智能配电网作为现代能源体系的核心组成部分,是实现能源转型、提升供电可靠性与效率的关键。其技术体系的构建是一个多层次、多维度集成的复杂工程,而网络技术开发则是支撑这一体系高效运行的神经网络与信息基石。本文将系统阐述智能配电网的技术体系构成,并重点探讨其网络技术开发的核心方向。
一、智能配电网技术体系的构建
智能配电网的技术体系是一个融合了先进设备、信息通信、数据分析与协同控制的有机整体,主要包含以下几个关键层面:
- 物理层(设备与网架):这是体系的基础,包括智能化的配电设备(如智能开关、智能变压器、分布式能源接口设备)、高级传感器(如PMU、智能电表)以及灵活、坚强的网架结构。该层负责电能的物理传输与分配。
- 信息层(通信与数据):这是体系的“感官”与“神经”,由高速、可靠、安全的通信网络(如有线、无线、电力线载波等)和全景数据采集系统构成。它实现设备状态、电网运行、用户用电等海量数据的实时采集与传输。
- 平台层(支撑与处理):这是体系的“大脑皮层”,通常基于云计算、边缘计算平台,对信息层上传的数据进行集成、存储、处理与分析。它包含了数据平台、模型平台及各类支撑服务。
- 应用层(分析与控制):这是体系价值的直接体现,基于平台层的能力,开发高级应用软件,如配电自动化(DA)、高级配电管理(ADMS)、需求侧响应(DR)、分布式能源优化调度、故障自愈、电能质量监测与治理等,实现电网的智能运行与决策。
- 交互层(用户与市场):这是体系与外部环境的接口,通过智能终端、互动平台等,实现与用户(产消者)、上级电网、电力市场、其他能源系统的友好互动与协同。
这五个层次相互依存,层层递进,共同构成了一个感知、决策、执行闭环的智能技术体系。
二、网络技术开发的核心方向
在上述技术体系中,网络技术(涵盖信息层与平台层的通信、计算部分)的开发是激活体系智能的关键驱动力。其未来发展主要聚焦于以下几个方向:
- 通信网络融合与增强:
- 异构网络融合: 开发能够无缝集成光纤、5G/6G、无线专网(如LTE-G)、卫星通信、电力线载波等多种通信技术的融合网关与协议,适应配电网复杂、多样的场景需求,确保关键业务(如保护控制)的低时延、高可靠通信。
- TSN(时间敏感网络)应用: 研究TSN技术在配电网中的部署,为多业务流提供确定性的低时延传输保障,特别是满足差动保护等对同步和时延要求极高的业务需求。
- 云边端协同计算架构:
- 边缘计算深化: 在配电变电站、台区、甚至关键设备侧部署边缘计算节点,实现数据的本地快速处理、故障就地隔离、分布式能源实时控制,减轻云端压力,提升响应速度与隐私安全性。
- 云边智能协同: 构建统一的云边协同管理框架,实现模型、算法、应用的灵活下发与协同推理。云端负责全局优化、模型训练和大数据分析;边缘侧负责实时响应与局部优化。
- 支撑数字孪生的网络技术:
- 高保真数据底座: 开发支持海量、多源、高频数据实时同步传输的网络与数据总线,为构建配电网数字孪生体提供精准、全面的数据供给。
- 模型与数据协同传输: 研究适用于数字孪生模型更新、仿真结果反馈的低时延、高带宽通信机制,实现物理电网与虚拟空间的实时交互与迭代优化。
- 网络安全内生与主动防御:
- 零信任架构应用: 改变传统边界防护思路,基于“永不信任,持续验证”原则,构建配电网业务访问的动态信任评估与访问控制体系。
- 主动免疫与威胁感知: 开发集成人工智能的入侵检测、异常行为分析系统,实现网络威胁的主动预测、智能感知和自动响应。结合区块链技术,保障数据来源可信与操作可追溯。
- 软件定义与虚拟化技术:
- 软件定义网络(SDN)/网络功能虚拟化(NFV): 探索在配电网通信网络中应用SDN/NFV,实现网络资源的灵活调度、业务链的快速编排以及网络功能的弹性部署,提升网络管理的敏捷性和资源利用率。
智能配电网技术体系的构建是一个持续演进的过程,其核心在于实现物理系统与信息系统的深度融合。网络技术开发将朝着更融合、更智能、更安全、更灵活的方向持续突破。通过构建强大的“神经网络”,智能配电网将能更好地整合海量分布式资源,应对高比例可再生能源接入的挑战,最终迈向高度自治、安全高效、开放互动的能源互联网新形态。