国电南瑞梁顺：配电物联网技术发展与思考

“构建‘以电为中心、多能互补、协同共享’的配电侧能源互联生态体系，将‘大云物移智链’等先进信息通信技术应用于配网建设、运行、维护和服务等环节，构建广泛互联、安全可靠、优质高效的新型数字化配电网是建设配电物联网的目标。”国电南瑞科技股份有限公司配电分公司技术支持部经理梁顺在第一届智能配电网建设研讨会上发表题为《配电物联网技术发展与思考》演讲时表示。

北极星电力网联合国网浙江省电力有限公司电力科学研究院于2020年10月29日至30日在浙江杭州举办以“能源智慧物联，配电技术创新”为主题的“第一届智能配电网建设研讨会”。北极星电力网全程直播》》》

梁顺（国电南瑞科技股份有限公司，配电分公司技术支持部经理）：各位来宾，各位专家上午好，我来自南瑞集团，下面由我和大家分享一下我们在配电物联网方面的技术发展和思考的研究。主要从四个方面来阐述。

建设背景

国网公司毛伟明董事长提出建设中国特色国际领先的能源互联网企业的新战略目标，指出“中国特色”是根本，“国际领先”是追求，“能源互联网企业”是方向，三者有机一体，指引公司发展的航标。

能源互联网是电网发展的高级阶段，能源是主体，互联网是手段，指出要用互联网技术改造提升传统电网，推动电网向能源互联互通、共享互济发展。

6月15日国网公司在北京举行“数字新基建”重点建设任务发布会暨云签约仪式，面向社会各界发布“数字新基建”十大重点建设任务，以信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施为重点，带动上下游企业共同发展，2020年总体投资约247亿元，预计拉动社会投资约1000亿元。

在能源互联网的和新基建两大重点任务下，对电网发展任务带来什么呢？

供给侧我们可以看到有大量的分布电源接入，不同类型能源的并网，多能流趋于并联互通；要求能够有效支撑大规模可再生能源的接入及高效利用。

传输侧包括不同类型，不同品质的能源转换过程更频繁，要求建设坚强配电网并具备能源互联网的新功能，控制、管理甚至我们说的将在电网发展规划上面带来一定的变化。

需求侧以电动汽车为代表的多元负荷飞速增长，要求基于智能互动手段实现多元化负荷的高效可靠供电。

电动汽车保有量现在飞速增长，各个地方出台一系列的政策，包括政府的停车场的充电桩的配比比例也在发生改变，但是作为电网企业的经营者和管理者面临一个问题，新能源的快速接入当中我们有没有做好准备？除了中国东西部发展不平衡基本情况之下，实际上我们很多地区目前重点考虑还是传统配电网的安全可靠性，面向多元负荷接入我们准备不是很充分。相对发达地区来讲已经提前规划好了，包括我们的配网容量、配网设施等，但是我们大部分的地区还是在为我们提高传统配电网可靠性做服务，在这方面准备稍显不足。

经过多年的建设发展，配电网规模不断加大、负荷不断增长、供电可靠性和供电质量持续提升、网架结构不断加强、配电装备水平进一步改善、配电自动化有序推进、可靠性水平大幅提升，分布式电源占比进一步提高、源网荷一体化发展特征显著。

随着配电网供给侧、传输侧和消费侧的新元素不断增加，配电网面临新的挑战。

在未来电网的特征形态方面，从目前这个电网的天然互联性和传输和利用方面核心地位来讲，未来配网无论是哪种形态，功能都将从单纯的配送网络发展为承担电、气、冷、热多种能量相互转化，替代和利用功能的新型配电网，他的特征会发展的越来越明显。

在这个基础之上，我们初步认为有主动配电网、智能配电网、微能网等3种形态并存。

中间一直在做的智能配电网，利用自动化实现更高效、安全的数据采集和运行控制，还有就是主动配电网，配电发展比较高的地区，结合电网管理，分布式电源和新能源接纳我们主动服务、参与、管理配电网。

再有一个微能网，主要考虑随着电力市场开放进一步进行，我们可以看出各个地区有自身的电源，可以形成我们说的小型微电网。我们以后的电网会存在大量的公用配电网和以企业、园区、某个单位为群体的这种微电网相互并存，如何把微能网，或者小型微电网纳入管理呢？也是带来一个挑战性的话题，三者并存发展是非常的高的。

目标与思路

结合上面问题来看，实际上下一步需要考虑的是关键在如何利用我们更新的包括信息化，计算机，物联网的技术更好提高配网效能和用户的服务水平。

带着思考，我们提出自己的初步目标和思路。总目标上讲，基本上是构建要以电为中心，多能互补，协同共享的配电侧能源互联生态体系，将大云物移智链等先进信息通信技术构建新型数字化配电网。

两个落实和三个融合来讲我们感觉关键在于正视我们国家内部配电网发展不均衡的现状，不能追求一刀切，必须各个地区差异化发展，结合各个地区的资源禀赋，电网管理水平，不能盲目追赶，结合自身的特点量力而行。

