泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望
摘要：构建泛在电力物联网作为支撑建设坚强智能电网以及能源互联网的重要内容，对保障电网安全可靠运行、指导用户精细化用电具有重要意义。配电网作为电力系统连接产、销两端关键中间环节，依靠泛在电力物联网技术将全面提升其深度感知与精细控制能力，赋予配电网能源数据共享、客户服务升级的新型角色。文章从泛在电力物联网在配电系统中的典型应用等方面进行综述，并对泛在电力物联网未来的发展和挑战进行讨论。
关键词：泛在电力物联网;智能配电系统;应用;展望
配电网的安全可靠运行对电力系统稳定以及用户体验的重要性不言而喻。对于配电网而言，泛在电力物联网建设将极大程度提升配网运行状态的全面感知能力，满足用户多样性用电需求，促进电网企业向枢纽型、平台型、共享型企业转型。本文主要分析泛在电力物联网在配电系统中的典型应用，为后续深入研究提供有益参考。
一、泛在电力物联网概述
泛在电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。通过广泛应用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算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、经营管理、综合服务、新业务新模式发展、企业生态环境构建等各方面提供充足有效的信息和数据支撑。
二、泛在电力物联网体系架构
（1）感知层，感知层是泛在电力物联网的“神经末梢”。其重要功能在于，采用多种类型的传感器深入设备，实现全面感知。感知层设备包括电网一次系统的电压、电流互感器和二次系统的电能表、集中器等各类终端，以及用户侧多种多样的智能电器。通过泛在感知所获取的海量数据使控制决策单元能够以前所未有的广度和深度获知电网各个环节运行状态，使电网在面对诸如间歇性新能源并网、随机负荷投切、电动汽车时空集群效应时，能够实时掌握系统状态，及时发现故障隐患，评估安全运行风险;同时通过灵活调整电网拓扑，实时控制电源出力，优化用户用能模式，从而提高电网对高比例分布式新能源与新型负荷的接纳能力，强化电网应对突发故障的容灾性。
（2）平台层，平台层承载海量电网运行数据、用户侧用电数据以及其他能源系统数据的统一化存储与管理。其作用在于解决传统能源生产运行方式下存在的信息碎片化存储问题，打破信息孤岛现状，实现信息互联共享。通过搭建数据中心、云平台的方式，平台层对下完成网络层传输数据的实时收集与更新，对上则基于大数据存储与分析技术为各种特定的高级应用提供跨域共享数据资源，实现电力系统向电力和数据并重的发展方向转型。
（3）网络层，网络层的功能在于为泛在电力物联网的各类型业务提供稳定的通信服务以及安全的信息交互通道。网络层按安全等级与数据类型划分为内部专网和互联外网。具体的通信方式则根据实际工况、传输距离、经济成本等灵活选择，包含移动空中网、传统互联网、近距离无线传输以及近距离有线传输。
（4）应用层，应用层是电力系统向枢纽型、平台型和共享型变革的外在表现。其功能在于，基于海量电网运行数据与用户侧用能大数据，并针对电网运营业务、用户用电业务及综合能源系统运营业务等搭建各类针对性应用平台，实现电网与用户及其他能源系统的感知互动。[1]
三、泛在电力物联网在配网中的典型应用
（一）配电网运行状态在线监测与风险评估
现阶段，配电网决策过程中信息化手段和技术支撑还不完备，电力设备存在随坏随修、随检随修的现状。然而高比例间歇性能源与新型负荷的快速增长对配电网供电可靠性与供电质量的要求越来越高。泛在电力物联网技术的应用，能够使配网系统实时感知电力设备的运行状态，评估配电网运行风险，从而及时排除故障隐患。
（二）用户个性化用能服务
随着泛在电力物联网发展，物联网终端和网络深入用户侧，电力用户角色将逐步发生改变：
（1）安装屋顶光伏电站、小型风机，具有V2G功能电动汽车的用户在一定程度上成为电能供应方。更广义地，用户侧热水器甚至用户室内空气等都可视为蓄能设备参与配电网运行。
（2）电力用户的智能终端，如智能空调、电热水器、电动汽车等蕴含丰富的用电行为信息，使得用户成为泛在电力物联网的信息提供方。为更好地服务于用户，引导用户合理用电并提升用户参与配电网运行深度和广度，形成优化配电网运行的技术闭环，泛在电力物联网与配电系统深度融合，通过制定个性化用能服务调动电力用户参与配网优化运行的积极性。
四、未来的展望
（1）对于感知层，配电系统对底层设备的监测覆盖范围仍然不足，制约了配电系统调控精细化程度。因此，亟需提升配电网通信系统的覆盖广度以及通信网络的健壮性。可以考虑通过底层传感器的选型、物联网终端的硬件开发及部署等加以改善。
（2）对于网络层，用户侧数据以及其他能源系统的数据如何与配电网数据实现互联共享仍存在通信技术难点与安全风险。未来泛在物联网技术引入配电系统，必须考虑到多类型通信系统的无缝连接和信息安全交互的问题。
（3）对于平台层，泛在电力物联网包含电网内部数据、用户侧用能数据以及其他能源系统数据，存在更新时间、数据类型、数据量、数据来源等差异特性。未来泛在电力物联网平台层的构建，必须考虑到多源异构数据的统一管理问题。可以从大数据存储策略设计、大数据跨平台迁移策略设计等方面来提升电力系统大数据管理水平。
（4）对于应用层，基于大数据的配电系统高级应用目前尚未真正部署实施。泛在电力物联网下，不同类型与来源的配电系统数据如何适配未来配电系统的各项高级应用仍需深入研究。通过研究数据融合技术、大数据分析挖掘技术、边缘计算技术与特定电力应用场景的適配问题来促进配电系统向泛在物联化、信息化、智能化方向过渡升级。[2]
五、结语
信息技术和人工智能的发展为传统产业转型升级提供了重大机遇。泛在电力物联网的建设需要社会各方的广泛共同参与，协力开展技术攻关，以促进我国能源产业升级。
参考文献：
[1]傅质馨，李潇逸，袁越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设，2019，40（05）：1-12.
[2]陈麒宇.泛在电力物联网实施策略研究[J].发电技术，2019，40（02）：99-106.
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