邓代国 邓希阳
国网宜昌供电公司 湖北宜昌 443005
摘要：随着科技日新月异的高速发展，世界进入信息时代，工业正经历着深层的变革，大数据、云计算、物联网、5G技术改变社会进步，也改变着人们的生活。电力作为现代工农业发展的动力源，安全、优质、可靠供电是电力企业的内在要求和对社会的承诺。县域中低压配网面广、基础薄弱，资金、技术相对大中城市有较大差距，但是，县域经济和人民生活对电力的要求没有降低，乡村振兴、县域经济发展更是离不开智能、坚强的配电网提供优质能源。因此，加强县域配电网融入智能配网自动化刻不容缓，既是地方经济发展的要求，也是电力企业发展自身的要求，智能配电网自动化技术是有效控制县域配电网稳定运行的技术基础。
关键词：无线网络；配电网；智能?自动化
我国电力工业改革开放以来取得了巨大发展，发电装机容量、特高压及超高压网络、化石能源向清洁能源转变，全国建立了坚强的电力供应网，但仍存在东西部发展不均衡、高压电网与中低压电网发展不均衡、城乡发展不均衡。特别是用户的停电时间主要是由配电网不够坚强、自动化系统不完善引起，据统计大约50%以上电能损耗都发生在配电网运行中，70%以上电网设备故障发生在中低压配网，在县域配电网中用户停电时间和电能损耗又特别突出，故改善配电网结构、加强配网设备在线监测管理及配网自动化控制系统十分重要。利用现有资源配升级电自动化系统与优化配电网结构是重要内容之一。智能自动化技术不仅使配电网向智能、高效、可靠、绿色的方向发展成，提高社会的供电安全、质量、供电可靠性，而且有效解决电力“最后一公里”历史遗留问题，促进地方经济发展，提高人民获得电力指数的社会效益，广大城乡新能源开发也将为电力领域带来了新的前进驱动力。
配电网现状，我国目前东部发达地区配电网发展自动化程度和环网结构相对较好，其他地区配网自动化投入极不均衡，很多地方设备投入已后运行也不容乐观，大、中城市配电网架环网形成，电力输送通道满足负荷需求。小城市（包括广大农村）电网一次网架多以单辐射为主，只有少数重要单位、企业基本能满足N-1，转供负荷能力严重不足。配网自动化设备也仅仅停留在部分负荷监测和故障区间判定的初级阶段，配网自动化设备覆盖面远远不够，我国南瑞、许继、四方、东方电子开发的配网自动化系统功能与国外同类厂品差距不大，但实际自动化系统功能在应用上大打折扣。一是配网自动改造投入费用大，淘汰大批不具备自动化改造的设备不现实；二是各级管理人员对配网自动化应用认识不足，新的设计、改造仍不使用自动化设备，对现有自动化设备应用心存疑虑，对新技术产生畏惧情绪；三是配电网面临人少、面广、设备参差不齐、维护量大，通信专业、自动化专业人才缺乏；四是配网自动化通信在专网、有线通信和无线公网选取中存在困难，专网面临资金、技术、人员无法满足，公网涉及网络安全问题，取舍极度困难；五是配网设备量大，采取数据量大，数据存储管理复杂。因此配网设备巡视维护还是停留在人海战术上，运维人员的技术水平、责任心成为设备运行的重要参考，配电网管理与当今电网科技发展水平、企业管理要求、人民生产生活所需不相称，供电安全可靠性、故障处理、抢修时间及劳动强度没有得到根本改变。地方（大量中小企业）经济的发展离不开安全、优质、可靠的电力供应，乡村振兴、现代农业、养殖业、电商经济同样需要安全、优质、可靠的电力保障，城乡居民电气化设备现已普及，对电能需求增长较快，清洁可再生分布式能源的开发利用对智能配电网要求更高。因此，传统配电网管理模式不能满足县域经济生产、人民生活的需要。
