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地市级供电企业如何构建电力物联中心

北极星输配电网  来源:电联新媒  作者:潘敬东  2020/4/2 9:08:11  我要投稿  

北极星输配电网讯:编者按:国网河北省电力有限公司保定供电分公司以打造城市用电智慧大脑和地方经济发展助推器为目标,以纵向集成、横向连通、立体融合的“集纵连横”思想为管理方法,运用人工智能学习、边缘计算、目标规划理论等技术手段,在地市级供电企业建设电力物联中心,破解了电力物联服务纵向穿透不深、横向贯通不畅、运行载体缺失等难题,集中承载全地区用电侧全景监控、状态纵深感知、客户用电设备集成调度,为建设具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业形成有益探索,为推动现代供电服务体系提供了可复制模板。那么,他们是怎样做的呢?

(来源:电联新媒 作者:潘敬东)

步骤1:构建综合工作组和协同推进机制

国网保定供电公司成立电力物联调度新体系建设小组,组长由省电力公司分管营销副总经理担任,副组长由市供电公司总经理担任,成员由省市公司相关人员组成。建设小组负责电力物联调度新机制相配套的工作体系建设、技术支撑平台开发、规程流程制度再造、场地建设等工作。

为充分发挥系统内优势,国网保定供电公司与国网河北公司计量中心、客户服务中心、调控中心、信通公司、朗新公司和南瑞公司建立沟通机制,定期就项目实施和系统开发、适应性调整进行研讨。

小组在积极整合内部资源的同时,充分考虑中心建设先进性、实用性的要求,广泛寻求外部优质合作伙伴,以清华大学电机系,华北电力大学电力、电子、通信等多专业融合队伍为代表的高校科研团队负责开展理论探索;以华为、百度为代表的企业专家团队负责技术研发;以南瑞、国电通、智芯为代表的系统内兄弟单位团队负责产品建设,如图1所示,形成多方合力的强大保障机制。

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新机制建设涉及信息系统、规程、流程、人员、场地、职责等多项工程整合,为此根据集抄、集控、集测需求设计和整体建设计划,细化时间任务节点,明确子项目内容,充分运用系统工程、图与网络等理论加以统筹推进。

步骤2:搭建地市公司电力物联中心

搭建地市公司电力物联中心,形成新机制的载体,在组织机构上作为地市供电公司二级单位设置,定位于电力营销远程业务和能源互联服务两位一体运行、监控、调度,主要承载末端感知融合、传统营销互联调度、大一统电力物联运行三大功能,见图2所示。

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国网保定供电公司电力物联中心目前已建成开放共享式集中监控大厅,配备工位20余个,同时前端装备可视化大屏幕,能够将全地区、全业务、全进度的供电服务和用电状况进行展示,便于快速找出滞后专业、单位同时迅速完成专业之间、市县之间、企业之间联动处理,真正实现业务流、数据流、能源流“三流合一”。

通过将营销所有远程业务集成管理,对内电力物联调度功能基本形成,同时建立能源互联服务调度机制,两位一体—三维集成电力物联调度基本功能初步实现,与“集纵连横”思想相互呼应。

步骤3:明确两位一体—三维集成的业务整合策略

针对现有供电服务方式与其深度物联网属性的不适应,从用电侧末端感知融合、传统营销互联调度、电力物联网运行三个维度实施“集纵连横”。具体策略为:

一是构建用电侧纵向集成—营配横向连通的融合感知模式,全国首创一体化智能感知终端,将营销集中器和配电监测终端合二为一,实现营销、配电侧数据横向融合。同时,基于宽带高速载波(HPLC)和非介入式负荷分解技术,实现客户内部用电纵深集成感知。加之原有营销设备感控,形成用电侧集纵连横全景融合感知模式。

二是实施传统营销互联业务集纵连横,将分散于各专业和班组的采集、稽查、线损、费控等各类监控业务融合,建立充电、自助、收费等设备状态感知和营销现场双向可视化管控平台并纳入集成监测。

三是实施电力物联与传统营销互联业务集纵连横,融入电力物联运行、综合能源项目调度,承载综合能源项目优选决策支撑、电力物联全景感知监控、大数据集成应用、分布式源网荷储集中调度,与营销传统互联业务两位一体管理,形成大一统电力物联网运行、监控、调度集纵连横机制。

