配电网智能物联落地应用

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2019年05月14日 16:34:29

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国家电网报发布的一篇新闻。

 

5月10日,山东青岛供电公司运维检修部专工李晓悦与同事一起,使用手持终端对已经运行了17天的蓝海新港城小区配电室物联网设备进行特巡。这个始建于2015年的配电室完成物联网化改造以后,正以全新的面貌和更强大的功能服务336户低压居民、13户一般工商业客户。

3月29日,位于济南市汉峪金谷金融核心区的东城逸家小区配电室改造完成,为全国首个物联网配电室;3月31日,青岛市哈工程人才公寓物联网配电室建设完成,服务古口镇军民融合示范区。

这些都是国网山东省电力公司在配电物联网方面的实践应用,是对国家电网有限公司泛在电力物联网建设的具体落地。

在配电专业率先应用物联网技术
国网山东电力着手物联网在配电专业的探索研究,起于2018年春天。
“我们在配电专业应用物联网技术,源于国网设备部的顶层设计,同时在新技术的刺激下决意率先落地应用。”国网山东电力设备部副主任任杰说。

2017年,国网设备部组织了一次智能配变终端及配电物联网技术应用专项考察。

“之前只是知道物联网的很多技术都已经在别的行业落地实用化了,但当我们看完了华为在物联网技术方面的研究成果时,就感觉这些世界领先的技术可以在电力行业广阔的应用并且带来革命性的变化。当时我就下定决心,山东一定要在技术开发和应用落地上走在前列。”任杰说。

在2018年的上半年,“泛在电力物联网”的概念在电力行业并没有明确提出。甚至相对于很多专业技术人员,“物联网”都是一个崭新的名词。即便是市场上已经有厂家开始研制带有物联网属性的各类设备,但是在落地应用方面,供电企业还是普遍持相对谨慎的态度。

敢闯敢试,摸着石头也能过河。
在这种情况下,国网山东电力决意深入开展配电物联网的应用探索。
房牧,国网山东电力设备管理部配电处专工,作为一名在配电自动化领域深耕多年的专业人员。也正是从那时开始,他将大部分精力倾注在了配电物联网技术的实用研究上。

“当时还主要是智能配变终端的应用及推广。”房牧说,“智能配变终端肩负配电台区边缘计算和末端感知终端数据汇集及上报的功能。‘硬件平台化’、‘软件APP化’的设计理念,让终端能够成为低压台区的边缘计算平台,满足台区设备管理、智能计算、业务支撑等各方面需求。”

关于智能配变终端的作用,房牧举了一个简单的例子:就像是人的身体,之前如果手指疼,那么痛感会传到大脑,由大脑来判断损伤程度、处置方式。而智能终端就像是在手肘部安装了一个“小大脑”,手指的损伤程度、处置方式都会由这个“小大脑”完成,只是在问题解决了以后,由“小大脑”向“大脑”传输一个完整的信息来进行备案。

更加值得一提的是,智能配变终端以开放的系统架构设计,支持不同厂家APP同时运行,是配电物联网建设的重要支撑。

截至2018年12月,国网山东电力完成了2032台配变智能终端的部署。在此期间,配电物联网技术体系“云、管、边、端”中“边”的概念被成规模成体系的验证,为之后的配电物联网建设奠定了坚实的基础。

与此同时,因为将智能配变终端的推广应用完美的融入进了国网山东电力一流配电网建设之中,“物联网”的概念对于整个配电专业渐渐不再陌生。多次大规模的现场会上,“物联网技术应用”也成为了技术探索的一个重点。

配电物联的种子,随着智能配变终端的规模化推广 ,在齐鲁大地生根发芽。

实现配电物联网技术体系落地应用
在3月29日之前,济南供电公司配电工区副主任向珉江根本就没有意识到,他们即将要改造完成的东城逸家小区物联网配电室,将会斩获“全国首个”的殊荣。

这个配电室建设的提速,源于国家电网公司对泛在电力物联网建设的明确要求。

1月17日,公司董事长寇伟在2019年公司“两会”上明确提出“打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网”,并要求“探索建设以智能配变终端为核心的配电物联网示范区”。

为落实公司部署,国网山东电力2019年“两会”强调:树立泛在电力物联网“山东样板”,依托国家军民融合示范区,打造全国领先的泛在电力物联网示范工程。

从1月下旬开始,国网山东电力组织华为、山东电工、许继等十余家厂商的技术人员联合攻关,以济南和青岛的两个配电室为突破点,迅速开展配电物联网新技术研发、智能设备研制和试点应用。

