武汉大学：现代智慧配电网的语义化数据模型关键技术探索

王波马恒瑞2024年5月F目录一数据模型需要新的思考-提出问题二数据模型具有新的挑战-分析问题十一五电网电源协调发展十一五电网电源协调发展十二五四个革命一个合作十三五十四五国家双碳目标新型电力系统能源结构双碳目标新型电力系统配电网能源互联网能源互联网新时代十年现代智慧配电网三基础两重要三基础功能能源绿色转型的基础载体资源优化配置的功能能源绿色转型的基础载体资源优化配置的基础平台十电力优质供应的基础保障现代——客观需求现代——客观需求内涵网络架构商业运营新业态市场化网络架构商业运营新业态市场化建设标准化灵活建设标准化灵活互联化接入微网化架构基础关键核基础关键核心运行控制智能化国家电网公司《现代智慧配电网建设思路》,2023-2高渗透分布式资源并网存在瓶颈1分布式资源接入需求快速增长巨量分布式柔性负荷接入要求高柔性负荷主体突破干万量级适应终端能源电力转型发展的配套机制政策相对滞后口规划、管理模式亟需调整配电网承载力不足多时标、离散连续混合特征复杂市场化机制尚不完善配电网由电能配送网络演化为分布式资源高渗透接入、柔性负荷参与互动的“新型局域电力系统”分布式资源不适应性方面单户并网容量单户并网容量2023年2023年发生台区反向重/过载1.7万台河北等六家省份近年来累计烧毁配变1180河北等六家省份分布式资源不适应性方面《光伏发电系统接入配网技术规定》w 并网点电压限额在85%-110%额定电压 !缺乏有效监管，为追求利益最大化③调峰压力增加④检修安全风险高为保证分布式光伏的全额消纳火电机组出力集中式新能源火电机组出力集中式新能源压至最低国网山东电力相关试验未严格开展，部分设备“带病接网”2022年正月午间负荷低谷时段，集中式新能源和10千伏及以上光伏全部停运调峰、火电机组深度调峰，才基本满足电力平衡需求。并网点反送电风险直接威胁检修人身安全新型并网主体带来的不适应分布式柔性负荷不适应性方面电动汽车方面电动汽车方面电动汽车充电与负荷晚高峰时段高度重叠形成持续3小时左右的尖峰负荷预计2025年，充电负荷峰值达到288万千瓦10%负荷“峰上加峰”现象将更加严重负荷“峰上加峰”现象将更加严重新型并网主体智慧融合-像互联网一样"即插即用互操作"等复杂特性资源系统管得好接得住系统管得好控得稳问题：新型并网主体都是跨域的“网外设备”,跨域协同互动和互操作有数据基础吗?目前问题：新型并网主体都是跨域的“网外设备”,跨域协同互动和互操作有数据基础吗?目前技术手段够吗?新型并网主体智慧融合-像互联网一样"即插即用互操作"SIEC61970(能量管理系统)SIEC61968(配电管理)互操作：SGB/T30149-2019(EMS系统交互)SNIST4.0(智能电网互操作性标准框架)SDL/T860(变电站通信网络和系统)IECSemantic(语义互操作白皮书)企标(配电物联网智能终端模型规范)8….…包人热和国国*泛在配电0网智能模型规NSNISTFramewarkandforSmartGridlaterwh回答：跨域(配电域/用户域)、跨主体的现代智慧配电网业务资源数据模型存在新的挑战(四性)回答：跨域(配电域/用户域)、跨主体的现代智慧配电网业务资源数据模型存在新的挑战(四性)F目录现代智慧配电网数据挑战1:域间数据模型随机化国家电网公同会业标准中华人民共和国国家标准典型■配电域和用电域(特别是网外设备)的源-网-荷-储多种物理实体采用了多种异构的数据模型规范，形成■配电域和用电域(特别是网外设备)的源-网-荷-储多种物理实体采用了多种异构的数据模型规范，形成了碎片化的数据孤岛。■网外设备的异构数据模型供应商随机、模型规约随机、接入时空随机(随机不可计),传统面向有限确定性数据模型的规约转换方式覆盖不了。