建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的探索與實(shí)踐

今年以來，公司各單位認(rèn)真貫徹落實(shí)“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略部署，積極推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，不斷在大數(shù)據(jù)應(yīng)用、智慧能源服務(wù)等方面創(chuàng)新實(shí)踐，取得了積極成效。

云主站，讓電網(wǎng)更高效更智能

大數(shù)據(jù)正在改變傳統(tǒng)行業(yè)生態(tài)，電力行業(yè)也不例外。對(duì)電力數(shù)據(jù)的大規(guī)模采集和系統(tǒng)性分析，可以優(yōu)化電力生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行，預(yù)判故障風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化運(yùn)維搶修流程。

然而，傳統(tǒng)運(yùn)維模式下的智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化主站，僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)備本身的運(yùn)維管理。隨著海量數(shù)據(jù)的接入，傳統(tǒng)的主站架構(gòu)已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)安全可靠、靈活高效的更高要求。

某種意義上說，移動(dòng)互聯(lián)加速了大數(shù)據(jù)進(jìn)程，而大數(shù)據(jù)又推動(dòng)了云計(jì)算的發(fā)展。當(dāng)與人們生活息息相關(guān)的配電網(wǎng)遇到“云”，會(huì)帶來哪些變化呢？

5月28日，國網(wǎng)上海市電力公司建成國內(nèi)首個(gè)配電物聯(lián)網(wǎng)云主站。這是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化主站的一次升級(jí)。

建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的探索與實(shí)踐

“如果將配電物聯(lián)網(wǎng)比作人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，那配電物聯(lián)網(wǎng)云主站就是我們的大腦?！迸潆娢锫?lián)網(wǎng)云主站研發(fā)負(fù)責(zé)人陳冉博士說。

云化后的配電物聯(lián)網(wǎng)主站，接入了為上海居民和企業(yè)提供用電保障的17858座中低壓配電站、123989臺(tái)公變臺(tái)區(qū)、1065.3萬戶低壓客戶，還有各類分布式電源、充電樁等。它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不再限于輸電線路和變電站等電網(wǎng)設(shè)備，而是囊括各類智能終端的物聯(lián)感知數(shù)據(jù)。這些每秒以億為單位更新的感知數(shù)據(jù)，與檢修、營銷和調(diào)控專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)的信息交互，實(shí)現(xiàn)全面匯集、分層處理。

6月27日10時(shí)，上海浦東供電公司員工宮黛在辦公室的電腦上打開云主站，與此同時(shí)，同事唐力在豪園張江配電站用手持終端掃描配電變壓器、智能配變終端的設(shè)備標(biāo)簽。5秒鐘后，宮黛在云主站看到唐力掃描的終端完成注冊(cè)與配置，關(guān)聯(lián)設(shè)備的相應(yīng)信息也出現(xiàn)了。

數(shù)據(jù)采集后，最重要的是分析。對(duì)電力數(shù)據(jù)深入分析應(yīng)用，不僅能提高電網(wǎng)的運(yùn)營效率和水平，更能與宏觀經(jīng)濟(jì)、人民生活、社會(huì)保障、道路交通等信息融合，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。目前，云主站已經(jīng)具備了物聯(lián)數(shù)據(jù)初級(jí)研判能力，可為配網(wǎng)運(yùn)檢信息全過程管理提供切實(shí)可行的解決方案。

目前，云主站已經(jīng)具備基礎(chǔ)電氣數(shù)據(jù)采集、環(huán)境狀態(tài)采集、動(dòng)態(tài)拓?fù)渥R(shí)別、低壓故障研判、電能質(zhì)量監(jiān)測、自動(dòng)無功補(bǔ)償、停復(fù)電信息上報(bào)等功能。

值得一提的是智能配變終端的即插即用功能。以中等大小的臺(tái)區(qū)為例，每個(gè)臺(tái)區(qū)有1000多個(gè)變量，以前的自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要為各項(xiàng)設(shè)備提前配置點(diǎn)表，記錄每個(gè)變量的使用情況，一名員工每天最多完成一兩個(gè)臺(tái)區(qū)的點(diǎn)表配置。而不同臺(tái)區(qū)的智能配變終端順序和內(nèi)容不同，每個(gè)臺(tái)區(qū)都要單獨(dú)配置，并在現(xiàn)場接入時(shí)逐一調(diào)試、核對(duì)。智能配變終端即插即用，讓主站側(cè)不需要再配置點(diǎn)表，使設(shè)備接入時(shí)間從4小時(shí)縮短到5分鐘。

