01

工作背景?

在國家“3060戰(zhàn)略”建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的新時(shí)代背景下，浙江省響應(yīng)國家能源局整縣屋頂分布式光伏建設(shè)試點(diǎn)工作，選取30個(gè)縣（市、區(qū)）進(jìn)行試點(diǎn)示范。在支撐整縣屋頂分布式光伏試點(diǎn)建設(shè)工作中，低壓配電網(wǎng)已然成為實(shí)踐國網(wǎng)公司“建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”和浙江公司“建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)下多元融合高彈性電網(wǎng)”戰(zhàn)略的主戰(zhàn)場(chǎng)。依據(jù)國網(wǎng)公司總部下發(fā)的《國網(wǎng)設(shè)備部關(guān)于印發(fā)2021年臺(tái)區(qū)智能融合建設(shè)應(yīng)用提升工作方案的通知》（設(shè)備配電﹝2021﹞37號(hào)）相關(guān)工作指導(dǎo)思想，通過建設(shè)配電物聯(lián)網(wǎng)臺(tái)區(qū)，利用核心技術(shù)裝備——臺(tái)區(qū)智能融合終端實(shí)現(xiàn)對(duì)接入設(shè)備和分布式電源（光伏）的全景監(jiān)控，從而支撐公司對(duì)分布式電源大規(guī)模消納與精益化運(yùn)行運(yùn)維及運(yùn)營管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

近期，國網(wǎng)公司召開整縣光伏建設(shè)推進(jìn)工作會(huì)指出，對(duì)于已接入分布式光伏的臺(tái)區(qū)，要求完成臺(tái)區(qū)智能融合終端全覆蓋。到2021年底，全省將完成全省9萬個(gè)臺(tái)區(qū)的智能終端部署工作。為有力支撐整縣屋頂光伏建設(shè)工作，浙江公司計(jì)劃于2022年在全省11個(gè)地市公司開展配電物聯(lián)網(wǎng)臺(tái)區(qū)向下延伸組網(wǎng)及應(yīng)用規(guī)模化示范建設(shè)工作（每個(gè)地市公司選取1個(gè)供電所實(shí)現(xiàn)全覆蓋建設(shè)）。為了更好地支撐整縣屋頂?shù)蛪悍植际焦夥尤牒蟮呐_(tái)區(qū)精益運(yùn)行運(yùn)維運(yùn)營管理，需要實(shí)現(xiàn)基于臺(tái)區(qū)智能融合終端的全景狀態(tài)感知配電物聯(lián)網(wǎng)臺(tái)區(qū)；其中，拓?fù)渥詣?dòng)辨識(shí)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)配電物聯(lián)網(wǎng)臺(tái)區(qū)全景狀態(tài)感知的最核心基礎(chǔ)應(yīng)用，其重要性不言而喻。

02

拓?fù)渥詣?dòng)辨識(shí)技術(shù)概述

配電網(wǎng)電壓等級(jí)分為高壓配電電壓(110kV、63kV、35kV)，中壓配電電壓(10kV)和低壓配電電壓(0.4kV)，低壓配電臺(tái)區(qū)指10kV/0.4kV 配電變壓器的供電范圍或區(qū)域。因此，配電臺(tái)區(qū)拓?fù)渲饕劢褂?.4kV 電壓等級(jí)的拓?fù)潢P(guān)系識(shí)別，即“變-戶”關(guān)系的識(shí)別（這里的“戶”可以專指低壓用戶）。由于技術(shù)和管理水平落后，低壓配電網(wǎng)在建設(shè)和維護(hù)方面較之于輸電網(wǎng)絡(luò)存在較大差距。配電臺(tái)區(qū)內(nèi)涉及資產(chǎn)較多且連接關(guān)系復(fù)雜，變壓器、表箱、電能表等資產(chǎn)信息及相互間拓?fù)溥B接關(guān)系都需要準(zhǔn)確錄入信息化系統(tǒng)，以往常常采用人工手動(dòng)錄入，消耗時(shí)間多且難以保證工作質(zhì)量；且隨著時(shí)間的推移，農(nóng)網(wǎng)改造、表箱更換等施工項(xiàng)目的實(shí)施，使得臺(tái)區(qū)內(nèi)設(shè)備及拓?fù)鋱D變更頻繁。