现代智慧配电网数据挑战2:域内数据模型差异化7E电变580四四网sca同一物理设备的模型标识不一致1.配变终墙(TTV)配电变压器监测终端(TT.简称配变终妆)用于对配电变压器的体息采集和控制，它实时监测配电变压器的运行工况，并能将采集的信息传送到主站或其他的智能装置，提供配电系统遥行控制及管理所需的数据，电力物联网中的配变终端模型备部分规范如下.2)配变绊瑞动态属性16号1335350号9弹元1502塔瑞路312号2%61-20180号瑞景华庭2404湖北省武汉市洪山区培南街通黎明社区居民委员会东二能灯电厂宿曾188号1023北省武双市洪山区培南街通广人路社区居民委员会广人路场泻2112湖北省武双市洪山区培南街通方桂因社区居民委员会卓刀泉南路肿瘤医院家属区16号1335北省武汉市洪山区培南街通尤李社区居民委员会雄楚大街龙港小区350号9弹元1502批省武汉市洪山区珞南街道七二二社区居民委员会珞城记语瑞弱312号261201同一模型标识的内容不一致29991894湖北省武汉市洪山区培南街武路社区居民委员会珞琳路率华大夏A1105302329658北省武汉市共山区酯育师黎明社区居展场会玛延育路倍管标宿酵格19号1519938960674酒北省武汉市洪山区珞岗锄道珞桂社区居民委员会浅水湾路保利肤水湾3-2-30129991804湖北省武汉市洪山区培南街道四眼井社区居民委员会培瑞路20号(鹏程国际)A601301329202测北省武汉市洪山区培南街道洪路社区居民委员会珞璀路203-1-37301913362漏北省武汉市洪山区珞商街道方桂西社区居民委员会卓刀泉南游芋雅芳邻二期193704301350130源北省武汉市洪山区塔南街道元宝林社区居民委员会雄楚大道路海最大厦1307712640026涎北省武汉市洪山区路南街道黎明社区居民委员会珞狮商路黎村擦明村A2-70310214074242湖北省武汉市洪山区塔南街道中建三局社区居民委员会珞掷南路中建福地星城二期10-2单元2801设备部数字化部■现有内部针对配电域同一业务资源的也存在较大差异性，如■现有内部针对配电域同一业务资源的也存在较大差异性，如设备部泛在配电物联网智能终端模型规范与数字化部配电物联网智能终端模型规范两个标准对同一配电物理设备的模型标识不一致。■即使经过数据治理，域内不同部门的同一模型标识如设备地址内容也会存在内容不一致现代智慧配电网数据挑战3:物模型片面化如数字化部主推的标准中包如数字化部主推的标准中包含断路器、传感器等传统电分布式能源、充电桩等新型M想1IEC618507-420分布式电源模型(第二版)2IEC6185090-7光伏、储能与DER逆变器对象模型(第二版)3IEC6185090-8电动车模型4IEC6185090-9储能模型5IEC6185090-10DER调度计划模型6IEC6185090-6IEC61850在配电自动化系统这个的应用7IEC6185090-16智慧能源系统管理需求8IEC6185090-10DER调度计划模型9IEC6185090-27热能数据模型IEC618507-520分布式电源建IEC6185090-23微网数据模型■现有标准中，配电网模型设计已基本覆盖配网主营业务，但部分标准对■现有标准中，配电网模型设计已基本覆盖配网主营业务，但部分标准对电动汽车、充电桩、储能装置等新型并网主体的数据模型尚未覆盖，各地自有补充规约。■IECTC57WG17配电自动化与分布式电源数据模型工作组■DL/TXXX中低压配用电统一数据模型技术规范现有充电桩安装步骤现有充电桩安装步骤3定义/说法不统一多域、多业务系统、多部门之间理解错误多域、多业务系统、多部门之间0多多域、多业务系统、多部门之间■不同域、不同业务系统、不同部门对于同一设备/同一操作的定义/说法未统一，当■不同域、不同业务系统、不同部门对于同一设备/同一操作的定义/说法未统一，当业务涉及多域、多业务系统、多部门时，存在理解错误、互动效率低下的问题■为什么电子设备上互联网可以那么方便，不通过网络中心而是即插即用?F目录现代智慧配电网需要什么样的数据模型结构?