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摘要：本文着重介绍利用信息、智能控制、网络等技术构建基于“互联网 +”的智能配电网管理系统，为智能配电网装备的诊断与维护提供一个便捷高效率专家系统，为实现共享及全球能源互联网的技术平台提供了一个有力的技术支撑。
关键词：互联网 +；智能运维技术；配电网
0 引言
“互联网 +”行动计划，是推动互联网由消费领域向生产领域拓展，加速提升产业发展水平，增强各行业创新能力，构筑经济社会发展新优势和新动能的重要举措。配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，它为国民经济其他部门提供着基本源动力。由此传统电力行业和互联网的融合而产生的行业的变革已成为国家的战略目标，这同样标志着传统电力行业的形态革新和行业内的衍生发展也将越来越趋于常态。最近，国家能源局宣布制定了配电网建设改造行动计划，同时也指出“互联网 +”融合的重要意义。
本文认为，研究以配电网为背景，构建电力能源和信息的高效分配、双向流通、优化互补的综合供应体系，形成以信息流为核心的智能配电网运维开放服务平台，利用大数据促进配电网设备运维和交互信息的深度融合有十分重要的战略意义。
本文在“互联网 +”公共服务平台的优越性、必要性和技术上分析的同时，也指出“互联网 + 配电网”将带来巨大的改变和融合发展潜力。
1 智能配电网发展瓶颈难题
配电网产业是我国社会发展的基础性产业，但是部分地区由于环境而造成的配电网网络设施水平低下、投入成本高、 项目完成时间较长等各种因素的影响和限制，以至于有线配电网网络发展和建设不均衡，不能够达到优质全覆盖，生活水平大打折扣。
例如，智能配电网装备的运行与维护必须具备的元素分别为：配电网领域的专业技术人员和专业维修人员，设备需要的专业维修工具和设备零部件。而在现实中的配电网装备的日常运行和维修工作，所需要的人员和经费都是不小的数目，但达到的效果不理想。下式表示配
电网运维的维修效率
W = T 1 /（ T + T 2 ）
式中， T 1 表示配电网装备的有效工作时间， T 2 表示配电网装置需要保养维护所用的时间。由此可见，提高配电网运维的维修效率，需要降低配电网装置保养维护所用的时间 T 2 。
2 智能配电网发展方向
“互联网 +”就是利用互联网的平台，利用信息通信技术， 把互联网和传统行业在内的各行各业结合起来，在新的领域创造一种新的生态。
I + T = IT
式中， I 表示互联网（Internet）； T 表示传统产业（Traditional Internet）； IT 表示互联网传统行业。
“互联网+” 能够将互联网、 大数据技术等相互融合，将淡化业务对地理位置的依赖。成为未来智能配电网运维和服务的枢纽，实现信息流和业务流的统一。产业融合所达成的目标，是实现能源的高效、便捷调配，进一步实现能源供需的最优化匹配，在一定范围内达到能源的供需平衡， 使传输损耗、 调度成本和基础设施投入最小。
由此，互联网模式在配电网方向上的渗透，将打破现有的瓶颈。从资源上看，互联网一方面寻求数据的贯通和整合，以发掘大数据的潜在价值，一方面将服务和基础设施虚拟化， 构建 “资源无限” 的云架构， 促进价值共享，打破发展边界的思维理念， 以实现真正意义上资源共享，提高装备利用效率，构建和谐的网络环境。从应用上看，终端用户体验将得到更全面的关注，从个体到全面等终端用户的应用、信息采集，都必将打通现在业务的壁垒，实现共享互通。由此，利用移动互联网终端或互联网终端优化智能配电网装备运维有非常重要的意义，将带来根本性革命。
3综合配电系统的产业形态