應(yīng)用邊緣計(jì)算，主動(dòng)感知信息。5月30日18時(shí)，上海浦東古桐六村一臺(tái)戶外10千伏箱變低壓出線線路開關(guān)跳閘，18時(shí)01分，搶修人員賀永明的手機(jī)接到通知，18時(shí)27分，故障消除。

故障發(fā)生時(shí)，安裝在箱變臺(tái)區(qū)側(cè)的智能配變終端記錄了這一跳閘事件，并實(shí)時(shí)上報(bào)至云主站系統(tǒng)。云主站系統(tǒng)第一時(shí)間將故障對(duì)應(yīng)生成的搶修工單在線發(fā)給了搶修人員的手持終端。搶修人員接到工單后，根據(jù)故障臺(tái)區(qū)名和線路名稱找到故障點(diǎn)并處置。從發(fā)現(xiàn)跳閘到解決問題一共不到30分鐘，極大縮減了故障處理時(shí)間。這主要來自對(duì)故障信息的迅速掌握，依靠的是邊緣計(jì)算。因?yàn)榭拷鼣?shù)據(jù)源，實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快，安全性高，邊緣計(jì)算成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心技術(shù)。

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)場景下，依靠電網(wǎng)中數(shù)量龐大的智能配變終端，通過云主站計(jì)算分析+本地邊緣計(jì)算結(jié)合的方式，可以組合分析“配變臺(tái)區(qū)-電纜箱-電表箱-低壓客戶”檢測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障區(qū)段、停電客戶的自動(dòng)研判和快速定位，甚至可以組合分析各種設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及客戶用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障提前預(yù)警。

云主站建成的當(dāng)天，同處一室的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能感知裝置性能檢測系統(tǒng)轉(zhuǎn)入試運(yùn)行模式。感知裝置性能檢測系統(tǒng)與配電物聯(lián)網(wǎng)云化主站的集成發(fā)展，將進(jìn)一步助推配用電設(shè)備的廣泛連接交互、信息深度采集與數(shù)據(jù)融合分析。

配電物聯(lián)網(wǎng)云主站的建設(shè)剛剛開始。隨著5G的商用，國網(wǎng)上海電力將依托5G應(yīng)用平臺(tái)，積極推進(jìn)智能分布式配電自動(dòng)化、精準(zhǔn)負(fù)荷控制、配網(wǎng)同步相量測量單元、分布式能源控制、用電信息采集、移動(dòng)作業(yè)等5G創(chuàng)新應(yīng)用研究及示范。

電力物聯(lián)網(wǎng)助天津華麗轉(zhuǎn)身

8月14日，天津市政府與國家電網(wǎng)有限公司在津簽署的《加快實(shí)施“三型兩網(wǎng)” 建設(shè)“五個(gè)現(xiàn)代化天津” 推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，成為公司與地方政府簽署的第一份關(guān)于“三型兩網(wǎng)”建設(shè)的框架協(xié)議。

建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的探索與實(shí)踐

建設(shè)智慧城市、打造能源革命先鋒城市是天津市的目標(biāo)，也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在公司“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標(biāo)指引下，國網(wǎng)天津市電力公司以此為機(jī)遇，全力服務(wù)“五個(gè)現(xiàn)代化天津”建設(shè)，推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，強(qiáng)健城市運(yùn)行的神經(jīng)系統(tǒng)，致力于城市的華麗轉(zhuǎn)身。

入夜時(shí)分，海河兩岸五光十色的燈光將這座城市裝點(diǎn)得分外靚麗，一排排路燈默默守護(hù)著城市的夜晚。

位于王串場一號(hào)路和華昌大街路口的一基路燈桿看似普通，卻有“眼”能看，開“口”會(huì)講。

“您好！您已處于積水較深區(qū)域，前方水深25厘米，請(qǐng)您注意出行安全?！币粓霰┯杲蹬R后，當(dāng)路人行走到低洼積水地段前，就會(huì)聽到頭頂上的路燈傳來這樣的提示音。

原來，這基路燈桿安裝了一個(gè)智慧燈頭，集成了監(jiān)控?cái)z像頭和語音廣播功能，配合安裝在桿體中部的水位監(jiān)測裝置，一旦積水深度超過設(shè)定值，監(jiān)控?cái)z像頭探測到有人進(jìn)入低洼區(qū)域，就會(huì)向后臺(tái)發(fā)送告警，工作人員可通過廣播遠(yuǎn)程提醒行人。