配用电数据模型的“结构映射”配用电数据模型的“结构映射”appllcationLsyerpresentatiorLsyer②②数据链路层线路、无线电、光纤MAC线路、无线电、光纤MAC地址(网卡固有)针对特定应用的协议(如.电子邮件协议E-mal,远程登录协议SSH,文件传输协议FTP,网络请求协议HTTP)设备固有的数据格式与网络标准数据格式之间的转换(接受不同负责建立和断开通信连接，以及数据的分割等理。(何时建立连接?何时断开连接?以及保持多久的链接?)有了MAC地址和P地址，我们还需要一个参数，表刘底供哪个程序(进程)使用(比如是在聊天还是和端口，我们就能实现程序之间的交流的上方，确定了0和1的分组方式波等方式，它主要规定了网络的一些电气特性，作用是负的电信号应用层应用层语义层语义层会话层会话层统一物模型独立物模型独立物模型物理实体物理实体可接受的跨域统可接受的跨域统域内数据如何补充和扩展?域间数据如何交互和兼容?配用电物模型标配用电物模型标准化的核心问题··面向配电网存量数据模型兼容；·基于抽象映射和设备自描述的服务抽象化。·基于面向对象的业务拓扑关系表达；·基于逻辑节点映射的业务资源数据建模方法。(CIM配网自动化、场设备、配电物联网)■抽象映射物联网化(MQTT、OPCUA等)■模型足够自描述性测试随机新型并网随机新型并网主体主动感知配电系统是否有新的并网主体(自发现)?新的并网主体是什么(自识别配电系统是否有新的并网主体(自发现)?新的并网主体是什么(自识别)?从能量流角度出发，智能解析异构从能量流角度出发，智能解析异构碎片化的数据模型，并提取自描述注册序列是较为合适路线目标：实现配电网中海量随机新型并网主体的可测，保障设备"控的稳”难点：不固定的模型协议怎么解析?注册序列怎么一致性校验?V-I轨迹V-I轨迹主体即插即用随机并网主体协议怎么最小调试量的转换(互译)?并网主体如何边-端注册、随机并网主体协议怎么最小调试量的转换(互译)?并网主体如何边-端注册、登记、传输、校验(自注册)?从信息流角度出发，智能解析异构从信息流角度出发，智能解析异构碎片化的数据模型，并提取自描述注册序列是较为合适路线目标：实现配电网中海量随机新型并网主体的可观，保障系统"接得住”难点：不固定的模型协议怎么解析?注册序列怎么一致性校验?发起注册发起注册建立注册通道链接传输报文校验注册◆注册报文包括：终端ID、文件版本号、文件修改版本号、◆智能融合终端与注册设备之间建立注册通道，注册设备作为客户端，智能融合终端作为服务端。◆配置链接通道后，智能融合终端向注册设备主动召唤模型文件，并通过HPLC、微功率无线等通道下装至注册设备。◆进行文件格式及内容校验，通过则自动加载并复位链路，失败则记录失败原因，待延时重新发起注册连接，对已注册过程完成，完成终端接入。知识蒸馏多模态大模型剪枝多模态数据集边缘侧多模态大模型轻量化压缩方法多模态大模型参数微调方法多模态数据的跨模态对齐方法并网设备自注册过程及轻量化互译技术路线智慧化互操作配电域和用电域的具体业务源-网-荷-储多场景业务如何自动化生成?智慧化互操作配电域和用电域的具体业务源-网-荷-储多场景业务如何自动化生成?解?业务流程如何贯通?解?业务流程如何贯通?从信息物理融合角度出发，“真正”"面向配用电跨域知识的预训练推理模型面向配用电跨域知识的预训练推理模型网络架构模型预训练样本库网络架构模型0电跨域互操作策鸳充电桩