基于通信電源技術(shù)的智能配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

沈雅潔，余子淳，劉旭東

（國(guó)網(wǎng)句容市供電公司，江蘇 句容 212400）

0 引 言

目前，通信電源技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，是以通信供電智能化、便攜性為核心。隨著電網(wǎng)智能化水平的提高，電力配電系統(tǒng)智能化也得到增強(qiáng)，如配電系統(tǒng)的自診斷功能。通信電源技術(shù)對(duì)于維持智能配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行有著無可取代的作用，但依然存在一些問題，如通信電源管理和運(yùn)營(yíng)工作不夠完善，沒有形成一套規(guī)范化、精益化以及清晰化的管理維修方法，未按照安全條例規(guī)定組織蓄電池進(jìn)行核對(duì)性充放電試驗(yàn)等。正因上述問題的存在，通信電源都存在著很大的安全隱患，迫切需要對(duì)通信電源的管理和運(yùn)營(yíng)進(jìn)行優(yōu)化，以消除安全問題與隱患。智能通信電源能夠提高通信電源的管理與維修效率，減少由于電池老化而導(dǎo)致的安全事故，從而保證通信裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。本文也以此為對(duì)象，探討通信電源技術(shù)在智能配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的應(yīng)用，明確智能配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值，總結(jié)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方案。

1 智能配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與特征

1.1 具有高度的交互性和智能化

與常規(guī)的配電網(wǎng)調(diào)度方式相比，智能配電網(wǎng)絡(luò)可以使用戶積極地參與到配電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)過程中，并具備較強(qiáng)的交互作用。智能配電網(wǎng)絡(luò)能夠按照客戶的真實(shí)用電需求和各種電子設(shè)備的消耗情況，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行智能化的電力調(diào)度。在此基礎(chǔ)上，智能配電網(wǎng)的應(yīng)用，也憑借其智能化水平高、交互性強(qiáng)的特征，可以有效提高國(guó)家對(duì)電力的使用效率和使用質(zhì)量。

1.2 安全可靠

智能配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)也在于其強(qiáng)大的安全性，具有極高的智能性以及穩(wěn)定性。為了能讓智能配電網(wǎng)在5G 新時(shí)代下得到發(fā)展，需要大力提升其安全性以及完備性。若是發(fā)生自然災(zāi)害，電力無線專網(wǎng)可解決災(zāi)害發(fā)生后電力被斷的問題，且穩(wěn)定性強(qiáng)，不會(huì)受其他線路的影響，對(duì)于配電速度而言有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。從這里可以看出，我國(guó)在未來建設(shè)配電網(wǎng)時(shí)，其主要投資方向是讓智能電網(wǎng)具有強(qiáng)大的安全性[2]。

1.3 降低運(yùn)行成本且提高配電質(zhì)量與效率

智能配電網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)電網(wǎng)內(nèi)資源進(jìn)行智能調(diào)度，配電方面衍生出一系列服務(wù)、產(chǎn)品，能夠有效降低電網(wǎng)運(yùn)行成本，提高配電質(zhì)量和效率。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運(yùn)作方式下，配電網(wǎng)的運(yùn)作費(fèi)用一般很高，涉及到很多基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)作和維修工作，此外還會(huì)涉及到人力費(fèi)用、各種時(shí)間費(fèi)用等。然而，在智能配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式下，有關(guān)技術(shù)人員可以通過計(jì)算機(jī)以及其他智能化的操作平臺(tái)，對(duì)整個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)甚至是國(guó)家電網(wǎng)展開智能化的最優(yōu)調(diào)度，這樣不但可以節(jié)省很多的人力和物力，還可以極大減少配電網(wǎng)調(diào)度的響應(yīng)時(shí)間，使配電品質(zhì)和效率得到極大提升，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、發(fā)展等提供了有力保障[3]。

2 基于通信電源技術(shù)的智能配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化對(duì)策

2.1 加強(qiáng)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合

目前，“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展模式不斷得到推廣應(yīng)用，但其對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響尚不明確，亟待解決。不管是在溫室種植、工業(yè)生產(chǎn)、教育還是技術(shù)研究方面，物聯(lián)網(wǎng)都得到了大量運(yùn)用，配合電優(yōu)化調(diào)度也是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。針對(duì)其本質(zhì)進(jìn)行分析，智能配電是物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的一項(xiàng)運(yùn)用，加大物聯(lián)網(wǎng)的有效運(yùn)用以及發(fā)展，就可以構(gòu)成一個(gè)巨大的、覆蓋城鄉(xiāng)用戶和用電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而可以大大提高配電網(wǎng)的調(diào)度效率和智能化程度。在通信電源技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的過程中，首先要利用無線傳感技術(shù)、射頻技術(shù)等，獲取用電設(shè)備與用戶的需求信息、使用量等；其次將通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移至決策方面，利用大數(shù)據(jù)分析等方法對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)展開最優(yōu)分析，這樣才能夠真正達(dá)到智能化配電網(wǎng)的管理目的；最后以用戶的用電習(xí)慣作為依據(jù)，提出具有針對(duì)性的解決辦法。做好與物聯(lián)網(wǎng)的融合，提升智能水平，收集到更多的用戶信息，做好工作的優(yōu)化、調(diào)試，為用戶提供優(yōu)秀服務(wù)，同時(shí)可減少電量浪費(fèi)[4]。

2.2 結(jié)合利用5G 技術(shù)