監(jiān)控?cái)z像、水位傳感、語音廣播等設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)，使路燈成為智慧城市的“眼”和“嘴”，為百姓提供了更多的服務(wù)。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為智慧城市建設(shè)提供了無限可能。天津電科院計(jì)量中心技術(shù)人員劉浩宇正在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用新型智能電表，模擬檢測家用電器的分項(xiàng)用電能耗情況。國網(wǎng)天津電力依托天津重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中的高級(jí)量測試驗(yàn)單元，圍繞泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，研制出了首款具備智能負(fù)荷辨識(shí)功能的新一代智能電表。

“這款新型智能電表在外觀上與常規(guī)電表無異。負(fù)荷辨識(shí)、狀態(tài)監(jiān)測、停復(fù)電上報(bào)等三大功能通過模塊化設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌于電表基表之中，可快速便捷換裝，為客戶帶來安全高效的智慧用電體驗(yàn)。”天津電力工作人員介紹說，通過采用“云端+邊緣計(jì)算”技術(shù)，這塊電表不僅能準(zhǔn)確“識(shí)別”家用電器，還可實(shí)時(shí)采集家庭用電負(fù)荷種類及各種電器消耗分電量信息，通過精細(xì)化用電數(shù)據(jù)監(jiān)測與能耗預(yù)警分析，為客戶找出家中高耗能電器，提供節(jié)能指導(dǎo)。

目前，第一批新型智能電表已試點(diǎn)安裝在中新天津生態(tài)城人才公寓，表計(jì)新功能運(yùn)行穩(wěn)定。國網(wǎng)天津電力計(jì)劃在中新天津生態(tài)城選擇700戶居民客戶現(xiàn)場安裝應(yīng)用，同時(shí)加快系統(tǒng)應(yīng)用功能開發(fā)，最終構(gòu)建居民側(cè)綜合能源服務(wù)解決方案，實(shí)現(xiàn)居民家庭負(fù)荷的精準(zhǔn)采集與監(jiān)測，為客戶提供節(jié)能診斷、用電安全隱患辨識(shí)、電器評(píng)價(jià)等智慧互動(dòng)增值服務(wù)。

除了面向居民客戶，新型智能電表在商業(yè)客戶層面也實(shí)現(xiàn)了成功應(yīng)用。“近日，我們應(yīng)用用電負(fù)荷智能感知技術(shù)，成功對(duì)一家跨國餐飲集團(tuán)的餐廳開展了綜合用能計(jì)量與評(píng)價(jià)服務(wù)，并出具用電量監(jiān)控分析、能耗對(duì)標(biāo)等用能分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)商業(yè)客戶側(cè)能源的分級(jí)分類分項(xiàng)計(jì)量，為企業(yè)進(jìn)一步節(jié)能降耗提供幫助?！碧旖螂娍圃河?jì)量中心技術(shù)人員董得龍說。

囯網(wǎng)天津電力將面向更多大型連鎖餐飲、商業(yè)活動(dòng)中心等商業(yè)客戶推廣新型智能電表，開展用能監(jiān)測、行為分析、節(jié)能指導(dǎo)等用電服務(wù)，在客戶端直觀展示能源計(jì)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變現(xiàn)，為更多企業(yè)開展節(jié)能工作提供數(shù)據(jù)分析支持。

讓萬物互聯(lián)，感受智慧能源新體驗(yàn)

“用電信息采集成功率99.3%，王畈村1號(hào)臺(tái)區(qū)線損出現(xiàn)異常波動(dòng)……”8月20日，湖北孝感安陸市供電公司雷公供電所所長毛勇登錄“班組透視窗”管理平臺(tái)，僅用10分鐘，就得到了一份詳細(xì)的分析報(bào)告。平臺(tái)對(duì)30多套業(yè)務(wù)系統(tǒng)、140多項(xiàng)考核指標(biāo)進(jìn)行了自動(dòng)查詢和智能分析，共監(jiān)測到11個(gè)異動(dòng)問題。雷公供電所所長程志兵根據(jù)這份分析報(bào)告，迅速擬出了當(dāng)天的重點(diǎn)工作任務(wù)工單，并開展專項(xiàng)檢查。

