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建设泛在电力物联网的探索和实践·南京篇

今年政府工作报告提出,打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能。泛在电力物联网广泛应用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算等信息技术和智能技术,属于工业互联网的范畴,是数字革命在能源电力领域迅猛发展的必然产物。

今年,国家电网有限公司提出了“三型两网、世界一流”战略目标。公司泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议提出,建设泛在电力物联网是推进“三型两网”建设的重要内容和关键环节。

公司正积极推进泛在电力物联网落地实施。江苏南京供电公司就是公司建设泛在电力物联网试点之一。

感知:解决电网运维痛点难点

3月11日14时43分,南京供电公司供电服务指挥中心监测到10千伏平安里线新菜市配变发生故障停电,并通过自动数据抽取发现影响客户196户。供电服务中心立即派发主动抢修工单至抢修队伍,并在工单中将客户情况等信息告知抢修队伍。抢修队伍接单后立即出发,在故障发生10分钟后到达现场,并迅速开展勘查和设备修复工作,在客户发起报修之前,就恢复了设备供电。

泛在电力物联网就是运用新一代信息技术,将电力客户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、电工装备企业及其设备连接起来,通过信息广泛交互和充分共享,以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关装备制造的安全水平、质量水平、先进水平、效益效率水平。

从架构上看,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层。在感知层,南京供电公司选取溧水、江北新区等区域,开展了输电、变电、配电设备智能传感器、巡检机器人等79种感知元件部署工作。

在溧水110千伏南门变电站,主变、组合电器和开关柜上装有局部放电、温湿度、智能巡检机器人等感知元件。这些感知元件以低功耗、高可靠性、智能化为目标,实现电网设备运行状态的深度感知,提升设备运检智能化信息化水平,提高运检效率和设备运行可靠性。

通过对电网设备的深度感知,数据采集问题得到解决,而如何应用这些数据是接下来要解决的问题。南京供电公司运维检修部专职朱雷说:“开展设备主动预警、状态评价、故障定位等功能研究与应用,是为了实现核心设备的‘可测量、可感知、可预警、可互动’。”

2018年以来,南京供电公司在全市范围内的配变分支箱出线和智能表箱进线处安装监测单元,目前累计试点建设20050户,数据采集完整率达到100%,事件上报成功率达到100%。

建设泛在电力物联网需要大数据、云计算,而大数据、云计算的前提是信息集成、数据共享。南京供电公司构建“站-线-变-户”统一数据模型,以流程贯通替代数据交换,实现营销、运检、调控专业共用“一张图”,专业数据一次录入,数据准确率提升至99.5%以上。

通过汇集终端数据,智能分析,南京供电公司实现了专业协同,全面提升了服务质效。故障发生时,该公司可以实现停电范围精准快速研判,并自动生成主动抢修工单,精准匹配抢修资源,变被动接报为主动抢修。

2018年以来,南京供电公司派发主动工单368张,抢修队伍平均接单时长5分钟,抢修时长同比下降8分钟,推送各类停电信息100万余条,停电信息告知的准确性达到99%以上。

这一系列数字表明,泛在电力物联网建设实现了电网运营与核心设备状态的深度感知,增强了电网故障可预见性,引领了检修模式从“事后抢修”到“事前消缺”的本质变革。

共享:电力无线专网的社会价值

在南京市110千伏旺兰1、2线3号电力单管塔上,同时挂着运营商和电力无线专网两层天线。“这是国内首次在同一座单管塔上,同时部署电力无线专网和运营商双方全扇区天线,这也验证了基础设施共享共用的可行性,标志着共享建设向实用化迈出关键一步。”南京供电公司信通分公司经理朱红说。

电力通信网的基本目标是保障电力系统的安全稳定运行,是电力调度自动化、继电保护、稳定控制、ERP客服等系统的“神经网络”。经过十多年的信息化建设,公司现在具备国内一流的信息网络基础设施,拥有近160万千米的光纤,骨干通信网基本覆盖35千伏及以上变电站。

随着电网的不断发展,业务需求也逐渐增多,从建设成本、安全性等多方面考虑,电力无线专网建设势在必行。这是解决电网“最后一公里”终端交互控制难题,实现电力物物相连,推动泛在电力物联网建设的关键。

目前,南京供电公司已建成基站224座,覆盖面积约3100平方千米,约占南京市的三分之一,接入各类业务终端3000余个。“到今年6月底,我们将累计建成基站460座,实现南京全市地表全覆盖,全面承载公司各类生产控制及管理信息业务,推动无线专网向规模化、实用化发展,为泛在电力物联网建设提供坚强网络基础。”南京供电公司副总经理沈培锋说。

