2024配电网全景信息感知架构设计方案

配电网全景信息感知架构设计2024引言补[2]、信息物理深度融合[3]的全新发展阶段。电力信息的爆发式增长需要更加轻量级的数据管理框架[4]，新兴业务的快速扩展需要更加开放的应用结构[5]，时空能源的实时互补需要去中心化的协调手段国外电力机构开展了大量基于配电信息感知AppEnergy1000座市政建筑能耗进行全面的数字化监国内配电信息感知系统建设虽然滞后，但是“十一五”到“十三五”期间在配电领域大面积推广了多种类智能配电设备[13-14]，大范围试点建设了由多个独立业务系统组成的综合信息系统[15-16]。但是各业务系统在扩展升级的过程中遇到了难以解决的发展瓶颈：建设运维方面，传统的以新增主站和终端适应新需求的方式带来了巨大的建设运维成本[17]；数据采集方面，配电感知的“最后一公里”问题尚未完全解决，量测配置既局部重复冗余又总体可观测性不足在模型定义、数据类型、采集频度等方面缺乏协同希望以技术、应用方面的尝试和修正，推动配电感知系统走向成熟和完善。配电感知系统架构架构设计为解决传统配电感知系统架构存在的主要问

按照分层分域的机制调整系统架构。3个信息域。其中，线路域以单条馈线为单10/0.4kV配电变压器的10/0.4kV配电31所示。区域自治为从数据源头打破多个量测系统之间割裂封闭状态，需要对原有数据架构进行重构，实现面向云边协同边缘计算不是单一的部件，也不是单一的层次，而是以多体协同的方式解决低时延、大带宽、大连接、本地化等需求的计算组合形态。各信息域2295图1信息感知系统架构演进路线图Fig.1Roadmapofmeasurementsystemarchitecture形成统一有序的新数据源。主站层主要与边缘计算而不同信息域之间原则上不进行本地直接通信，以降低信息交互的复杂度。与此同时，主站层也向统一的开放式平台化载体演进，并通过平台微服务功能的集成和调用，实现对业务创新模式和生产组织方式的重构。差异配置综合分析各信息域的网架结构和业务特点，其对应的交互架构和功能配置也存在技术差异。交互架构缘计算终端，将数据统一汇聚并接入主站层。并上传主站层的组网方式。功能配置

APP的方式实现不同信息域的业务应用，并组合形成基于差异化性能参数、数据计算、功能形态的不同等级的区域自治能力。除边缘计算终端外，末端量测终端的具体设备选型也采取差异化、个性化配置思路，根据一次设备、供电质量和现场条件，选取不配置模式、简洁模式、标准模式、扩展模式等多种设备系列配置模式，有选数据交互2所示，各域主要数据交互AA1。3类，包括优先级最高的即时上传信息，图2信息感知系统数据架构Fig.2Dataflowofmeasurementsystem测信息，如电能计量与历史数据。程信息上传主站层。本地计算结果将上传至主站层。电分析等工作。技术演进重点为实现从现有感知系统向分层分域的新型感知系统架构演进，需要在主站建设、终端研制、通

信选择、模型完善等方面重点演进升级。业务主站云化感知系统从现有业务主站向统一采集平台演进，考虑到对已有资产的保护和现有电网业务的稳定，建议充分利用原有系统基础，采用各业务主站云化的方式实现量测系统的统一采集。现有业务主站由于早期建设背景不同，向云主站演进的路线必然不同，可以分别采用基础架构上云、容器改造上云和应用改造上云等多种策略等，对于涉及共享数据及与其他应用服务调用的部分应进行微服务化，系统界面通过平台统一集成。量测终端智能化各信息域的边缘计算终端在硬件方面采用平对于信息域内的其他量测设备，则需尽快提升标准化和免维护方面的能力，具体内容包括：完善配电感知设备技术标准体系。优化设备序列，简化设备类型，提高配电网感知设备通用性和互换性。

表1本地设备接入需求Table1Accessrequirementsofproximitynetworks设备接入需求对传统感知设备进行智能化改造，以外、便于现场安装的低压感知终端，支持设备的自动本地通信网建设配电网应用环境复杂，业务承载需求多样，本

信息域 主要设备

实时性、可靠性线路域较多多可靠性线路域较多多长长高较高高较低开关类少短较高高台区域无功补偿少短较低较低传感类少短较低较低采集类多长较低较低用户域光伏类较少长较高较高充电桩较少长较高较高通信方式都不能完全满足业务需求。1所示。线路域宜通过微功率无线通信方式完成本地通信网组网，实现感知设备的接入；台区域可采用电力线载波与无线的双模通信，解决通信盲点的接入问题，用户域为满足充电桩/分布式电源量测装置的接入，NB-IoT、LoRa等无线通信方式或宽带载波还将持续优化组网方案，提供更加可靠、快捷、灵活的数据传输能力。信息模型完善配电状态感知和建模仿真需要以统一信息模型为基础。现有信息模型尚不能完全覆盖所有量测数据，且模型灵活性仍不足。信息模型范围上需覆表计模型，还需涉及主站层的一二次设备模型、网络拓扑模型以及业务应用模型等。模型完善需要从即插即用、设备互联、量测上送、指令下发等业务为配电云化主站设计、边缘计算数据描述、末端终端设备研发以及自下而上全流程的数据交互提供可快速开发、即插即用、高效传输的标准规范。应用实践本章以台区域为例，介绍配电台区侧的感知信息系统改造建设改造应用，重点提升数据覆盖广度