步骤4:创建用电侧纵向集成—营配横向连通的融合感知模式

定义和首创基于边缘计算的一体化智能感知终端(简称IIPT)。IIPT安装在低压配电变压器的低压侧,本终端以配电台区下低压电网为主要感知对象,具有数据采集、远程抄表、用电异常信息报警等多种功能。智能终端通过多种方式采集该配电变压器及其下属所有终端电力客户的用电数据,并经由无线4G数据通讯方式将电表数据上送到用电信息采集系统主站,达到对相关的用电信息进行监测的目的,实现由变压器台区至电力用户的综合供用电监测、设备管理。

目前第一代样机已在保定安装试运行,并开展小批量试点部署,做到了营销集中器和配电监测终端TTU合二为一,打破了原有的营配设备割裂、资源难以共享现状,解决了设备重复投资建设的问题,实现对台区LTU、智能表等任一节点全景感知。

基于HPLC和非介入式负荷分解技术,实现客户内部用电纵深集成感知。现已在保定市公安卫士小区成功应用,硬件设备不占用表箱内部空间,采用外挂式,安装于表箱上部,外部加装终端箱,表箱内部所有线路通过穿线管进入终端箱,终端箱内设有终端空开。从属性分类,构建了用于家电辨识的多层树状分类器,开发了基于多源特征量和多层分类器的居民负荷快速分解算法。通过一对多户采集架构、故障研判技术、线损异常分析技术、细粒度居民用电数据获取,对内实现故障主动研判定位、异常损耗实时分析;对外支持需求响应准确计算,促进居民参与用电互动,支持能耗分析,避免浪费,提供透明的电。实现了电热水器、电水壶、空调辅热的细分辨识,使我们的电费清单如移动话费单一样透明,同时为用户用能提供合理化建议。加之原有营销设备感控,最终形成用电侧集纵连横全景融合感知模式。

步骤5:实施传统营销互联业务集纵连横

将分散于县级供电公司、供电所的抄核收权限和各专业、班组的用电侧采集、稽查、线损等各类监控业务集成融合,建立自助、充电、收费等设备状态感知和营销现场作业双向可视化管控平台并纳入集成监测,形成营销传统互联业务集纵连横。

远程抄核收业务地市级集中。上收县级供电公司、供电所抄表发起、电费核算、发行、账务权限至市级,统一抄表段设置,系统流程增加县公司、供电所补抄和复核环节权限,无法获取的数据或异常由系统自动发送到属地人员,现场补抄和复核实行掌机操作+影像方式。核算和账务采取相似集中模式。抄核收全面集中到市级,抄表段数量、远程抄表核算作业人员、工作质量问题均减少90%以上,每月抄表时间跨度从10天以上压缩到3天以内。

全业务集成监测。将分散于各专业班组的监测业务进行集成融合,统筹监控日志,集成处理数据,监控报告成果共享、统一传递。建立自助、充电、收费等设备状态感知和营销现场作业双向可视化管控平台并纳入集成监测体系。保留市县公司非监控班组和供电所监测权限,形成集中+分层的业务管控格局。集成监测由电力物联中心承载,原有计量、采集、线损、稽查专职监控班组和人员实现多合一,人力资源效率和协同效应显著提升。

用电侧集成调控。高压费控、负控、低压远程停复电应用越来越广泛,但运行主体不统一,缺少与电网调控相类似的严谨控制流程。为此构建用电侧调控运行,由电力物联中心集中承载。同步创立基于边缘计算的定值直控方式,通过电价、负荷、容量定值远程植入,在采集终端侧实现费控、负控、超容控、环保控“四控合一”。明确定值计算、通知预警、下令、操作等控制流程,有效支撑安全生产、有序用电、电费管控、环保停限电,见图3所示。

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步骤6:实施电力物联与传统营销互联业务集纵连横

融入电力物联网运行、综合能源项目调度,承载综合能源项目优选决策支撑、电力物联全景感知监控、大数据集成应用、分布式源网荷储集中调度,与营销传统互联业务两位一体管理,形成大一统电力物联网运行、监控、调度集纵连横机制。