在能源互联网大背景下，着眼于直接面向用户的配电侧，未来综合配电系统可能在能源信息基础设施产业、 互联网+集中商业模式和互联网+分散商业模式 3 个方面扩展其产业形态。
3.1能源信息基础设施产业
未来综合配电系统综合了与其他能源的物理接口设备与信息协调控制设备，形成了新的结构形态与设备形态，在能源信息基础设施产业带来了设备与系统革新的重大机遇。传统配电系统与其他能源系统设备的物联网化改造，多种能源之间接口设备的普及需求，新型物理信息融合能源设备的研发、生产、替代、维护，集中控制中心与区域控制系统的技术研发及待建，都蕴含着巨大市场潜力，可能催生出各自的新产业结构。
3.2互联网+集中式 B2B/B2C 商业模式
互联网+电网能够显著提高电力供应和电力需求之间交流的速率和效率，对电力供求的峰谷矛盾有一定的缓解作用；同时促使供应商和用户直接交互，用户自主选择成为可能。在互联网+的催生下，未来配电市场的规模将逐步扩大，逐步形成由批发市场、平衡市场、现货市场以及辅助服务市场等组成的市场机构体系，出现电力运营商、开发商等新型电力交易主体。批发市场通过发电商、电力销售运营商和大用户之间的交易完成绝大部分的社会总电量额：大用户跨过输电系统直接与电厂进行B2C(business-to-customer)交易；电厂与面向普通用户的售电运营商进行 B2B(business-to-business)交易，电网企业收取输配服务费，并通过调度微调来主导平衡市场，通过调度结余输配电成本作为其主要附加盈利模式，同时还可通过销售无功补偿、机组备用等辅助服务扩展商业结构。存在充分竞争的售电运营商承担直接向绝大多数民用和商业用户售电的 B2C 职能， 以通过需求侧响应引导用户高效用能，降低购电成本赚取差价作为主要盈利模式。其聚集一定数量用户的特点提升了其市场话语权，成为代理用户参与市场竞争与互动的中坚力量。
3.4.3 互联网+分散 P2P 商业模式
未来配电系统具有源荷两侧交互程度高且实时性强的特点，因此在产业形态方面更多的创新可能性体现在“互联网+”与 P2P 连接等特征催生的分散商业模式中，该商业模式集中在售电运营商层面之下。在未来分布式发电、储能和电动汽车遍布千家万户的背景下，一方面用户与运营商不仅可以进行单纯的电能双向交易，还可以签订诸如电动汽车充放电专门交易等套餐式服务协议；另一方面用户还可以抛开运营商，与其他用户甚至用户群进行类似于互联网商业的 P2P 交易。此外，从售电运营商引导用户需求侧响应这一角度，需求响应技术发展到未来配电系统阶段时，应能实现高度自动化且不再依赖人工操作，通过综合微网控制系统自动触发需求响应程序。由此未来综合配电系统可以提供给用户个性化的自动手动相结合的需求响应选择，用户能源需求弱时，可选择开启全自动需求侧响应，协助区域电量平衡的同时换取经济性；当用户能源需求较强时，运营商或高层需求响应咨询商利用自身大数据计算优势，根据需求为用户精细化定制能源使用策略，用户可以根据自身当前的能源需求情况手动选择调整。
4 技术平台攻坚
针对智能配电网发展瓶颈难题，利用“互联网 +”配电网运维平台就可以提高电力企业的工作管理效率，有效改善电力网络的预警和抵抗能力，并且能够及时准确地收集配电网设备运行问题，及时反馈解决。对提高配电网供电质量、效率、削峰填谷都有着重要意义。