低壓拓?fù)溴e(cuò)誤

主要表現(xiàn)

●?“戶-變”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤，即檔案劃分錯(cuò)誤，將不是本臺(tái)區(qū)(一般為鄰近臺(tái)區(qū))的電表號(hào)加載到本臺(tái)區(qū)集中器中，影響臺(tái)區(qū)線損計(jì)算的準(zhǔn)確性；

●?“戶-線”即用戶與分支線關(guān)系缺失，缺少用戶與配變之間線路連接信息，當(dāng)臺(tái)區(qū)出現(xiàn)故障，無法快速準(zhǔn)確判斷故障區(qū)間和停電區(qū)間。

導(dǎo)致低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)溴e(cuò)誤的原因

1

由于低壓臺(tái)區(qū)建設(shè)期間用戶電表檔案錯(cuò)誤，造成低壓配電拓?fù)溴e(cuò)誤；

2

對(duì)臺(tái)區(qū)重視不足，建設(shè)過程中只記錄部分臺(tái)區(qū)信息，造成低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)湫畔⑷笔В?/p>

3

低壓臺(tái)區(qū)出現(xiàn)故障時(shí)，在巡檢搶修中調(diào)整接線時(shí)沒有記錄或記錄錯(cuò)誤造成低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)溴e(cuò)誤。

近年來，圍繞臺(tái)區(qū)拓?fù)渥R(shí)別的技術(shù)研究工作，涌現(xiàn)了許多技術(shù)方法，具體如表1所示。

表1 拓?fù)渥R(shí)別“戶-變”識(shí)別方法比對(duì)分析

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上述方法雖然能較好的實(shí)現(xiàn)戶變識(shí)別，但是方法2-4基于載波通信原理，受時(shí)鐘同步性、采樣誤差、臺(tái)區(qū)串?dāng)_等因素影響，識(shí)別準(zhǔn)確率相對(duì)較低，且適用場(chǎng)景受載波通訊設(shè)備的限制，方法5-7需要造成瞬間短路在電壓、電流上產(chǎn)生巨大脈沖，才能實(shí)現(xiàn)識(shí)別，會(huì)引起電網(wǎng)電壓、電流的巨大波動(dòng)，可能會(huì)危害用戶設(shè)備和配網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并且難以實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的小型化，推廣成本高。

另外，大數(shù)據(jù)方法也是研究比較多的一類技術(shù)方案，這類方案主要是基于電表的電氣量數(shù)據(jù)（電壓、電流、電量、瞬時(shí)功率等）進(jìn)行分析求解，基于一系列啟發(fā)式優(yōu)化算法、隨機(jī)模擬算法、最小二乘、回歸優(yōu)化等算法，得到戶變關(guān)系。這類方法無需增加投資成本，但是，受限于電氣量采集的同步性、精度、小表和零表、線路竊電、線損、采集和通信等因素的影響，在實(shí)際應(yīng)用中準(zhǔn)確率無法保證，難以實(shí)現(xiàn)大范圍推廣。