和应用深度，解决台区长期存在的低压供电可靠性和主动精准运维检修问题。总体建设架构3设备互联台区智能融合终端通过端口与协议的对应关系和物理地址约定，实现低压智能设备与台区智能融合终端的接入自动化。台区智能融合终端规定端口和协议的对应关系，使得各低压设备按照约定地址段配置通信地址，实现互联。终端运行的数据采APP平台接入边缘设备管理组件是连接台区智能融合终端APP管理APP101/104APP与平台进行数据交互。主站应用对原有配电主站系统采用微服务架构改造和应用上云策略，在统一数据模型、技术标准和框架图3台区域总体建设架构Fig.3Constructionarchitectureoftransformerarea电动汽车有序充电等新型业务，对内实现原有配电业务，满足需求快速响应、应用弹性扩展等要求。终端差异化配置台区侧差异化配置主要由台区配套设施的部APPAA2。

变和一般专变用户。2299电能质量综合治理、配电站房视频监控等功能，适应用成效提升台区运行监测能力台区智能融合终端极大地拓展了台区域状态200个，基1~5min内获取，常态数据的采集周期压缩15min2020年底，台区智能融合终13万个台区实现配电运行工况和设备状态270s3047%。扩展数据本地处理能力改造后的台区域信息感知系统具有更完善的连接配置和管理能力。以扩展型终端配置为例，其数据采集周期为15min，单日数据采集量约为10.5MB，经过本地处理后，单日上传数据缩减至507kB95.2%。基衡和谐波问题，试点地区配变侧电压合格率提高1.8%46%。提高业务响应实现能力在云主站层面，相较于传统主站功能更新带来的系统停运和大量现场准备工作，云化迁移的微服务系统只需升级对应模块，不影响其他业务功能，系统升级频率从月度或年度缩短至每日或每周；在边缘节点层面，台区智能融合终端提供现场级的实时计算、存储和通信机制，应用封装大量基础功能的边缘APP也进一步降低业务功能开发部署难度，提高实施应用效率，终端功能升级也从现场的模块插拔改为远距离零接触的APP下载模式，软件更新时间可缩短至1min。提升源网荷储协调能力通过台区智能融合终端对光伏并网点状态进行监测，对分布式电源的特性进行跟踪研究，分析

展望配电网感知系统从原来的以专业系统为基础IT3个方面，当其中任何一表A1配电网主要数据交互情况TableA1Maindataofdistributionnetwork信息域量测对象数据类型 数据项电压、电流、有功、无功、电量电气量 故障录波环网柜/统计/历史数据柱上开关开关位置、故障信号、储能信号、远方/就地保护状态量接头温度、局放信号、接地泄露电流、气体压力环境量温度、湿度、烟感、门禁传感器线路域电缆状态量接头温度、局放信号、绝缘、通道状态（温度、湿度、气体）架空线状态量绝缘状、通道状态（异物、车辆、杆塔状态电气量并网点/公共连接点电压、电流、功率因数、有功、无功分布式电源状态量并网点/公共连接点开关状态、故障保护信息环境量温度、湿度、光照、风力电气量公共连接点电压、电流、功率因数、有功、无功充电桩/站状态量公共连接点开关状态、故障保护信息环境量温度、湿度电气量电压、电流、有功、无功、电量配电变压器状态量分接头位置、故障信号、接头温度、局放信号、油位、振动、噪声、接地泄露电流环境量温度、湿度、烟感、门禁、视频

低压设备户表低压分布式电源低压充电桩/站户表低压分布式电源

电气量 电压、电流状态量 开关状态、故障信号、告警信息电气量 状态量 告警信息电气量 状态量 并网点/公共连接点开关状态、故障保护信息环境量 温度、湿度、光照、风力电气量 状态量 公共连接点开关状态、故障保护信息环境量 温度、湿度电气量 状态量 告警信息电气量 状态量 并网点/公共连接点开关状态、故障保护信息环境量 温度、湿度、光照、风力电气量 状态量 公共连接点开关状态、故障保护信息环境量 温度、湿度电气量 状态量 居民用户智能家居开关状态表A2台区智能融合终端差异化配置表TableA2Differentiatedconfigurationofsmartdistributiontransformerterminal类型 配套设施 交互数据 功能配置 适用范配变侧：1、三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功(2~19次)(频15min)。2、谐波统计数据(频度1d)。简洁型 智能电表智能断路器

3、停电告警、三相不平衡告警、无功过补、欠补告警(实时上报)。分支侧：1、电容器容量状态(频度15min)。2、断路器电压、电流(频度15min)。用户侧：1、电压、电流、有功功率、无功功率(15min)。2、停上电事件(实时推送)。3、正/反向有功电能示值(1d)配变侧：1、温湿度、烟感、柱头温度、线缆温度，变压器油温等环境数据。分支侧：1SVG(15

开关运行监测台区环境运行监测

一般专变城市

充电桩分布式能源电能质量治理视频监控装置AI加速模块

min)。2、换相开关功率、相位、运行状态(频度15min)。15min)。4、无功补偿节能总电量、电容支路投切次数(频度1d)。在标准型基础上，增加交互数