基于“互联网 +”的智能配电网运维平台主要有以下几个组成部分：①信息中心。主要是通过采集设备将配电网运维出现的问题进行网络化采集，平台的技术人员进行整理，归档，保存在平台信息采集中心。②运维诊断中心。运用故障定位技术、人工神经网络诊断算法、模糊或统计诊断技术等对故障进行诊断。③运维专家中心。主要是构建一个基于全世界范围的配电网运维技术专家交流中心，收集专家的联系方式，视频会议、在线聊天等平台服务。 ④典型案例中心。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 搜集典型的历史案例，发生故障的测试数据或者设备发生异常情况时的数据，对故障提供详细分析。对于部分零件或设备，提供具体的错误跟踪。⑤服务交换、互平台。APP，微信互动平台，为故障诊断和维修服务提供者和寻求者及社会大众发布基本配电常识，不用上门就可以自行解决最基本的故障问题，并且还能够及时了解，方便跟踪。
4.1 信息采集
由于我国电力输配线路网络发展不平衡，很多配电线路都分布在环境气候比较恶劣的山区，形成信息的孤岛和业务的孤岛，发生故障时，依靠人工巡线来寻找配电线路故障的效率会很低，消耗大量的人力和物力，并且增加了停电的时间，因此，利用互联网电力故障检测终端实时采集数据有很大的现实意义。
业务的互联网化，必将需要设备的互联网化。配电网及终端设备接入网，将是智能配电网和互联网融合发展的前提。通过发电设备、储能设备、用电设备等环节部署各类能效监测终端、控制器、环境传感器、视频监控等采集控制单元，实现发电、用电、环境及安全数据的实时采集，是实现基于互联网的区域能源管理的末端“神经元”。通过“树状汇聚”、“纵向贯通”、“扁平化汇聚”的 3 种流量形态，形成以终端用户为末梢，以平台为调度管理中心的智能配电网运维系统， 对人、 财、物进行集约化管理。
信息的采集分为两个方面：配电网设备出厂数据和配电网现实运行数据。配电网设备出厂数据，这些数据能够反映设备性能；配电网现实运行数据，在电力输配电线路上安装电流、电压互感器，互感器将电力一次值转换为二次电流及电压值。通过终端的滤波放大电路处理后，利用 AD 转换芯片将模拟信号转换为数字信号。处理器通过并口通讯获取数字信号， 使用定时器等功能，对数据进行高频傅里叶计算，计算出实时电流、电压值。将数据与定值进行比较计算，判断其故障类型。并将故障类型及电力参数，利用串行及 IO 口通讯发送至无线传输模块，无线传输模块通过无线网络将数据发送至运维人员和后台。在平时的监测维修过程中，应该时刻注意将设备现有状态的数据与原始状态的数据进行对比，从对比当中，得到设备的参数变化情况，为设备的维护提供参考数据。
4.2 电力故障的判定
电力系统输配电网络工作频率为 50Hz，即 20ms 一个正弦波，根据傅里叶算法精确度的要求，将一个正弦波形分为 80 个点来采集，即 250μs 为一个离散点。启动定时器， 设置250μs定时中断。 定时时间到， 启动采集程序，通过并口与 AD 转换芯片通讯，采集离散数据。将离散数据通过傅里叶算法算出参数的有效值、 最大值等参数，把通过计算得到的数据值与定值进行逻辑比较判断。如果数据值在正常值范围内，则调用发送程序，将当前参数发送到无线发送模块进行数据传输；如果数据值不在正常范围内，则对故障类型进行判断，同时将故障类型进行无线发送。
在问题发生后，应该针对配电网设备的可持续工作情况给出相对应的可行性分析报告，报告应该包含以下几个方面：①此设备是否需要维修。②设备维修需要的经济需求分析。应该以减少经济成本为首要考虑条件，并结合维修效果来分析维修方案。
从故障设备中得到数据和原有数据对比，进行参数分析判定诊断。而且，在此基础上还要对装备的现有状态和使用寿命进行参数分析，从而深入了解装备的实施状况，对未来可能发生的运行维护中出现的问题进行预估计。
4.3 维修及数据分享