伴隨著整縣屋頂光伏建設(shè)、電動(dòng)汽車以及分布式儲(chǔ)能、微電網(wǎng)的普及推廣，低壓配電網(wǎng)絡(luò)已逐步由無源發(fā)展成為有源的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，繼而對(duì)于低壓配電臺(tái)區(qū)的拓?fù)湫畔⑻岢隽烁叩囊螅阂环矫?，“戶”發(fā)展成為廣義的“用戶”，包括分布式光伏、充電樁、分布式儲(chǔ)能等其他新增類型的末端節(jié)點(diǎn)；另一方面，低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞年P(guān)鍵分支節(jié)點(diǎn)，包括分支箱、表箱等，也成為了拓?fù)渥R(shí)別的對(duì)象。而在配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，臺(tái)區(qū)拓?fù)渥詣?dòng)辨識(shí)是最核心的基礎(chǔ)應(yīng)用，有了它就好比為配網(wǎng)運(yùn)維檢修人員提供了“地圖導(dǎo)航”，可呈現(xiàn)直觀、實(shí)時(shí)的臺(tái)區(qū)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行、故障情況，促進(jìn)搶修效率提升，有效縮短停電時(shí)間。因此，在滿足浙江公司實(shí)際業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，如何設(shè)計(jì)出可靠性好、準(zhǔn)確率高、抗擾能力強(qiáng)的拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)方案，將是推動(dòng)配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

03

拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)測(cè)試

1、技術(shù)平臺(tái)研發(fā)

為了能夠更加全面、高效地對(duì)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，國網(wǎng)浙江電科院自主研發(fā)了國內(nèi)首套配電物聯(lián)網(wǎng)臺(tái)區(qū)“邊-端”交互功能測(cè)試平臺(tái)，如圖1中所示。

該平臺(tái)根據(jù)測(cè)試需求，可接入充電樁、儲(chǔ)能、光伏、低壓監(jiān)測(cè)單元等各類新型智能設(shè)備和感知裝置，驗(yàn)證接入裝置與智能融合終端之間的“邊-端”交互能力。通過半真型方式模擬實(shí)際臺(tái)區(qū)的物理特征，平臺(tái)可一鍵生成多臺(tái)區(qū)、多分支、多層級(jí)的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠靈活構(gòu)造浙江配電網(wǎng)典型臺(tái)區(qū)場(chǎng)景，并據(jù)此開展電能質(zhì)量治理、智能自治等應(yīng)用的功能測(cè)試。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室原理性測(cè)試或現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)試相比，該平臺(tái)既高度還原了真實(shí)低壓臺(tái)區(qū)運(yùn)行環(huán)境，又具備實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)的靈活性和可定制化，能更好地量化評(píng)估被測(cè)設(shè)備的功能和性能，可滿足配電物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的測(cè)試與研究需求。

2、測(cè)試工作開展情況

現(xiàn)階段，最為主流的拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)類別為微電流注入法，較之于其他類別的方案（如大數(shù)據(jù)分析法或信號(hào)相關(guān)性法）在拓?fù)渥R(shí)別的有效性與可靠性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。針對(duì)微電流注入法，其實(shí)現(xiàn)方案上也存在一定的差異性，主要包括“有功電流注入+時(shí)域信號(hào)檢測(cè)”、“有功電流注入+頻域信號(hào)檢測(cè)”、“無功電流注入+時(shí)域信號(hào)檢測(cè)”、“無功電流注入+頻域信號(hào)檢測(cè)”4種實(shí)現(xiàn)方式。目前，在浙江省內(nèi)尚未有統(tǒng)一的技術(shù)路線，使得拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)及其配套低壓延伸感知終端（如LTU低壓監(jiān)測(cè)單元）硬件存在顯著差異化，直接導(dǎo)致邊-端設(shè)備交互應(yīng)用存在強(qiáng)耦合（即同一臺(tái)區(qū)下，所有TTU與LTU必須使用同一家設(shè)備，如圖2中所示），不利于全省的推廣建設(shè)與應(yīng)用。

針對(duì)這一情況，為選取滿足浙江公司配電物聯(lián)網(wǎng)臺(tái)區(qū)建設(shè)應(yīng)用需求的最優(yōu)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)方案、實(shí)現(xiàn)拓?fù)渥R(shí)別配套終端設(shè)備（低壓監(jiān)測(cè)單元）的功能規(guī)范統(tǒng)一與互聯(lián)互通兼容應(yīng)用，2021年9月1日至15日期間，電科院對(duì)省內(nèi)四個(gè)主要技術(shù)供應(yīng)商的拓?fù)渥R(shí)別方案進(jìn)行了專項(xiàng)測(cè)試，各供應(yīng)商相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參與并確認(rèn)最終檢測(cè)結(jié)果。參與測(cè)評(píng)的技術(shù)方案如表2所示。

