电力物联网在上海的实践应用

年初,国网公司全面部署电力物联网建设。为电网运行安全、管理精益、投资精准、服务优质的发展开辟了一条新路,也为充分发挥电网独特优势,开拓数字经济蓝海市场。

移动互联网加速了大数据发展,而大数据又推动了云计算的发展。当与人们生活息息相关的配电网络遇到“云”,会带来哪些变化呢?

采集海量数据、 一键处理故障

5月底,国网上海电力公司建成国内首个配电物联网云主站。这是应用物联网技术对智能电网配电自动化主站的一次重大升级。

云化后的配电物联网主站,接入了为上海居民和企业提供用电保障的17758座中低压配电站、123987台公变台区、1064.3万户低压客户,还有各类分布式电源、充电桩等。它产生的数据不再限于输电线路和变电站等供配电设备,而是囊括各类智能终端的物联感知数据终端。这些每秒以亿为单位更新的感知数据,与检修、营销和调控等专业系统的信息交互,实现全面汇集、分层处理。

6月27日9时,浦东供电公司员工宫某在办公室的电脑上打开云主站,与此同时,同事唐某在豪园张江配电站用手持终端扫描配电变压器、智能配变终端的设备标签。5秒钟后,宫某在云主站看到唐某扫描的终端完成注册与配置,关联设备的相应信息也出现了。

而之前,完成设备台账录入、发布及关联至少需要三个工作日,且存在录入错误、关联关系紊乱等业务风险。

数据采集后,最重要的是分析。对电力数据深入分析应用,不仅能提高电网的运营效率和水平,更能与宏观经济、人民生活、社会保障、道路交通等信息融合,促进经济社会发展。目前,云主站已经具备了物联数据初级研判能力,可为配网运检信息全过程管理提供切实可行的解决方案。

目前,云主站已经具备基础电气数据采集、环境状态采集、动态拓扑识别、低压故障研判、电能质量监测、自动无功补偿、停复电信息上报等功能。

值得一提的是智能配变终端的即插即用功能。以中等大小的台区为例,每个台区有1000多个变量,以前的自动化控制系统需要为各项设备提前配置点表,记录每个变量的使用情况,一名员工每天最多完成一两个台区的点表配置。而不同台区的智能配变终端顺序和内容不同,每个台区都要单独配置,并在现场接入时逐一调试、核对。智能配变终端即插即用,让主站侧不需要再配置点表,使设备接入时间从4小时缩短到5分钟。

目前,智能配变终端即插即用正在张江园区、中国国际进口博览会等区域开展试点应用,预计年内在上海推广。

应用边缘计算 主动感知信息

5月30日18时,上海浦东古桐六村一台户外10千伏箱变低压出线线路开关跳闸,18时01分,抢修人员贺某的手机接到通知,18时27分,故障消除。

故障发生时,安装在箱变台区侧的智能配变终端记录了这一跳闸事件,并实时上报至云主站系统。云主站系统第一时间将故障对应生成的抢修工单在线发给了抢修人员的手持终端。抢修人员接到工单后,根据故障台区名和线路名称找到故障点并处置。从发现跳闸故障到解决问题一共不到30分钟。

两年前,客户发觉故障后报修,运维抢修指挥人员再安排抢修队伍前往处置,至少需要2个小时。“设备量大、面广、单点设备信息少,在传统技术环境下,中低压配电网侧的故障自动监测和处理效率难以满足实际需要。”国网上海电力设备部配电处处长纪坤华说。

时间明显节省,主要来自对故障信息的迅速掌握。这种终端侧的及时高效处理就是边缘计算。因为靠近数据源,实时性好,响应快,安全性高,边缘计算成为泛在电力物联网感知层的核心技术。云主站的优势之一就是对边缘计算的兼容。

在泛在电力物联网场景下,依靠电网中数量庞大的智能配变终端,通过云主站计算分析+本地边缘计算结合的方式,可以组合分析“配变台区-电缆箱-电表箱-低压客户”检测数据,实现对故障区段、停电客户的自动研判和快速定位,甚至可以组合分析各种设备状态数据、环境监测数据以及客户用电数据,实现配网故障提前预警。

在客户侧,云主站对电动汽车充电负荷及电动汽车客户的用车行为、停车行为、充电时间、充电方式、车型种类等多种因素进行分析,让电动汽车有序充电,既能为客户节约能效,又能让电网运行更加有效率。这样的应用还有很多,未来,云主站可以满足削峰填谷、需求侧响应、新能源消纳、定制化电力等多种需求。

应用了云主站的张江科学城电力物联网示范区正在建设中。根据规划,建成后,示范区内的可再生能源占比由43%提升至50%,单位产值能耗从0.27吨/万元下降至0.2吨/万元,能源利用效率从47%提升至51%,电能在能源消费中的占比从75%上升至80%。

云主站建成的当天,同处一室的泛在电力物联网智能感知装置性能检测系统转入试运行模式。感知装置性能检测系统与配电物联网云化主站的集成发展,将进一步助推配用电设备的广泛连接交互、信息深度采集与数据融合分析。

配电物联网云主站的建设刚刚开始。随着5G的商用,国网上海电力将依托5G应用平台,积极推进智能分布式配电自动化、精准负荷控制、配网同步相量测量单元、分布式能源控制、用电信息采集、移动作业等5G创新应用研究及示范。