在之前的2G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，效率極低，但通過網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，4G 網(wǎng)絡(luò)已解決了這類問題，而5G 時(shí)代的來臨必然會(huì)對(duì)人們的生活造成顛覆。隨著通信速率的不斷提高，曾經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)的也逐漸成為了可能。進(jìn)入5G 時(shí)代后，也為實(shí)現(xiàn)智能化配電系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行提供了動(dòng)力。與常規(guī)的光纖通信相比，5G 環(huán)境下的無線通信具有帶寬高、容量大、譜效高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以為智慧配網(wǎng)提供可靠的服務(wù)，還可以支撐圖像監(jiān)控、應(yīng)急救援等多種智能化業(yè)務(wù)，構(gòu)成了以智慧配網(wǎng)為核心的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系，其體系架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

隨著5G 技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)電力無線專網(wǎng)的全覆蓋成為了未來智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的必然選擇。建立一個(gè)完全覆蓋的電力無線專用網(wǎng)，可以使智能配電網(wǎng)的接通率等得到明顯提高，特別是在自然災(zāi)害的緊急救援中，具有重大的應(yīng)用價(jià)值和意義[5]。

2.3 設(shè)計(jì)實(shí)施智能化檢修

電力通信電源是一種電力設(shè)備，在長(zhǎng)時(shí)間的使用中必然會(huì)發(fā)生故障。因此，要保證電源設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，就需要不斷監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀況，一旦發(fā)現(xiàn)了問題，就要在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行檢修。但是，傳統(tǒng)方式以人力操作為主，這難免在監(jiān)測(cè)和檢修效率上存在不足，而且無法徹底解決問題，所以這種方式并不適用于智能化檢修時(shí)代，建議利用電力智能通信電源技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能化檢修。例如，企業(yè)可將擁有直流電源的系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝于變電站中，做好電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控工作。智能終端安裝完畢后，可接收電源系統(tǒng)的各類監(jiān)測(cè)信息，根據(jù)信息特點(diǎn)有效判斷設(shè)備的實(shí)際情況，從而確定設(shè)備是否存在異常。如果出現(xiàn)異常，便會(huì)馬上發(fā)出預(yù)警，并通知人工進(jìn)行維修，從而省去了維修前的人工檢查步驟，提升檢修工作效率。此外，在有可能的前提下，還可以在周圍設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)智能終端察覺到異常的時(shí)候，就會(huì)利用調(diào)節(jié)裝置來解決問題，實(shí)在無法解決時(shí)，人為發(fā)出警報(bào)，同時(shí)開啟緊急程序，防止問題繼續(xù)惡化。不僅如此，該方法還可以應(yīng)用到電力系統(tǒng)的電容試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)果有利于電源節(jié)能，避免諧波污染，保證通信電源的正常運(yùn)行[6]。

2.4 基于最優(yōu)分配的智能配電系統(tǒng)的主要技術(shù)研究

2.4.1 配電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

配電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)智能配電系統(tǒng)最優(yōu)、最有效、最經(jīng)濟(jì)、最安全的一種重要手段。當(dāng)前，配電數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)是由光纖通信網(wǎng)組成，電網(wǎng)也致力于構(gòu)建專業(yè)且干擾少的電力專網(wǎng)，提升通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，提高配網(wǎng)的傳輸效率，為我國(guó)智能配網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度提供支撐。

2.4.2 傳感測(cè)量技術(shù)

傳感測(cè)量技術(shù)是智能配電系統(tǒng)中的核心技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)智能配電系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。而智能配電網(wǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)的一部分，它也要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，并在智能化技術(shù)的支持下，作出相應(yīng)的調(diào)度決策。傳感測(cè)量技術(shù)指的是對(duì)各種用電終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和測(cè)量，利用安裝在各種家電和用電終端上的無線感測(cè)裝置，對(duì)設(shè)備的用電量進(jìn)行高效的測(cè)量和采集。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合無線傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的傳送，為智能配電網(wǎng)最優(yōu)運(yùn)行方案的制定和實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

2.4.3 高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)

高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)是智能配電網(wǎng)中最重要的一項(xiàng)技術(shù)，對(duì)采集到的用電信息進(jìn)行分析，并構(gòu)建模型，從而達(dá)到自動(dòng)化配電管理的目的。高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)的終極目標(biāo)是在改善電力系統(tǒng)電力品質(zhì)的前提下，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其發(fā)展水平以及應(yīng)用現(xiàn)狀決定智能配電網(wǎng)的優(yōu)化方案，其本質(zhì)是將人工智能（Artificial Intelligence，AI）運(yùn)用至電力系統(tǒng)中。高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用可以將各項(xiàng)系統(tǒng)有效融合、管理，如配電地理信息系統(tǒng)、故障服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的調(diào)試管理。如果系統(tǒng)存在電力故障，可在第一時(shí)間做出反應(yīng)。而且運(yùn)用智能配電網(wǎng)的一線人員大大減少，有效節(jié)約了人工費(fèi)用，這對(duì)于配電優(yōu)化調(diào)試起到重要作用[7,8]。

3 結(jié) 論

總的來說，智能配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)是今后國(guó)家配電網(wǎng)發(fā)展的必然方向，伴隨著通信電源技術(shù)的廣泛運(yùn)用，加之國(guó)家5G 技術(shù)等方面的應(yīng)用與發(fā)展，國(guó)家智能配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)水平也將會(huì)有明顯的提高，其智能化與自動(dòng)化方面實(shí)現(xiàn)飛躍式發(fā)展。