智能配电网运维平台需要的运维人员及工作包括：①智能配电网领域的高技术研究人员：他们汇集设备制造厂家原始数据及智能配电网设备上传的实时运行数据，对于装备运行与维护工程中遇到的疑难问题进行分析整理后，通过互联网对在现场工作的一线运维人员在遇到的技术难点、技术重点方面进行培训，并把疑难问题和解决方法上传到互联网平台上，方便全球的相关技术人员进行在线交流。②一线运维人员：处理客户上传的配电网装备故障问题， 维修过程包括装置测试、 诊断、 维护、建立档案。联系经验丰富的维修专家，经过技术人员的分析整理后，通过互联网和客户交流或现场解决问题，或进行在线服务交换，获取更多的客户资源。③运维支持专家：与大家分享经验，进行远程故障诊断与维护，加快开发新技术的步伐，修改设计故障模型，上传通用的诊断与维护知识。
客户不仅能够登录互联网平台了解配电网信息，还能通过 APP，微信公众平台等了解。APP 和微信公众平台的优势为 : ①拉近普通用户与配电网运维技术的距离；②移动客户无处不在，更能方便地告知配电网运维情况；③针对配电网出现的非高技术问题对普通用户进行相关信息的推送；④推出用电节能分析，对家用电器进行评估，如通过每月电量对比和新旧电器的用电量进行提醒；⑤通过手机信号受干扰，开发检测电器辐射的应用；⑥进行电安全科普，电力政策、法规进行宣传；⑦利用自身的有价值信息吸引关注，利于专业提供参考和指导。
4.3 其他关键技术
1）先进电力电子技术。先进的电力电子装置是电力系统运行优化控制的重要基础，是交直流综合配电系统中的关键装置。建设未来综合配电系统需进一步发展高电压、低损耗电力电子器件技术、新型电力电子变压、开关装置等先进电力电子技术。2）储能技术。综合配电系统不仅需要研究短时大功率储能技术，支持调峰大容量储能技术及新型节能储能材料，还需发展多种能源形式的储能技术及其协调策略，如大容量储热技术、综合储能系统等。3）超导输电与无线传能。复杂多网流下的能量交互与交易，需要电气距离更短、损耗更低、架设更方便的电能通道；进一步研究高温超导输电与无线传能技术将可能使未来综合配电系统的形态变得更为高效灵活。4）标准化接口技术。对等共享、即插即用是能源互联网对配电系统的基本要求之一，各种能源形式接入综合配电系统接口应具备物理信息标准化的特征，相关技术有待进一步研究。
而且就到对未来配电系统的可靠性评估既要建立各局部、各等级电压网络的可靠性评估体系，又要在整体基础上，建立协调配合的可靠性模型和评估指标。未来配电系统网络结构更加复杂，交直流耦合深化，可能导致可靠性、故障停运模型发生变化。同时其他能源系统的运行和交互也扮演了支撑综合配电系统网络可靠性的重要角色，信息网络支撑了能源和信息的双向传递与各子系统间的融合和联系。因此综合配电系统的可靠性分析还需要对各能源系统自身特点及相互作用，信息和物理系统间的交互进行深入研究，应考虑多重复杂的实际情况进行仿真分析，原有评估体系可能需要合理继承与完善。
5 结束语
智能的配电网运行管理维护人员实时掌握配电线路上的运行数据情况，达到能够实时监测线路负荷及定位故障位置，提高运维工作效率，节约投入成本，最大程度地让用户满意，是智能配电网的发展趋势。基于“互联网 +”的智能配电网运维平台，为智能配电网的完善提供了保证和高性能的软硬件支撑，保证了终端技术的先进性，更好地满足用户的需要。
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作者简介
张金华（1981年8月），男，汉族，大学本科学历，祖籍天津武清，主要从事电网规划管理、电力市场分析预测、负荷预测、大用户及新能源接入等工作。工作单位：国网天津武清供电有限公司，发展策划部。
论文作者:张金华
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/17
标签：互联网论文; 配电网论文; 数据论文; 能源论文; 设备论文; 用户论文; 智能论文; 《电力设备》2016年第5期论文;