今年，國網(wǎng)湖北省電力有限公司整合各專業(yè)信息化系統(tǒng)，打通30多套關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、檢修、營銷等跨專業(yè)數(shù)據(jù)融合，形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)資產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，該公司為供電所提供了高效快捷的數(shù)字化管理平臺(tái)——“班組透視窗”。

建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的探索與實(shí)踐

“班組透視窗”減輕了基層班組的供電服務(wù)壓力，提升了供電服務(wù)的響應(yīng)速度。目前，湖北1049個(gè)基層供電所工作人員均能通過“班組透視窗”采集臺(tái)區(qū)集中器掉線、電流、電壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，主動(dòng)監(jiān)測和發(fā)現(xiàn)客戶側(cè)的用電異常和設(shè)備故障。

配電自動(dòng)化讓電網(wǎng)更智慧。配電網(wǎng)是連接主網(wǎng)、客戶及各類分布式交互終端的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主戰(zhàn)場。目前，國網(wǎng)湖北電力已在13個(gè)地市建成配電自動(dòng)化主站，在武漢、鄂州、宜昌、咸寧、孝感、黃石等地開始實(shí)用化應(yīng)用。今年上半年，該公司共開展遙控操作627次，遙控成功率99.75%。

4月，為了深化泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，國網(wǎng)湖北電力在鄂州設(shè)立配電物聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)，從配電自動(dòng)化全覆蓋建設(shè)、智能配變終端應(yīng)用、配電電纜智能管理及供電服務(wù)指揮系統(tǒng)深化應(yīng)用等方面開展試點(diǎn)。

目前，鄂州供電公司已在主城區(qū)實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化全覆蓋。該公司配電網(wǎng)故障查找和處理時(shí)間大幅下降，倒閘操作時(shí)間由33分鐘縮短到1.5分鐘，故障隔離時(shí)間由57分鐘縮短到3分鐘以內(nèi)，并創(chuàng)造了13秒內(nèi)自動(dòng)執(zhí)行故障分析、隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)供全過程的紀(jì)錄。該公司運(yùn)維投訴工單同比下降40%，配網(wǎng)供電可靠性提升至99.96%。

按照國網(wǎng)湖北電力配電自動(dòng)化建設(shè)應(yīng)用三年目標(biāo)，到2020年，全省城農(nóng)網(wǎng)中壓配電線路配電自動(dòng)化覆蓋將達(dá)到95%，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)主干線可觀、可測及故障定位和隔離，部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)自愈。到2025年，國網(wǎng)湖北電力將建成具有一定自愈能力的配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)架空網(wǎng)和地下電纜網(wǎng)故障自動(dòng)隔離，自動(dòng)恢復(fù)供電。

10月，第七屆世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)將在武漢舉行。國網(wǎng)湖北電力將借助這次保電契機(jī)，集成PMS2.0系統(tǒng)、電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)、供電服務(wù)指揮等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，整合各類在線監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)建以協(xié)同指揮、綜合展示、預(yù)警預(yù)控、智能交互、任務(wù)管控等功能為核心的智能保電指揮平臺(tái)。

此外，國網(wǎng)湖北電力著力打造智慧能源服務(wù)示范項(xiàng)目，為長江岸電推廣、綜合能源服務(wù)提供可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)。

“用手機(jī)掃碼，就可以用上岸電了，全年可節(jié)約成本約10萬元?！?月25日，游輪“長江黃金3號(hào)”在宜昌秭歸港使用岸電時(shí)，電機(jī)員陳力說。岸電正受到越來越多船主的認(rèn)可和歡迎。在長江三峽壩區(qū)綠色岸電試驗(yàn)區(qū)，國網(wǎng)湖北電力大力推廣應(yīng)用岸電云網(wǎng)平臺(tái)，拓展電力交易、大數(shù)據(jù)分析等增值業(yè)務(wù)，打造以岸電為基礎(chǔ)、全產(chǎn)業(yè)鏈的立體化服務(wù)生態(tài)圈。

國網(wǎng)湖北電力為正在建設(shè)的鄂州機(jī)場航空都市區(qū)提供“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧用能方案，構(gòu)建以電為優(yōu)先的清潔低碳能源消費(fèi)體系。項(xiàng)目將建成全國第一個(gè)使用江水源熱泵的機(jī)場；打造“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)場能源系統(tǒng)智能化運(yùn)營與管理，多能互補(bǔ)、高效利用。屆時(shí)，機(jī)場可再生能源利用率將達(dá)到16%，每年可節(jié)約用電約3366萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少化石能源消耗1萬噸。