我们有四个需求，大量分布式能源需求无缝接入，多能源接入的配电系统的高可靠运行，还有一个配电系统能量的高效传输和转换，还有一个提升能源利用效率，满足品质用能需求。

整体解决方案

基于前面的思路和目标，相应来讲梳理了一些解决方案。我们在三个方面进行相应的建设。

配网基础设施补强，感知测控能力提升，运维服务能力增强。一个是有基础设施补强，这个是老生常谈的，但是需要重点思考的问题。我们可以看看目前面临的挑战，第一是分布式电源大量接入，高渗透率地区对配网承载能力要求越高，这样的地区他们存在走廊资源受限等问题。第二是直流负荷用能场景增多，需要满足不同电压等级直流用户用能需求。第三是配电设备数量持续增多，配网灵活性控制需求增加，以满足潮流柔性调节需求，同时来讲，电力电子设备增多，对配电网电能质量提出新要求，需要创新电压无功控的手段。

配电基础设施补强

我们建议提升配网网架的标准化水平，通过区域功能定位、发展目标、负荷类型等需求分析，确定电缆双环网、单环网和多分段适度联络等目标网架，按照“标准化建设、差异化实施”的原则，建成结构简单、类型统一、界限清晰的配网网架，解决卡脖子、转供能力差等问题。

第二提高配网设备的质量水平，首先受限于我们目前的采购环境和投资能力的水平，很多地区的配网实际上一轮一轮改造当中前期选择能力不高，导致设备能力和年限比较短，建议在规划目标方面，尽量可以适度超前做到一步到位，避免后续太多的资源浪费和重复建设。按照现有的发展配电网建设需求，我们建议在我们的一次设备可以选择一二次深度融合的融合环网柜，共同实现环网柜及配套设备的电气监测、状态监测、供电质量监视、和区域自治。

一二次融合柱上开关，以终端小型化、取消PT供电、传感器高度集成为特征，实现终端与开关本体内嵌或紧贴式融合；实现电子传感器与开关极柱的浇筑式集成；实现产品系统级的低功耗设计。

第三建设交直流混合配电网，后续直流负荷，包括分布式电源接入，会带来很大的挑战，这里面因为直流配电网对于交直流有很大的优势，这一块儿我们感觉后续交直流我们存在大量应用场景之上会得到普遍的建设应用。包括运行控制器等等，这一系列设备会带来比较大的应用场景的机会。

感知测控能力提升

措施一：提升配电自动化覆盖率。对于新建配电线路和开关等设备，全部同步实施配电自动化建设；对于已有的配电线路，实施差异化改造，逐步实现配电自动化全覆盖，结合新一代配电自动化主站的建设应用，实现配网的可观可控，发挥配电自动化故障监测、隔离和非故障区域恢复的规模化效益，全面提升配网管控水平。

我们建议第一保测一体化配电终端，这个也是我们在配网十四五规划后续会重点采用的一个，他相当于原有终端基础上，可以在满足我们所说的常规的配网监控基础之上，兼备保护功能，实现传统意义上的十千伏的保护进一步下放到配电上面去，可以进一步提升我们的故障处理能力和供电恢复能力。

第二个标准化站所终端，随着城市化的发展，各级的政府优先考虑做的就是要求各个地市里面的架空线路电缆入地，带来一个问题，DTU应用越来越多，相关厂家产品也越来越多，使用单位运行维护造成比较大的困难，我们支撑国网公司从去年开始统一DTU包括结构，接口等等来讲为后续使用单位运行管理创造条件。

第三个配电终端即插即用，提了几年了，想要根本性解决两个问题，一个随着配网建设信息化，他使用会越来越有躲，其二在配网这个建设施工的时候有一个停电的时间，特别是随着后续成套设备越来越广泛之后带来很大的问题，安排计划停电的时候，以9小时为例停电，在完成一次设备安装调试后，留给配电终端的调试时间剩余会非常短，很多地区要不就是在停电时间之内无法完成全套调试，要不就是安排二次停电完成联调，这样就会带来很大的问题，现在研究基于IEC61850通信协议，是不同厂家的配电终端可以通过主动信息注册，完成终端注册服务及其他主站联调工作。

第四个配网高精度量测设备，微PMU，把变电站里面用的量测装置在一些需要进行频繁的合解环操作或者高精度量测需求的地区使用，完成PMU和DTU动态加强。

措施二：全透明的配电站房。应该说国网公司发布2020年重点工程任务，有频繁提到的，也就是说在配电房这一侧，基于边缘计算功能，实现配电房联动控制、高效管理等等这些功能，主要也是基于大家看到这几年实际上国内的配电站房，特别是随着地产经济发展，各个地区配电房上划特别多，需要基于我们所说的叫做边缘计算功能，实现对站房管理和监控。

措施三：电缆沟道在线监测。通过基于人工智能、物联网、大数据等先进技术，通过在资源管理、状态监测、智能运维三大方面的提升，解决线路管理混乱、故障定位困难、运维方式传统、数据利用不充分等问题，改变配电电缆粗放型管理方式，进一步增强电缆综合管理能力。

