泛在电力物联网下基于调控云的线路状态感知监测及数据共享研究--中国期刊网

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泛在电力物联网下基于调控云的线路状态感知监测及数据共享研究

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：郭鑫泉

[导读] 摘要：调控云作为泛在电力物联网的重要组成部分，将对其建设、应用、推广起到重要的技术支撑作用。

        国网临颍县供电公司
        摘要：调控云作为泛在电力物联网的重要组成部分，将对其建设、应用、推广起到重要的技术支撑作用。文章分析了泛在电力物联网的概念、作用和关键组成部分，结合调控云技术的特点，研究提出在调控云平台上部署线路状态感知监测应用及实现数据共享的工程方案。
        关键词：泛在电力物联网；调控云；线路状态感知；数据共享
        引言
        云计算技术的快速发展及调控云平台的深入研究，对智能电网信息标准化提出了更高的要求。IEC61970系列标准第一次提出电力系统公用信息模型（commoninformationmodel，CIM）的概念，得到了各国和业界的高度评价，近十年来在许多国家进行了广泛应用，取得了良好的成果。然而，CIM在各国的应用深度和广度还未达到原来的期望。在电网建模方面，各业务系统及应用虽然均遵照CIM标准，然而对标准的理解及应用需求的偏差，造成各系统分散建模、自成体系，形成竖井式的管理方式，造成大量的信息孤岛，难以做到全局信息共享及业务协同。因此，国网公司亟需在CIM标准的基础上进行扩展完善，建立一个标准的、开放的、符合中国电网实际情况的公共信息模型，针对全网调度通用数据对象，构建统一结构化建模方法，解决调度控制系统因采用多级部署、多级维护、多级存储方式带来的对象命名不一致、统一编码规则缺乏、模型拼接工作量大、效率低等问题，为业务系统间数据交互共享提供基础，促进电网运行管理一体化和信息应用规范化水平提升。
        1泛在电力物联网定义及技术架构
        1.1泛在电力物联网技术架构
        从泛在电力物联网的技术架构角度看，泛在电力物联网从下至上包括感知层、网络层、平台层和应用层。泛在电力物联网通过感知层采集底层物理信息；通过网络层包括基础通信传输网络和数据网络传输信息；通过平台层实现数据的统一建模，统一应用程序接口；通过应用层承载对内业务、对外业务。
        1.2泛在电力物联网定义
        2019年初，国家电网有限公司在《泛在电力物联网建设大纲》中明确指出：泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息连接和交互。泛在电力物联网是泛在物联在电力行业的具体表现形式和应用落地；不仅是技术的创新，更是管理理念和管理思维的创新，对内是质效提升，对外重点是融通发展。
        2电力物联网总体架构
        智能电网各个环节重要运行参数的在线监测，可以从安全性、可靠性、可调节、抗扰动等方面加强对设备状态的预测、预防、调控，为输电线路的可靠监控及配电环节的科学运维提供智能辅助决策，从而进一步提升电网运行水平，强化与用户间的双向互动，拓展新的增值服务。上述目标的实现，依赖于透彻的信息感知、可靠的数据传输、高效的网络构建及海量感知信息的智能管理与数据处理分析技术。
        1）感知层
        主要由部署在各个感知对象的若干感知节点组成，通过自组织方式组建感知网络，实现对电网对象及运行环境的智能协同感知、智能识别、信息采集处理和自动控制等。通过各种新型微机电系统（MEMS，micro-electro-mechanicalsystem）传感器，基于嵌入式系统的智能传感器、智能采集设备等技术手段，完成对智能电网中发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节关键设备的机械状态、能耗情况、环境状态等信息的识别和采集。
        2）网络层
        通过将电力无线宽带、无线公共通信网络、无线传感网、电力光传输网络等不同种类的通信网络进行融合、扩展，实现感知层和应用层之间的信息传递、路由和控制等功能，为感知的信息提供高可靠、高安全、大规模数据传输服务。在智能电网应用中，电力物联网信息的传递、汇聚与控制主要依托电力通信网实现，公共电信网作为补充。网络层一般包括接入网与核心网，其中，核心网以电力骨干光纤网为主，接入网以电力光纤接入网、电力线载波、无线数字通信系统为主。电力通信网为电力物联网的应用提供了一个高速带宽的双向通信网络平台。