值得一提的是,南京供电公司采用的是1.8吉赫频段,使用频段与公网接近,可以支持视频等宽带业务,产品供应链完善,将来也较容易借鉴运营商的5G发展成果。

“对国家而言,频段是战略资源,1。8GHz这个频段是国家批给能源、交通、海事等行业申请使用的,目前国家电网公司范围内只有国网江苏电力获得了使用该频段的正式批复。”朱红说,“我们起步比较早,从2015年就开始了无线专网建设,并持续与南京市无线电管理委员会、江苏省无线电管理局沟通汇报,随着电力无线专网建设规模的扩大,他们也看到了我们的建设成效。同时,他们也希望我们和地铁公司在不同的空间范围内共同使用1。8GHz频段,在全国走出一条频段资源共享的新路来。”

当下,共享理念盛行,公司提出的“三型两网”建设中就包含建设共享型企业。面向开放发展和共享发展的大趋势,树立开放、合作、共赢的理念,这也体现了公司的社会属性。

精准:综合能源服务的效益增长点

3月8日,南京新丽华投资发展有限公司发生426B开关跳闸故障,导致该企业办公大楼空调停运,南京供电公司供电服务指挥中心值班人员随即通过智能采集运维终端上传的告警信号确认设备问题后,立即与该企业负责人王颖联系,同时派发主动服务工单,线下抢修人员在半小时内赶到现场。他们发现跳闸开关存在参数设定异常问题,导致空调负荷增加时引起配电房内出线开关跳闸。确认故障原因后,抢修人员立刻检修,几分钟后,大楼空调正常运转。

这是南京供电公司根据客户用电数据智能化采集功能,衍生出的代客户维护用电设备及抢修的新服务模式。

“这是我们一项针对企业客户的新服务。企业的用电设备一般都是自己运维,随着数据贯通和智能采集运维终端的使用,我们也在积极培育新兴业务。目前的模式是我们向企业提供更专业的代维服务,每年收取固定的运维费用。这样一来,企业节省了运维人力、时间等成本,我们也拓展了新的增值服务。”南京供电公司市场室大客户经理王静萍说。

在互联网与传统产业跨界融合已成为新常态和大趋势的今天,公司积极顺应跨界融合的大趋势,以建设泛在电力物联网为主攻方向,进一步改造提升传统业务,同时发挥电网企业的平台和资源优势,着力拓展新市场、开辟新领域、打造新业务,不断培育新的增长动能。

目前,已经有南京浦口经济开发有限公司、南京生物医药谷建设发展有限公司、江苏天浦宏芯科技发展有限公司等23家企业安装了南京供电公司的智能采集运维终端。据统计,南京供电公司2018年替客户排除异常电气设备和供电问题共计98项,为客户节约运维成本130万元。同时,通过企业代维服务,南京供电公司实现业务营收超过800万元。

“泛在电力物联网将实现电网业务数据化、智能化,提高电网运行可靠性和资产运营效率,此外,万物互联将拓展客户能效、综合能源等新兴业务。未来,随着大云物移智等新技术进一步研究和应用,围绕电力系统各环节的人和物将会连接起来,进一步发挥电网优势,开拓数字经济这一巨大市场,形成共享数据的智慧能源服务体系。”对于泛在电力物联网的应用前景,南京大学人工智能学院张建兵主任评价。

今年,南京供电公司还将推出针对居民侧的精细化用能服务。该公司已经成功研发国内首套具有居民用户负荷辨识功能的智能电能表。电能表内嵌负荷分析模块,在完成常规电能计量的同时,还能分析用户家庭进线处的电压电流等负荷信息,从而指导客户科学合理用电,也可以为用户提供节能诊断、用电安全隐患辩识、电器性能评价等增值服务。

“这项服务需要我们有与各种家用电器匹配的用能数据库。目前,我们的数据库中包含了空调、电热水器、各种厨房电器等18种电器种类的近千余个负荷特征曲线。”南京供电公司计量室采集运维专职徐述说。通过启停试点用户家中热水器、空调、电饭煲等家用设备,与后台系统分析数据得到的电器使用电量、使用时间进行匹配,验证负荷辩识电能表的识别准确率达到95%以上。

