(wǎng)架構(gòu)不靈活、配網(wǎng)設(shè)備規(guī)模龐大而且標(biāo)準(zhǔn)化很低，導(dǎo)致間歇性能源可和可變新型符合的接納能力不足等等，十分不利電網(wǎng)的穩(wěn)定性。為了打造智能化的物聯(lián)網(wǎng)，就需要加強(qiáng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的使用，包括電力用戶和設(shè)備、電網(wǎng)企業(yè)和設(shè)備、發(fā)電企業(yè)和設(shè)備、供應(yīng)商和設(shè)備等等，通過將電網(wǎng)中的人和物連接起來，推動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生共享化的數(shù)據(jù)，時期能夠?qū)﹄娋W(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商和政府社會進(jìn)行服務(wù)。

2? 泛在配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險評估中的應(yīng)用

由于目前配電網(wǎng)決中信息化的手段和技術(shù)支撐不夠完備，導(dǎo)致電力設(shè)備存往往是發(fā)現(xiàn)問題之后才進(jìn)行維修，這樣的工作方式會導(dǎo)致對設(shè)備的維修工作非常被動。由于目前高比例間歇性能源和新型復(fù)合的快速增長，導(dǎo)致配電網(wǎng)供電可靠性和供電質(zhì)量的要求在逐漸提升，所以通過泛在是電力物聯(lián)網(wǎng)中的使用，可以讓系統(tǒng)對于配電設(shè)備的實時狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險評估，保證配電網(wǎng)絡(luò)能夠及時排除故障。

2.1 豐富的監(jiān)測手段

依靠泛的使用，在線監(jiān)測的手段變得更加豐富。依靠更加功能全面的通信系統(tǒng)，能夠使原來必須要是有專業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行判斷的事故變成遠(yuǎn)程就可以根據(jù)數(shù)據(jù)等方面的信息進(jìn)行判斷。比如通過紅外線成像技術(shù)，配備溫度在線監(jiān)測的方法，讓檢修人員能夠及時了解設(shè)備目前的狀態(tài)信息，并且開展維護(hù)工作，這樣就能夠降低設(shè)備的故障率并且減少停電的風(fēng)險。

2.2 安全風(fēng)險進(jìn)行評估

通過對配電網(wǎng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，同時使用機(jī)器學(xué)習(xí)等人工只能的方法，來對配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)記性評估，能夠保證評估結(jié)果的實時性，以及及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，有效提升供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性。通過使用管理規(guī)則的聚類還劃分算法，就可以利用當(dāng)前的數(shù)據(jù)來對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，這樣就能夠進(jìn)行智能化配電網(wǎng)全景風(fēng)險管控，而且系統(tǒng)也能夠通過自動調(diào)整來實現(xiàn)自愈控制。

3? 配電系統(tǒng)的主動規(guī)劃和能源的協(xié)調(diào)運(yùn)行

泛的應(yīng)用提升了電網(wǎng)的信息化水平，同時能夠收集大量的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。在高度信息化、異質(zhì)能源復(fù)雜的未來配電系統(tǒng)中，繼續(xù)使用現(xiàn)有的配電規(guī)劃方法不再是和。所以，需要電力物聯(lián)網(wǎng)能夠主動進(jìn)行配電系統(tǒng)規(guī)劃，以及對能源進(jìn)行綜合調(diào)度。

3.1 與異質(zhì)能源的協(xié)調(diào)

目前居民與居民用戶有緊密聯(lián)系的系統(tǒng)包括電力、交通、熱力、燃?xì)獾认到y(tǒng)，這些系統(tǒng)目前也都是獨(dú)立進(jìn)行規(guī)劃的。未來將會對電力物聯(lián)網(wǎng)將會和其他系統(tǒng)相融合，對包括電、氣、水、熱進(jìn)行全面的控制，通過能源梯級利用、協(xié)同優(yōu)化，保證城市的穩(wěn)定運(yùn)行。在目前電網(wǎng)和用戶之間的界限正在變得模糊的情況下，比如可再生能源、電動汽車等都帶來了雙向流動、節(jié)點電壓和頻率波動等方面的問題，所以配電網(wǎng)絡(luò)需要針對未來更復(fù)雜的情況進(jìn)行研究，使用智能技術(shù)來應(yīng)對復(fù)雜的情況。

