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泛在电力物联网将带动电力系统形成巨大产业链

  山东理工大学智能电网研究院院长▯▯、博士生导师徐丙垠长期致力于配电网继电保护与自动化、智能配电网研究▯▯▯。近日,徐丙垠?在接受本报记者采▯▯▯“访时表示,目前配电自动化系统存在的“痛点▯”,可以通过建设配电物联网来解决▯▯▯,建设泛在电力物联网将带动电力系统形成巨大产业链▯。

  记者:国家电网有限公司年初提出了“三型两网、世界一流▯▯▯”的战略目标▯▯▯。您长期研究配电自动化▯▯▯,请谈谈泛在电力物联网与配电自动化系统之间的关系▯▯▯。

  徐丙垠:建设泛在电力物联网,其中覆盖配电网的部分应是重点,称为配电物联网。一方面,目前我国的配电网仍然比较薄弱,制约了供电安全性与可靠性进一步提升,需要通过建设一流配电网以及与之相适应的配电物联网来补齐短板▯。另一方面,分布式电源▯▯、储能装置与电动车的接入都在配电网侧,用户与电网的互动主要在配电网中进行▯▯▯,需要通过配电物联网的建设支持分布式电源即插即用,实现源储荷网之间的实时友好互动。

  常规的配电自动化系统主要针对中压配电网的监控与故障处理▯,很少覆盖低压配电网,几乎不涉及负荷侧,难以实现分布式电源管理、虚拟发电厂、需求响应等高级应,用功能,也不能为其他系统提供配电网的全景数据▯▯。而且,目前的配电自动化系统是一个主从式集中控制系统,没有解决好终端之间的对等通信与数据安全交换问题▯,不能很好地支持分布式自治控制功能▯▯▯。由于缺少统▯▯▯”一的数据模型,硬件与软件设计开放性差,配电终端与应用软件的“即插即用无法实现。

  配电物联网是配电自动化系统的扩展▯、升级与提高▯▯▯,具备良好的安全性与开放性▯▯,能够更好地支持面向智能配电网与主动配电网的各种应用▯,是配电自动化系统发展的新阶段▯▯。目前配电自动化系统存在的▯▯“痛点▯▯▯”,可以通过建设配电物联网来解决。

  徐丙垠▯▯▯:泛在电力物联网实现所有电力设备、运行管理人员和用户的互联互通▯▯▯,其中的终端与信息处理系统要做,到即插即用▯;软件设计应打破过去一个厂家包办的封闭式做法,将应用软件通过开放式应用程序接口访问底层数据▯▯,使其像智能手机一样,支持第三方APP接入。

  目前的通信协议(如IEC101/104)只是解决了数据传输的标准化问题,并没有对“数据是什么(即数▯▯▯、据模型)”做出统一定义。APP在访问数据时,只有通过查看数据源装置(系统)设计者提供的信息点表文件▯▯,才能了解数据的来源与含义。而信息点表是由各个厂家自行定义的,因此▯,系统的安装调试工作量非常大,并且制约了第三方APP的开发与应用▯,限制了新技术的发展▯▯。解决问题的途径,是采用全球统一的数据模型▯。可以说▯,没有统一的数据模型,就不可能有真正意义的泛在电力物联网。

  现在发布的国际电工标准数据模型,主要覆盖了变电站自动化、配电自动化与分布式电源等部分的应用,还有相当一部分应用没有标准模型▯。在建设泛在电力物联网过程中▯▯,一方面要遵循国际电工标准模型,避免另起炉“灶,做重复性的工作▯▯▯;另一方面也要积极参加国际电工标准的制定?工作,既满足电力物联网建设的需▯、要▯,同时也推动我国研究成果成为国际标准。

  在网络安全方面也需要核心技术。现有的电力自动化信息系统是一个相对封闭的系统,一般局限在专用网内,而泛在电力物联网是一个开放的系统,要满足公用网中终端与用户的访问需求,对网络安全提出了更高的要求。此外▯,泛在电力物联网中的终端具备边缘计算功能,能够实现分布式自治控制,例如馈线终端不依赖于主站实现故障隔离与供电恢复控制,分布式电源终端能够接收上游开关动作的信息▯▯▯,在配电线路出现孤岛运行状态时将分布式电源切除,这就要求终端之间能够进行实时对等通信。目前▯▯,终端与主站通信的加密措施耗费大量的软件与硬件资源▯▯▯,不适用于终端之间通信的安全防护,需要研究针对分布式控制的安全加密技术。

  另外两项核心技术是大数据与人工智能(AI)技术的应用。泛在电力物联网全面感知电力系统运行与业务状态▯▯,运用大数据与 AI技术分析所获取的海量感知数据▯,实现电力系统优化运行、电力设备故障预警与用户行为分析▯▯▯、市场风险控制等,高级应用▯▯,对提高电力系统的运行安全可靠性与运行▯▯。效率、改善用户服务质量具有十分重要的意义▯▯▯。

  徐丙垠▯▯:泛在电力物联网会直接带动传感器、电力二次设备以及信息通信(ICT)产业的发展▯▯。更重▯▯、要的是▯▯▯,泛在电力物联网提供一个安全开放的数据交换▯▯▯、运行控制与管理平台,将电力设备▯▯▯、电力运行人员与用户随时随地连接起来▯,将推动分布式发电、储能▯、电动车、智能家电、数据分析服!务、系统运维服务▯▯、电力系统调峰辅助服务▯▯▯、电力交易服务、高效综合能源利用等新设备、新业务▯▯▯、新商业模式的发展,会围绕电力系统形成一个巨大的产业链。

  在配电自动化和信息化建设方面,国网山东电力一直处于领先地▯;位,为泛在电力物联网建设奠定了雄厚的基础。我们将进一步推动与国家电网公司各单位的合作▯,开展基于物联网技术架构的新型配电终端研究,实现配网运行状态更全面的监测分析▯▯,配网故障异常的更精准定位诊断▯▯,为电力客户提供更良好的服务交互▯▯。

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