3月8日,国家电网公司召开泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议。会上,寇伟董事长再次指出:当前公司最紧迫、最重要的任务就是加快推进泛在电力物联网建设。

在此之后的20天内,国网山东电力按照国网设备部配电物联网顶层设计架构,快马加鞭开展配电物联网新技术应用验证。

东城逸家小区配电室已经投运两年,既要完成物联网改造,又得保障客户用电。济南供电公司的建设者和厂家的技术人员一起昼夜颠倒地工作。哈工程人才公寓配电室则是一项新建工程,规模超过东城逸家小区配电室,青岛供电公司的建设者同样加班加点保障工期,确保在3月底完成了既定目标。

在济南、青岛两地配电室的建设过程中,国网山东电力开创性地完成了近百项技术验证,实现了创新应用和阶段性突破。其中,济南共完成2台变压器、9台低压柜、6台低压分支箱、26台表箱及150台智能设备的物联网改造,应用28项技术成果;青岛共完成11台高压柜、4台变压器、18台低压柜、68个表箱及82台智能设备的物联网改造,应用端层设备27类383个应用34项技术成果。

在济南、青岛的这两个配电室里,国网山东电力在国内首次实现了“云、管、边、端”配电物联网技术体系落地应用,为全面建设配电物联网示范区积累了宝贵经验。

突破六大项关键技术优化客户用电感知
“我们积极探索物联网技术在配网的应用,是要弄清楚如何结合现有条件研发新技术并且实用化,最终目的是更好地为客户服务。”对于配电物联网,国网山东电力副总经理刘伟生如此说道。

公司泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议明确提出:建设泛在电力物联网,是为让电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质。

实际上,国网山东电力在配电物联网的建设过程中,一直遵循着这一原则。

在青岛市哈工程人才公寓配电室,青岛供电公司运维检修部副主任李延真展示了一个物联网配电室的关键设备,叫做“物联网智能通信单元”。

这是国网山东电力在已经建成两个配电室中验证的一项核心技术,主要功能是将传统设备改造成具备物联网通信功能的设备,具有装置级、模块级两种类型,可采用内置或外置方式与低压设备配合,覆盖新建和改造两大场景。

“这是一项目前实用于青岛和济南两个物联网配电室的技术。在这个设备里,内置了轻量级物联网操作系统(LiteOS),堪称物联网技术在设备上的完美延伸。基于高速电力线载波,它采用支持IPv6协议的IP化技术,实现了CoAP物联网通信协议传输。 ”李延真说。

从另一个角度来理解,这个通信单元完成了配电物联网技术体系“云、管、边、端”中“端”层设备的物联网化,将不同协议设备,采用统一信息模型和CoAP协议上报,实现协议差异本地终结的目标,全面支持“端”层设备即插即用,对于未来存量配电室的物联网化改造作用不可估量。

而在济南的东城逸家小区配电室,一个名叫“物联网塑壳开关”的设备则更具前瞻性。

“这是我们按照配电物联网的技术要求和发展趋势,创新研制的一种基于物联网技术的低压开关设备,它集电力、通信技术于一体,未来将取代现有普通开关,无需进行任何改造即可满足配电物联网技术要求。今后的电力设备,都应该是这种形态。 ”济南供电公司运维检修部专工苏善诚说。
更为有趣的是,这款“物联网塑壳开关”因为是全新的设计,甚至来不及开模制造,而是使用3d打印技术制作了6台。目前,这6台开关已经全部应用于东城逸家小区配电室,是国内首批实用化的物联网开关。

已经建成的济南、青岛两个物联网配电室,实现了全息感知实现全景监测、即插即用实现泛在互联、端层贯通实现营配数据共享、物联组网实现快捷互通、云主站实现海量终端接入、边缘计算实现就地智能决策等六大项技术突破。而通过与用户充分交互故障停电、抢修进度等信息,一方面解决了传统被动抢修造成投诉的问题,另一方面可以更好地开展延伸服务,优化客户用电感知。

接下来国网山东电力将统筹推进智能配变终端应用和配电物联网示范区建设,推广应用5万台智能配变终端,实现济南、青岛全覆盖。同时,将深入总结提炼配电物联网建设成效,创新优化配电网运维管理模式,助推配电管理模式由“生产主导型”向“服务主导型”转变。

更为可期的是,有了配电物联网技术验证的基础和应用平台,后续必将带来分布式能源、冲换电设施管理、智能家居互动等新兴业务领域的拓展和融合,进而与电网业务互利共生,加快构建围绕能源互联网的产业圈、生态圈。