“建设泛在电力物联网,我们必须坚持需求导向,树立互联网思维,以用户为中心,从用户视角进行思考,才能拓展出真正有市场、有需求的增值业务。”沈培锋说。

关键词: 泛在电力物联网

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建设泛在电力物联网的探索和实践·南京篇

作者:高雅  发布时间:2019-03-27   来源:电力网

今年政府工作报告提出,打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能。泛在电力物联网广泛应用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算等信息技术和智能技术,属于工业互联网的范畴,是数字革命在能源电力领域迅猛发展的必然产物。

今年,国家电网有限公司提出了“三型两网、世界一流”战略目标。公司泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议提出,建设泛在电力物联网是推进“三型两网”建设的重要内容和关键环节。

公司正积极推进泛在电力物联网落地实施。江苏南京供电公司就是公司建设泛在电力物联网试点之一。

感知:解决电网运维痛点难点

3月11日14时43分,南京供电公司供电服务指挥中心监测到10千伏平安里线新菜市配变发生故障停电,并通过自动数据抽取发现影响客户196户。供电服务中心立即派发主动抢修工单至抢修队伍,并在工单中将客户情况等信息告知抢修队伍。抢修队伍接单后立即出发,在故障发生10分钟后到达现场,并迅速开展勘查和设备修复工作,在客户发起报修之前,就恢复了设备供电。

泛在电力物联网就是运用新一代信息技术,将电力客户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、电工装备企业及其设备连接起来,通过信息广泛交互和充分共享,以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关装备制造的安全水平、质量水平、先进水平、效益效率水平。

从架构上看,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层。在感知层,南京供电公司选取溧水、江北新区等区域,开展了输电、变电、配电设备智能传感器、巡检机器人等79种感知元件部署工作。

在溧水110千伏南门变电站,主变、组合电器和开关柜上装有局部放电、温湿度、智能巡检机器人等感知元件。这些感知元件以低功耗、高可靠性、智能化为目标,实现电网设备运行状态的深度感知,提升设备运检智能化信息化水平,提高运检效率和设备运行可靠性。

通过对电网设备的深度感知,数据采集问题得到解决,而如何应用这些数据是接下来要解决的问题。南京供电公司运维检修部专职朱雷说:“开展设备主动预警、状态评价、故障定位等功能研究与应用,是为了实现核心设备的‘可测量、可感知、可预警、可互动’。”

2018年以来,南京供电公司在全市范围内的配变分支箱出线和智能表箱进线处安装监测单元,目前累计试点建设20050户,数据采集完整率达到100%,事件上报成功率达到100%。

建设泛在电力物联网需要大数据、云计算,而大数据、云计算的前提是信息集成、数据共享。南京供电公司构建“站-线-变-户”统一数据模型,以流程贯通替代数据交换,实现营销、运检、调控专业共用“一张图”,专业数据一次录入,数据准确率提升至99.5%以上。

通过汇集终端数据,智能分析,南京供电公司实现了专业协同,全面提升了服务质效。故障发生时,该公司可以实现停电范围精准快速研判,并自动生成主动抢修工单,精准匹配抢修资源,变被动接报为主动抢修。

2018年以来,南京供电公司派发主动工单368张,抢修队伍平均接单时长5分钟,抢修时长同比下降8分钟,推送各类停电信息100万余条,停电信息告知的准确性达到99%以上。

这一系列数字表明,泛在电力物联网建设实现了电网运营与核心设备状态的深度感知,增强了电网故障可预见性,引领了检修模式从“事后抢修”到“事前消缺”的本质变革。

共享:电力无线专网的社会价值

在南京市110千伏旺兰1、2线3号电力单管塔上,同时挂着运营商和电力无线专网两层天线。“这是国内首次在同一座单管塔上,同时部署电力无线专网和运营商双方全扇区天线,这也验证了基础设施共享共用的可行性,标志着共享建设向实用化迈出关键一步。”南京供电公司信通分公司经理朱红说。

电力通信网的基本目标是保障电力系统的安全稳定运行,是电力调度自动化、继电保护、稳定控制、ERP客服等系统的“神经网络”。经过十多年的信息化建设,公司现在具备国内一流的信息网络基础设施,拥有近160万千米的光纤,骨干通信网基本覆盖35千伏及以上变电站。

随着电网的不断发展,业务需求也逐渐增多,从建设成本、安全性等多方面考虑,电力无线专网建设势在必行。这是解决电网“最后一公里”终端交互控制难题,实现电力物物相连,推动泛在电力物联网建设的关键。

目前,南京供电公司已建成基站224座,覆盖面积约3100平方千米,约占南京市的三分之一,接入各类业务终端3000余个。“到今年6月底,我们将累计建成基站460座,实现南京全市地表全覆盖,全面承载公司各类生产控制及管理信息业务,推动无线专网向规模化、实用化发展,为泛在电力物联网建设提供坚强网络基础。”南京供电公司副总经理沈培锋说。