智能配电网（smart distribution grid;SDG)是指以传统配电网和前沿配电工程技术，综合利用计算机、大数据、云计算、AI机器学习、信息及通信等技术的综合应用，支持分布式能源（distribued electric resource,DER）的大量接入，通过与相关应用系统的信息交互，进行科学分析、控制、决策，开成用电客户与供电配电网的互动服务。实现对配电网的在线监测、控制、快速故障隔离和配电网预测分析，为配电管理提供实时数据支撑，为系统运行、改造、规划决策提供有效数据。当配电设备发生故障时，通过快速故障隔离和自动恢复非故障区域供电，提高供电可靠性，缩短故障抢修时间；智能配电自动化运行数据计算分析，提供运行方式优化，改善供电质量、减少电能损耗，提升配电网运营效率和效益。建设无线智能配电网建设将极大改善配电网运营水平，提升供电质量，减轻职工劳动强度，使广大城乡地区新能源（太阳能、风能）分布式开发成为可能。
无线网络（4G、5G、星链系统）随着国家政策和三大营运商（移动、联通、电信）多年开发建设，广大城乡地区无线通信基本全覆盖，专业队伍维护和管理，无线网络多以环网冗余技术支撑，信号稳定性好，为无线智能配电网建设提供可能，利用无线网络免去专门的网络建设和维护人员，从经济上和人才储备上可行。网络安全性是智能配电网关注的重要环节，网络攻击是危害大、形式多样。35kV以下配电网智能自动化建设与上级电网智能自动化及相关业务实现物理隔离、反向隔离，避免对上级电网造成影响。基于目前网络安全保障方面，一是MOCN共享精细防御，包括基于安全策略协同按需防护，基于策略验证的用户面重点、分级防护；二是全量共享基站增强，包括多运用商PKI认证、软硬件资源动态共享的安全隔离、“分层递进”的无线网安全基线；三是业务承载安全通管控，接入与互通关键节点的多层管控、软硬切片的动态承载安全、端到端业务的灵活放通和动态管控；四是对具有操作功能的开关随机动态密钥认证管理。通过打造一张立体网络安全防护网，确保无线智能配网自动化避免网络攻击造成损失。
基于共享理念的无线智能配网自动化建设以减少投入，促进电力企业与通信公司在基础建设上共建共管，达到互利共赢的局面。无线网络公司在基站建设上需要杆塔、电源，电网企业有分布在城乡广大地区的供电基础设施，对电源管理有专业的电力工人，而这正是通信公司欠缺的部分，电力企业和通信公司进行资源互补，电力企业可以利用现有资源协助建设通信基站建设和电源管理，通信公司利用自身通信专长为供电企业提供无线通道并进行维护，减轻电力企业通信短板和投入，有效解决信号通道问题，使智能配网自动化建成提速成为可能。
智能配电网自动化建设的大数据是必不可少的一环。大数据特征为规模（Volume) 、多样 (Variect) 、快速(Velocty)、价值(Value）、和真实（Veracty）。自动化程度越高，数据采集精度、频度和准确度的要求将更高，采集频度的提高就会带来数据体量的指数级变化，规模就大；多样包括配电网结构化数据和非结构化数据；快速主要是指对数据采集、处理、分析的速度，是实时处理的重要特征，现场以秒计算；大数据的分析技术成功应用，通过跨专业、跨部门、跨单位进行数据融合，提升管理水平和经济效益，价值得以体现。真实性的数据，一方面是对虚拟网络环境下数据需要采取措施确保其真实性、客观性，另一方面，通过大数据还原和预测事物的本来面目，为决策提供可靠信息来源。针对大数据对存储和传输带来挑战，采用分布式储存和AI算法的人工智能进行解决，首先选取分布式储存采用异构数据储存技术，通过构建分布式文件、数据库、关系型数据库，对各类数据进行集中储存和管理，满足大量、多样、高性能储存需求；其次利用AI算法和机器学习，建立数据建模型，在采取数据终端进行分析识别，对数据进行清洗、转换、规约，去除大量无关、不重要的数据，同时保留有效、真实、完整、可靠的数据向主站传送，即可减少储存，也可减少通道占用，提高通道可靠性。主站根据数据建模对采集数据再次识别、分类储存，对非法、无效数据进行清洗，并定期进行机器和人工检查，清除无效数据占用，同时人工智能的机器学习进一步提升对有效数据辨识，形成良性发展。主站数据库根据各专业、部门、单位权限进行数据读取利用，促进配网管理在真实环境中改进。目前美国谷歌和微软公司已开发出“AI配对程序员”技术，这对促进计算机编程、建模形成巨大推动，对根据需求差异化开发提供便捷，我国计算机专家也将迎头赶上，也为电力大数应用提供条件。