措施四：大力应用5G技术。电网公司拥有天然的大规模的物理资产和运维检修需要，5G技术可以得到一个广泛应用，配网技术来讲，目前各个地市，省提到最多的基于5G的分布式差动保护。

结合目前现有的配网建设的热潮，在突破传统的集中式保护或者集中式控制的基础之上，希望也应用5G的通信技术在就地化隔离延伸发展我们的分布式配电自动化，实现零感式的隔离和故障处理。

措施五：单相接地处理。主要依托于广域同步技术，边缘计算可以实现高精度的故障处理。

措施六：基于人工智能的配网主站分析决策。在浙江非常多的，包括宁波，杭州这些地区，他主要为了面向于大型自然灾害，实现故障或者灾害区域的配网快速恢复供电的方式。

配网运维服务水平提升

应该来讲配网运行的复杂性和多样性，随着历史数据的进一步丰富，实际上我们需要从包括系统的视角，设备的视角，区域的视角，分析我们配网当前运行风险点和薄弱点，提供智能辅助决策的方式。包括可以通过不同的行业、领域、工业进行划分，进行我们用户的风险评估。

措施一：推广配电网不停电作业，这个会催生一些一系列的应用。

措施二：基于大数据的配网缺陷诊断和预警。随着各类配电设备种类的增加，规模越来越庞大，实际上很需要在数据分析基础之上，包括之前提到的，建设这么多自动化系统需要进行大数据的挖掘分析，需要把我们的运行缺陷包括网架缺陷进行诊断，综合诊断和综合预警。

措施三：配电物资检储配一体化。在智慧供应链的指导思想下，建设基于检测、存储、物资配送为一体的设备物资供应管理体系。

措施4：基于电力电子技术应用的定制电力服务。实际上基于我们自动化系统，形成对整片区域的电能质量的综合分析，在原有的就地化治理基础之上，进行更优的电能质量治理，我们把一个电能质量分成三个层级，主站侧根据全局分析监测，中压侧和低压侧实行下行策略分解实现治理工作方式。里面利用到的有边端协同、云边协同控制技术。

措施五：低压配网主动抢修服务。通过部署配网网格物联管理终端，本地化开展数据分析与状态研判，实现了网格自治、就地研判、缺陷预警、用能引导、移动运检、主动抢修等配网运行状态和网格设备健康状态监测与研判功能。

措施六：新能源和多元化负荷接入服务。推广应用新能源发电功率预测、虚拟同步机以及“即插即用”并网设备等技术，满足新能源、分布式电源接入的要求。做好配电网规划与电动汽车、电动船舶等水、陆交通工具充换电设施规划的衔接，加强配套电网建设与改造，保障充换电设施无障碍快速接入。

措施七：基于多元交互的配网效能监测与提升。第一经济运行，第二源网荷储基础之上进行控制，主要满足几类模式，一个是安全运行模式，为了我们的配网运行稳定进行优化，第二个经济运行模式，保证安全基础上进一步提升运行效率。第三绿色运行模式，主要是针对不同区域更大的需求为了满足我们分布式电源的全接入，全消纳、全传输作用。

典型案例

一个天津北辰能源互联网示范区，针对北辰地区供能网络互联较薄弱、综合能效偏低等问题，打造城镇级-局域级-用户级典型北方城镇清洁供热能源互联网示范工程，在城镇级开展多能网络规划，建设三联供，部署综合管控与服务平台、分布式能源站互联协调装置；在局域级，建设分布式储能、相变蓄热，部署即插即用互联装置，构建气电互动、多样蓄能的局域级能源网；在用户级，部署电能交换装置，利用风、光、储、地热多能形式，建设互补用能的用户级能源网，打造典型北方城镇清洁供热能源互联网示范工程。

第二个苏州古城区配电物联网示范区，以苏州古城区网格化配电网网架建设为基础，探索网格为单元的配网运行管理模式，部署网格物联代理系统，以网格物联代理系统作为网格就地决策大脑，实现网格信息采集、能量自治与智能运维。在中压线路关键节点部署分布式DTU，完成中压线路的智能感知及故障研判与自愈；在低压配网部署以TTU为汇聚核心的台区信息采集融合装置，实现台区能量自治。在配电站房部署设备状态、环境状态在线监测等装置，实现配电站房环境、安防、视频、设备状态等信息的汇集和设备自检就地化决策。

第三个南京江北新区能源互联网示范区，全力推进配电物联网示范区建设，通过泛在部署感知元件和边缘智能终端、建设云化主站平台，推动智慧配电运检模式变革，提升配电网供电可靠性，将江北新区打造智慧能源物联网示范区。

第四个雄安新区物资检储配一体化仓库，位于保定清苑区，利用集体企业原有厂房改造而成。项目占地55亩，距雄安新区起步区约 50 公里。所有行业内首个智慧物资保障中心，涵盖物资检储配业务。据测算，检测、仓储、配送能力达到雄安电网峰值需求的1.5倍以上，可提供全方位物资保障服务。

以上就是我们分析的未来发展趋势和思考，谢谢大家。