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        3输电线路状态感知及数据共享
        3.1基于调控云的输电线路状态监测分析应用及数据共享平台
        3.1.1现状及存在问题
        输电线路是坚强智能电网的重要组成部分，为了保证输电线路的安全运行，目前，国家电网有限公司范围内大部分网省公司按照《输变电设备状态监测系统标准化设计方案》方案统一设计部署输变电设备状态监测系统。系统依托各省级公司的PMS系统作为基础数据来源，在公司范围内建立“两级部署、三级应用”的输变电设备状态监测主站系统。
        3.1.2基于调控云的状态监测分析应用平台
        正在建设的调控云平台系统将实现35kV及以上电网的所有电网一次、二次设备的模型云化及数据共享工作。调控云平台是电网“天然”的数据共享平台，云平台将实现“全网、全景、全态”一张图展示，电网生产的最基础数据都将完成深度融合，实现数据来源的统一，降低数据冗余度，提高数据的可靠性。任何接入云平台的系统、应用都可以实现数据模型共享。
        3.2基于物联网的高级应用建设
        基于物联网的高级应用建设包括支撑平台和高级应用两部分。其中，支撑平台是企业架构中的重要组成部分，能为物联网高级应用提供数据和集成服务；高级应用是物联网支撑智能电网业务发展的关键，可推动业务的创新与发展。
        3.2.1支撑平台建设
        支撑平台建设主要包括：
        ａ）构建数据服务总线支撑海量的异构数据交互，为物联网基础体系与物联网高级应用建立数据传输通道。数据服务总线需承担实时、海量的数据传输，在遵从通用规约的基础上，可为不同系统和平台提供多种数据接口。
        ｂ）物联网高级应用需要海量实时数据、地理信息数据、结构化管理数据和多种非结构数据的支撑，因此，构建海量实时数据平台、空间数据平台、结构化数据平台和非结构化数据平台４个平台对各种数据进行分类、集中和统一管理，并配套建设以４个数据平台为核心的企业级数据共享体系，满足智能电网数据共享要求，实现物联网数据融合。
        3.2.2高级应用建设
        高级应用建设主要包括：
        ａ）设备重过载分析。它是基于物联网的重要应用，以时间、电压等级、组织范围和重过载区间为统计条件，通过对设备重过载累计次数和累计时间的统计，锁定在运行过程中存在重过载现象的设备，分析设备重过载的原因与程度，提供从统计信息向明细信息钻取的功能，指导电网规划和技改项目计划的制定。
        ｂ）智能停电管理应用。在计划外停电发生时，利用物联网迅速定位停电的影响区域和用户数量，及时调配资源进行抢修，实时监控现场抢修进度，辅助制定转供电方案。通过准实时数据对电网运行的历史断面进行反演和分析，辅助确定电网停电原因，提升智能电网的服务效率
        结语
        泛在电力物联网建设中将广泛应用大数据、云计算、人工智能等信息技术和智能技术，汇集各方面资源，为规划建设、生产运行、企业生态环境构建等提供充足有效的信息和数据支撑，具有“状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活”的特征。调控云致力于打通调度信息系统数据壁垒，整合电网各类信息资源，通过基础设施层、平台层、应用层提供的服务，实现数据汇集和共享，提升数据价值创造能力，提高电网生产管理精益化水平。
        参考文献：
        [1]孙才新.输变电设备状态在线监测与诊断技术现状和前景[J].中国电力，2005，38（2）：1-7.
        [2]萧展辉.面向智能电网的物联网应用体系建设[J].广东电力，2012，25（8）：1-5，11.
        [3]许洪强.调控云架构及应展望[J].电网技术，2017，41（10）：3104-3111.