客户侧电力物联全景感知监控。深化全业务监测,通过宽带载波模块和面向对象规约的集中器改造,初步实现用电信息实时感知。将智慧能源管理与客户设备代维项目有机结合,通过高压客户用电设备介入式智能监测和低压电器非介入式集成辨识,实现客户用电状态全景感知,并纳入电力物联中心,与集成监测两位一体管理。明确与调度、运维及客户之间的职责流程,实现内外部共享应用。全景感知监控机制的建立,使客户侧电力物联网运行主体得以明确,感知覆盖范畴也从客户总线、电网营销业务和设备延伸到万物互联。

柔性负荷集中调度。带有源负荷双重特征、具有与电网双向互动能力的电动汽车、储能系统等负荷比重不断上升,特别是客户侧分布式储能已成一定规模,但现阶段仍由客户自主调度,柔性负荷统一调度停留在学术层面。电力物联中心在用电侧调控的基础上,落实共享发展理念,建立基于双目标规划、兼顾电网和客户收益的优化调度模式,对公司所辖光储充一体化充电站、客户侧储能、自备应急电源、分布式光伏、微网等柔性负荷需求响应实施集成调度,为客户能源成本控制、有序用电、移峰填谷、应急供电协调、间歇式能源波动抑制提供综合平衡。调度方式在有序用电方案和综合能源服务协议中予以明确和授权,见图4所示。

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综合能源项目优选孵化综合支撑。统筹全业务数据集成,在电力物联中心建立综合能源发展优先级和项目优选机制。首先运用数据集成分析和国内外项目实践案例,构建基于竞争力和盈利能力分析的优选矩阵,确定设备监控代维、充换电服务、分布式发电、节能服务、客户侧储能为发展优先级,源网荷储微网、电网侧储能、冷热电三联供为试点探索领域,其它暂待观察研究。基于客户侧力率、负荷率、电价、故障主题分析,建立项目优选模式,结合效益和生态多目标规划决策支撑,形成综合能源项目建议方案,提交项目经理用以市场开拓,见图5所示。

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步骤7:立体融合综合能源服务项目运行监控

拓展电力物联中心功能,结合用电集成监控和综合能源项目优选机制,在中心内部成立综合能源项目小组,一体化负责项目拓展、建设、运行和监控。

一是集成各方资源和优势,取得清华大学、华北电力大学、华为、百度、南瑞等高校和科研机构支撑并建立协作关系,在风光储充一体化微电网、多能互补、用电侧集成调度代理等领域建成了一批示范项目。

二是打造全国领先的监控机制,明确综合能源项目监控内容、频度等作业标准,纳入全景监控范畴。

步骤8:建立与电力物联调度新机制相配套的规程流程

编制集中抄表、集成监测、用电调度、分布式自备应急电源统调、智能稽核、综合能源业务拓展等与新机制配套的操作规程和业务规范,发布控制终端安全规程、费控负控作业指导书,相继出台规范性文件26个,其中大部分为首创和填补空白。结合信息系统开发,形成标准化流程,推动规程流程执行自动化、系统化。

其中综合能源业务作为国网保定供电公司落实国家能源发展战略与国家电网公司要求的新兴业务,已在电力物联中心落地生根,形成了属地化牵头组织、多方共建共享的全套业务流程。积极争取配套政策支撑,促请保定市政府出台有序用电工作导则,对用电侧调度控制技术发展给予明确支持,对电力供应紧张时期促进有序用电落地执行和保障民生用电具有重要意义。

结束语

以电力物联中心为载体的电力物联调度新机制的创建,是对原有电力营销管理的颠覆和创新,实现了全地区互联网属性强的电力营销业务由县(所)层面纵向集成到市级层面,打通内部专业间壁垒、实行横向融和连通,同步推进组织变革、流程再造、资源整合,切实以客户为中心,真正实现服务链条缩短、服务质量和效率本质性提升。

本文刊载于《中国电力企业管理》(中旬)2020年02期,原标题为《以智慧用电为目标的电力物联中心创建》,内容有所删减。作者系国网河北省电力有限公司保定供电分公司课题组。(课题组成员:潘敬东 吴跃斌 付文杰 吕志军 刘建华 刘景立 彭洪航 张惠卿 张旭东 杨伯青)

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