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现阶段配电物联网的构建及展望

2019-06-04 14:51:00

一、配电网的发展需求

从大的背景来看，我们国家明确提出传统能源体系向低碳、清洁、高效的转变。电网在其中承载的功能从技术特征来说是打造新一代电力系统；从功能形态上来说，是传统电网转型发展为能源互联网。

配电网，这里重点介绍的是中低压配电网，即10千伏及以下的配电网。配电网是能源转型发展里面非常重要的环节，我国配电网有如下特点：

从配电网共性特点来说，目前的配电网已经变成能源生产和消费的一个节点，既承担能源生产，也承担能源消费，承载着能量的双向流动；同时，它直接面向客户，影响客户体验；现在的配电网变成了一种为客户提供公平发展机会，不仅仅是传统的可靠性发展保障；最后，配电设备点多、面广，但是单点信息价值点比较低。

对于我国配电网来说，配电网也有其自身的一些特点。

第一，管理模式有变革的需求，靠人员数量来支撑我们配电网高效管理的模式，是不可持续的。

第二，发展的不平衡和不充分。城市配电网和农村配电网差距非常大，即使大型城市里面不同区域配电网的发展情况也是差别非常大，有些市中心，比如上海、北京完全可以达到国际一流水平，但是不同城乡接合部和一些地方配电网的水平可能相对来说薄弱一些，所以不能一概而论配电网整体达到什么样的水平。

第三，中国目前市场化建设不完备，这就直接导致市场化建设过程中，电网公司和客户、设备厂商等所承担的义务及权利不清晰。

还有一点，我国配电网发展速度较快，如何面向快速增长的配电网进行信息化、精益化的管理，是我国面临的一个特殊的挑战。

二、配电物联网的构建

基于我国目前配电网的情况和能源转型发展的需求，构建配电物联网是一种急需的、对配电网一种本质性的提升。

我们将配电物联网总体架构分为四个层次。上层是云，云化的主站；中间是管，即管理通信通道；再下一层是边，即边缘计算，将云计算等向边缘延伸；最后为终端，各类型的智能终端，实现配电网的感知，整体构建云管边端的配电物联网架构。配电物联网本质就是将信息化和工业化进行深度的融合，通过信息化力量将原有配电网的生产力进一步的释放，实现质的飞跃。

以下为配电物联网基于配电架构的实际案例：

下面这张图是传统配电自动化里面的终端，它的存在至少在10年以上，并不是一个新型设备。传统工业体系或者自动化体系里面分三个层次，主站、通讯和终端，对于终端来说画红圈这个地方，它对象是比较单一的配电变压器，而且功能也比较单一，设计之初就已在这个自动化体系里面预设好了。

配电物联网眼中的配电终端与传统配电自动化里面的终端面对的终端和整体架构是完全不同的。配电物联网眼中的配电终端面向的不仅仅是配电变压器，还面向整个配电台区、电压侧设备，以及信息通讯整体管理，并融入了边缘计算。

我们按照配电物联网架构来重新做的智能终端，整体按照硬件平台化和软件APP化来设计。因此智能配电终端不仅仅是一个终端，基于配电物联网架构，它的上层还设计有一个APP应用中心，中间是新一代主站，底层智能配电终端。

从APP应用中心来看，实现了未来软件应用功能的测试、发布、管理、运维，让各省市开发的APP可以在标准化的情况下通用。在新一代主站中把原有自动化主站云化，增加APP管理和通讯管理的功能。底层才是终端，通过硬件平台化和软件APP化，实现新型软件定义方式的终端。

智能配变终端基于我们现有的架构来说，具备的功能在理论上是有无限多种可能的。其实从本质上来说，智能配变终端最大的改变是将原有的生产决定需求方式改变为由需求决定生产的方式。

因为电力行业里面以前没有这个例子，我们可以拿手机进行类比。我们以前的手机可能就是手机厂商做什么，我们就用什么。现在的手机是我们需要它是什么，它就是什么，打电话觉得它是手机，需要照相时候它是相机，需要听歌时候它是MP3，最终手机有什么是用户决定的。智能配变终端基于配电物联网架构的架构，变为需求驱动生产，这是它本质性的变化。

以下是智能配变终端带来的一些具体应用：

比如用户的停电智能研判。原有的终端把信息往上送，主站判断，主站收集到很多误报信息，判断的效率和通信资源浪费比较多。现在终端先进行边缘计算，研判的准确度和通信资源的利用程度都有了一个明显的提升。

还有用户关系与相位识别。中国配电网发展非常快，其拓扑变化也非常快，但是拓扑又是很多应用分析的基础，所以如何保持一个高准确度的拓扑信息比较困难，如果全凭人一条条识别，整天进行校对非常困难。那就这就需要一种数字化的方法，基于物联网架构的终端就可以提供这种方法。

此外，基于电动汽车的有序充电。通过配电物联网，可以将用户侧的电动汽车充电方面的资源与配电网运营资源进行整合，达到资源利用的整体最优化的效果。

还有多协议管理。中国目前配电网领域开放度比较高，设备应用的厂家也是非常多，但是经过我们了解，其实任何两家设备直接通信或者互联。通过我们智能配电终端建立协议库方式，最大限度利用已有设备提升我们达到互联互通的目的，不用对原有的设备进行大范围的改造。

三、配电物联网的展望

我们现在所做的工作，主要是要打造配电物联网的生态系统。

而关于配电物联网的生态系统，又有以下几个重点需要把握：

第一，配电物联网建设时间一定比较长，这个很难说今年提出来，我们明年就会能够建设或者等等，生态的建设不是一年、两年，至少三五年或者五到十年时间。

第二，一定要多方参与其中的工作，不可能一两方厂家把生态打造起来，这个过程中需要各个厂家和各个不同行业参与。

第三，需要自生长的机制，隐含的关键技术问题要解决，还有管理模式的创新，确保每一方生态里面健康成长，达到闭环螺旋式的上升。

此外，对于现阶段配电物联网理解，第一，我们知之甚少。主要体现在配电物联网它的内容非常多、非常丰富。第二，它自身仍在快速的发展，在自生长。每年是在往年的基础上赋予了新的技术和内容。

其次，一切仅仅是开始。配电物联网里面有很多另人惊奇的方面。从产业角度来讲，我们所做的试点对所有行业，包括相关的厂家都需要进行改变或者做一些升级的工作，没有说不进行升级工作可以完美适应，只是升级工作量大小不同。从科研的角度来讲，其实配电物联网对于科研来说是注入了新的维度，我们可以用新的视角来看配电网的运行分析管理，对原有的应用理论可以创新性再梳理和再分析。应该说在科研的空间上，配电物联网可研究的空间是非常大的。

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