值得一提的是,南京供电公司采用的是1。8吉赫频段,使用频段与公网接近,可以支持视频等宽带业务,产品供应链完善,将来也较容易借鉴运营商的5G发展成果。

“对国家而言,频段是战略资源,1。8GHz这个频段是国家批给能源、交通、海事等行业申请使用的,目前国家电网公司范围内只有国网江苏电力获得了使用该频段的正式批复。”朱红说,“我们起步比较早,从2015年就开始了无线专网建设,并持续与南京市无线电管理委员会、江苏省无线电管理局沟通汇报,随着电力无线专网建设规模的扩大,他们也看到了我们的建设成效。同时,他们也希望我们和地铁公司在不同的空间范围内共同使用1。8GHz频段,在全国走出一条频段资源共享的新路来。”

当下,共享理念盛行,公司提出的“三型两网”建设中就包含建设共享型企业。面向开放发展和共享发展的大趋势,树立开放、合作、共赢的理念,这也体现了公司的社会属性。

精准:综合能源服务的效益增长点

3月8日,南京新丽华投资发展有限公司发生426B开关跳闸故障,导致该企业办公大楼空调停运,南京供电公司供电服务指挥中心值班人员随即通过智能采集运维终端上传的告警信号确认设备问题后,立即与该企业负责人王颖联系,同时派发主动服务工单,线下抢修人员在半小时内赶到现场。他们发现跳闸开关存在参数设定异常问题,导致空调负荷增加时引起配电房内出线开关跳闸。确认故障原因后,抢修人员立刻检修,几分钟后,大楼空调正常运转。

这是南京供电公司根据客户用电数据智能化采集功能,衍生出的代客户维护用电设备及抢修的新服务模式。

“这是我们一项针对企业客户的新服务。企业的用电设备一般都是自己运维,随着数据贯通和智能采集运维终端的使用,我们也在积极培育新兴业务。目前的模式是我们向企业提供更专业的代维服务,每年收取固定的运维费用。这样一来,企业节省了运维人力、时间等成本,我们也拓展了新的增值服务。”南京供电公司市场室大客户经理王静萍说。

在互联网与传统产业跨界融合已成为新常态和大趋势的今天,公司积极顺应跨界融合的大趋势,以建设泛在电力物联网为主攻方向,进一步改造提升传统业务,同时发挥电网企业的平台和资源优势,着力拓展新市场、开辟新领域、打造新业务,不断培育新的增长动能。

目前,已经有南京浦口经济开发有限公司、南京生物医药谷建设发展有限公司、江苏天浦宏芯科技发展有限公司等23家企业安装了南京供电公司的智能采集运维终端。据统计,南京供电公司2018年替客户排除异常电气设备和供电问题共计98项,为客户节约运维成本130万元。同时,通过企业代维服务,南京供电公司实现业务营收超过800万元。

“泛在电力物联网将实现电网业务数据化、智能化,提高电网运行可靠性和资产运营效率,此外,万物互联将拓展客户能效、综合能源等新兴业务。未来,随着大云物移智等新技术进一步研究和应用,围绕电力系统各环节的人和物将会连接起来,进一步发挥电网优势,开拓数字经济这一巨大市场,形成共享数据的智慧能源服务体系。”对于泛在电力物联网的应用前景,南京大学人工智能学院张建兵主任评价。

今年,南京供电公司还将推出针对居民侧的精细化用能服务。该公司已经成功研发国内首套具有居民用户负荷辨识功能的智能电能表。电能表内嵌负荷分析模块,在完成常规电能计量的同时,还能分析用户家庭进线处的电压电流等负荷信息,从而指导客户科学合理用电,也可以为用户提供节能诊断、用电安全隐患辩识、电器性能评价等增值服务。

“这项服务需要我们有与各种家用电器匹配的用能数据库。目前,我们的数据库中包含了空调、电热水器、各种厨房电器等18种电器种类的近千余个负荷特征曲线。”南京供电公司计量室采集运维专职徐述说。通过启停试点用户家中热水器、空调、电饭煲等家用设备,与后台系统分析数据得到的电器使用电量、使用时间进行匹配,验证负荷辩识电能表的识别准确率达到95%以上。

“建设泛在电力物联网,我们必须坚持需求导向,树立互联网思维,以用户为中心,从用户视角进行思考,才能拓展出真正有市场、有需求的增值业务。”沈培锋说。

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