表2 參與專項(xiàng)測(cè)試的拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)方案比對(duì)分析

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基于配電物聯(lián)網(wǎng)“邊-端”交互功能試驗(yàn)平臺(tái)，省電科院從“設(shè)備即插即用、拓?fù)渥R(shí)別準(zhǔn)確性、相位識(shí)別準(zhǔn)確性、拓?fù)渥R(shí)別時(shí)間、識(shí)別抗擾能力“5個(gè)維度，對(duì)參評(píng)的臺(tái)區(qū)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)進(jìn)行全方位測(cè)評(píng)。測(cè)試過程中，為被測(cè)試的拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)方案設(shè)置了“4種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、15個(gè)測(cè)試項(xiàng)目和15種測(cè)試運(yùn)行工況”，通過多節(jié)點(diǎn)、多層級(jí)、多元素接入下的多種運(yùn)行工況，對(duì)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)方案進(jìn)行全方位評(píng)估測(cè)試，以更加高效、快捷、有效的方式掌握拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足。

04

測(cè)試結(jié)果分析與建議

通過大量的測(cè)試和比對(duì)工作，對(duì)4個(gè)參評(píng)的方案進(jìn)行了全方位的比對(duì)，得到了以下幾個(gè)方面的結(jié)論：

（1）分布式光伏接入、SVG無功補(bǔ)償、充電樁接入以及諧波電流注入與電源相位突變等工況，會(huì)影響拓?fù)渥R(shí)別算法的準(zhǔn)確性；

（2）隨著拓?fù)涔?jié)點(diǎn)、拓?fù)鋵蛹?jí)規(guī)模的增加，拓?fù)涫澜缢钑r(shí)間同步增加；但考慮到實(shí)際臺(tái)區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化周期，現(xiàn)有拓?fù)渥R(shí)別算法的響應(yīng)速度能夠滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用需求；

（3）基于HPLC構(gòu)建本地通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)，相鄰臺(tái)區(qū)存在著串臺(tái)區(qū)干擾（即出現(xiàn)交叉組網(wǎng)的情況），會(huì)對(duì)拓?fù)渥R(shí)別算法產(chǎn)生影響；

（4）“有功電流注入+頻域檢測(cè)”技術(shù)路線在整個(gè)拓?fù)渥R(shí)別測(cè)試中所呈現(xiàn)出的表現(xiàn)最優(yōu)，識(shí)別準(zhǔn)確率和適應(yīng)性最好。

基于上述評(píng)價(jià)結(jié)果，省電科院從實(shí)現(xiàn)“配電物聯(lián)網(wǎng)邊-端設(shè)備互聯(lián)互通應(yīng)用”的目標(biāo)出發(fā)，對(duì)應(yīng)用于浙江公司的拓?fù)浔孀R(shí)技術(shù)（特征電流物理特征）、拓?fù)渥R(shí)別交互數(shù)據(jù)項(xiàng)及相關(guān)功能進(jìn)行了優(yōu)化和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，見表3。

表3 浙江公司基于特征電流注入的拓?fù)渥R(shí)別物理特征

05

總結(jié)? ? ? ? ??

臺(tái)區(qū)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)作為基于臺(tái)區(qū)智能融合終端的配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的最核心基礎(chǔ)應(yīng)用，也是后續(xù)開展更多云-邊-端協(xié)同下的配電網(wǎng)精益化運(yùn)維管理和能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用基礎(chǔ)。通過此次專項(xiàng)測(cè)評(píng)工作，為后續(xù)更多全省各地市計(jì)劃部署的配電物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新裝備應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，有利的推動(dòng)了我省配電網(wǎng)數(shù)字化發(fā)展，滿足更安全、更可靠、更清潔、更多元化的用電需求，全力支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。

審核編輯：黃飛

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