未來的配電系統(tǒng)將會和其他系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)規(guī)劃，滿足綜合能源的應(yīng)用需求。所以，在物聯(lián)網(wǎng)的體系框架之下，配電網(wǎng)絡(luò)需要具備更強(qiáng)的自主性。為此，基于電力系統(tǒng)的運(yùn)行大數(shù)據(jù)、用于的大數(shù)據(jù)和其他能源的運(yùn)行大數(shù)據(jù)，構(gòu)建起高精度的電力符合失控分布模型。之后根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算基數(shù)，實現(xiàn)分布式電源、儲能系統(tǒng)等等，實現(xiàn)對用戶負(fù)荷精確控制。之后通過靈活快速的配電網(wǎng)拖布和潮流分布，保證配電網(wǎng)絡(luò)在外界環(huán)境變化的情況下依然能夠穩(wěn)定的工作。比如使用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，包括對含高比比例風(fēng)光等數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，就能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)光機(jī)組精細(xì)化分類，這樣也能夠保證配電網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的精確性。

3.2 對海量數(shù)據(jù)的管理

其次是對配電網(wǎng)絡(luò)用戶側(cè)數(shù)據(jù)和配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)、綜合能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和儲存，根據(jù)電力數(shù)據(jù)中心平臺已先進(jìn)的云計算技術(shù)，根據(jù)異質(zhì)能源在影響速度、調(diào)節(jié)能力上的失控差異，進(jìn)行對能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行方案的綜合定制。這樣才能夠提高調(diào)節(jié)能力，避免由于空間分布導(dǎo)致的差異特性影響對配電網(wǎng)絡(luò)的控制。比如針對風(fēng)機(jī)、熱便器、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、儲能設(shè)備等構(gòu)成的能量樞紐，是可以最小化的投資建設(shè)成本和運(yùn)行成本來進(jìn)行約束，從而優(yōu)化設(shè)計能量樞紐中各種設(shè)備的容量。

4? 為用戶提供多元化的服務(wù)

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)中，僅僅會考慮用戶受電端被動參與配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的情況。目前雖然通過分時電價的機(jī)制讓用移峰填谷，以便實現(xiàn)對電力應(yīng)用的優(yōu)化，但是這樣的方式依然是不夠精細(xì)的。在電力物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的情況下，物聯(lián)網(wǎng)終端和網(wǎng)絡(luò)會深入到用戶側(cè)，電力用戶的角色也在發(fā)生轉(zhuǎn)變。通過安裝屋頂光伏發(fā)電站、小型風(fēng)機(jī)等方式，增加了用戶獲得電能的方式。這就讓用戶的熱晦氣甚至也能夠成為一種儲能設(shè)備參與到電網(wǎng)的運(yùn)行。其次對于用戶的智能終端，包括智能空調(diào)、熱水器、電動汽車等等，每時每刻也在產(chǎn)生著用電信息，所以這些設(shè)備也會成為電力物聯(lián)網(wǎng)信息的來源。因此，配電網(wǎng)絡(luò)需要給用戶提供多元化的服務(wù)，引導(dǎo)用戶參與到配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行中，通過定制個性化的服務(wù)和電力永華參與優(yōu)化，提升配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

4.1 價格進(jìn)行調(diào)節(jié)

價格調(diào)節(jié)機(jī)制一直都是對電力用戶啊的激勵機(jī)制，也是重要的優(yōu)化方式。對電力用戶側(cè)智能設(shè)備、空調(diào)、熱水器、電動汽車等分布式設(shè)備進(jìn)行管理，并且構(gòu)建虛擬電廠、儲存云等等，就能夠讓用戶側(cè)設(shè)備具備更強(qiáng)的相應(yīng)和調(diào)節(jié)能力。例如可以將建筑暖通、電冰箱、熱水器等等視為資源平衡微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計算其功率以來對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以有效控制儲能系統(tǒng)的建設(shè)投資成本;也可以構(gòu)建電網(wǎng)側(cè)資源和用戶側(cè)設(shè)備的配電網(wǎng)分層同步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，這樣就構(gòu)建起了一體化調(diào)度的結(jié)構(gòu)。

4.2 大數(shù)據(jù)分析用戶的行為

通過進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、云計算等技術(shù)，分析電力用戶的習(xí)慣，就能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶的個性化推薦。比如通過對用戶的用電行為進(jìn)行分析模擬，使用MapReduce計算框架，基于K-means聚類算法來對用戶采取聚類分析，就可以判斷不同用戶的用電行為，以這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的個性化推薦，一對一地提升用戶的用電體驗。

5? 結(jié)語

泛在配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用當(dāng)中，需要充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來加強(qiáng)應(yīng)用，通過對用戶的類型進(jìn)行分析，從而對用戶的習(xí)慣進(jìn)行分類。同時，還要考慮和其他不同的能源系統(tǒng)相互配合，提升配電網(wǎng)絡(luò)控制的精細(xì)化水平。

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