完善配电网架结构，一是尽可能形成“手拉手”供电网络，从根本上解决供电可靠性，提升供电质量。二是配电线路干线和支线加装断路器，使线路在检修、故障情况下能分段运行，在DTU、FTU、TTU、故障寻址器构建信息采集网络，通过智能配网自动化功能快速切除、隔离故障线路段，恢复非故障区域供电，缩短故障查找时间，为减少抢修时间和恢复供电提供技术支撑，信息采集对配网设备实现监测，智能配网自动化系统进行分析、诊断、预测、决策、控制等智能化功能模式全面提升配网管理水平，及时发现设备异常和配电网架不足，实现状态检修，减少不必要停电。三是从规划、设计、施工、投运全过程避免非自动化设备入网，根据设备管理分布情况，逐渐淘汰不可改造到期设备；四是开展分布式能源（光、风电）建设和储能技术的应用，如“渔光”、“菌光”发电，使生态农业和新能源利用形成双赢，智能配网自动化系统进行分析、监测管理，合理安排分布式能源投切，有效提高设备利用率，改善配电网高峰用电时段供电质量，降低线损，减少设备过载，延长设备使用寿命；五是加强人才培养，组织宣贯学习，转变观念，使广大干部职工适应智能配网自动化深入应用。
无线智能配网自动化系统在配网中的建设、应用，可以加快配网管理向数字化转型，自动化系统采集终端通过移动终端与移动运维服务器建立标准无线网络通信，移动终端的服务应用实现系统能源与资产管理。同时移动运维服务器与县调SCADA系统相连接，SCADA系统进行中央控制。数字化移动运维系统根据各配电网进行定制化的配置，能够快速呈现特定配电网管理所需关键要素，实现用户对于配电系统的自动化管理，实现运维实施的记录可查。主要实现故障、异常报警+ 定位导航，当配设备监测数据超出设定阈值，系统发出报警至运维人员持有的移动终端，移动终端将会启动定位导航功能指引运维人员到达报警地点，快速响应，避免事态扩大，将异常及时消除，故障发生时自动化系统实现自动隔离和自愈，及时切除故障区域设备，恢复非故障区域设备供电，使供电可靠性得到提高。对配网主要设备所有参数以曲线、图表等方式呈现，更易理解和快速读取，并结合运行数据进行比较，直观灵活地展现配网运行情况，为配网运行管理、技改决策、发展规划提供可靠、科学数据支撑。对站所设备实现数据与可视化监测，运维人员可掌握设备实时运行状态， 显示站内故障报警及事件设备信息及位置，可视化如：环境温湿度、有害气体、门禁安防等数据都可以三维立体图方式显示到用户界面，运维人员可在线管理，减轻工人劳动强度，减少企业费用支出。无线智能配网自动化系统的推广应用，将对县域配网安全、可靠、经济供电带来显著成效，为地方经济发展助力，使共享经济、绿色经济发展成为现实。
结束语
无线网络技术不断迭代，通信更加快捷可靠，网络安全制度、规范、技术更加完善，网络安全行业特定标准制定，使网络共享安全有保障。智能自动化技术正处在高速发展时期，机器学习功能、大数据应用快速演变，这将极大推动电气自动化的升级迭代，人工智能与自动化技术高度融合，在配电网智能自动化控制、管理中将迎来快速增长，新技术、新功能将实现更加精准、可靠的管理，促进配网自动化应用与时代同步。
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邓代国 国网宜昌供电公司高级工程师，研究方向配网自动化