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云計(jì)算如何應(yīng)用于智能變電站
DQZHAN訊：云計(jì)算如何應(yīng)用于智能變電站
2014年3月31日，《2014全球智能電網(wǎng)建設(shè)分布式能源及技術(shù)儲備展覽會暨高峰論壇》在國家會議中心舉行，在下午舉行的主題為“智能變配電與電能測量管理”的演講環(huán)節(jié)。北極星電力網(wǎng)整理許繼集團(tuán)**專家薄志謙演講。全文如下：
薄志謙：各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，非常高興有機(jī)會跟大家交流，我們許繼集團(tuán)想要做的工作和已經(jīng)取得的一定的結(jié)果。非常高興在兩天的大會的下午還有這么些聽眾，所以我講起來也比較激動(dòng)。
我的報(bào)告的題目大家可以看到，智能變電站的云計(jì)算應(yīng)用。這個(gè)報(bào)告云計(jì)算我們的合作伙伴主要是IBM，對這個(gè)非常感興趣。為什么提出這個(gè)題目?很多業(yè)主要知道，怎么搞云計(jì)算了?許繼集團(tuán)技術(shù)中心成立了云計(jì)算研究的團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)把這項(xiàng)任務(wù)，負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)業(yè)務(wù)交給我了，我們團(tuán)隊(duì)有很強(qiáng)大的力量，但是都是學(xué)計(jì)算機(jī)的精英，電力應(yīng)用這一塊我是專家，發(fā)揮一下作用。說的不對，請大家批評指正。
我的報(bào)告分幾塊，云計(jì)算與電力系統(tǒng)應(yīng)用，電力二次設(shè)備，面向智能變站應(yīng)用和工程應(yīng)用舉例。
云計(jì)算電力系統(tǒng)應(yīng)用我要介紹云計(jì)算的概述，介紹一下云計(jì)算及其服務(wù)特征，云計(jì)算是一種新的用戶體驗(yàn)和新的業(yè)務(wù)模式，是一種基礎(chǔ)架構(gòu)管理和服務(wù)交付方法。大家可以看到共有的特性和詳細(xì)的信息，這一塊盡管本人沒有做過太深入研究，我合作伙伴大家知道，IBM國家大家，是云計(jì)算的發(fā)起大家之一。
這塊我不一一給大家讀了，浪費(fèi)大家時(shí)間。
用不用云計(jì)算有什么不同?大家看到這些例子，通過云計(jì)算的虛擬化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化能夠達(dá)到更高的資源使用率、集中的規(guī)模經(jīng)濟(jì)等等，容易獲取靈活的定價(jià)等等一系列，用耿紹完成更多，大幅度降低企業(yè)資本投資和運(yùn)維成本，更高的服務(wù)質(zhì)量和突破性的活力和降低風(fēng)險(xiǎn)。
云計(jì)算的不同部署模式大家知道有私有云、公有云，有不同的模式，私有云和混合云等等，內(nèi)外兼修、成本轉(zhuǎn)換、提升IT價(jià)值。云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈情況，復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，多贏共贏的模式，大家都知道這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用方式。
云計(jì)算的電力系統(tǒng)應(yīng)用重點(diǎn)介紹一下，云計(jì)算在智能電網(wǎng)中具有廣闊的應(yīng)用空間和范圍，在電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行管理、**接入、實(shí)時(shí)監(jiān)測、海量存儲、智能分析等方面能夠發(fā)揮巨大作用，全方位應(yīng)用于智能電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用和調(diào)度等各個(gè)環(huán)節(jié)。將云計(jì)算技術(shù)引入電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，將顯著提高設(shè)備利用率，降低數(shù)據(jù)處理中心能耗，扭轉(zhuǎn)服務(wù)器資源利用率偏低與信息壁壘問題，**提升智能電網(wǎng)環(huán)境下海量數(shù)據(jù)處理的效能，效率和效益。
存儲密集型、計(jì)算密集型應(yīng)用系統(tǒng)提供相應(yīng)的解決方案。同時(shí)突破傳統(tǒng)的負(fù)荷檢測方法，合理利用能源。
這是云計(jì)算平臺，基于國家電網(wǎng)一個(gè)研究。這是由研究提出的架構(gòu)，云計(jì)算架構(gòu)的電力云的層級結(jié)構(gòu)，分層的。這樣可以避免網(wǎng)絡(luò)阻塞等等。它是一個(gè)多層的服務(wù)集合，目前正在研究開發(fā)的資源云、生產(chǎn)云、決策云等等。
目前為止跟電力相關(guān)的研究有如下研究，有國家重大項(xiàng)目，咱們各個(gè)大學(xué)國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等等的研究項(xiàng)目，這塊就不一一給大家念了。
電力二次設(shè)備就是我們要應(yīng)用的地方，這一塊分兩塊，智能變電站設(shè)備與系統(tǒng)，新能源風(fēng)光接入。
智能變電站二次設(shè)備主要有保護(hù)裝置、測控裝置、錄波裝置等等，二次設(shè)備通過電壓互感器或電流互感器與一次設(shè)備相連對一次設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和測控。此外還有通訊裝置、后臺機(jī)、電度表、消防、監(jiān)控、故障錄波器、故障定位、諧波監(jiān)測、小電流接地選線，GPS對時(shí)鐘、五防機(jī)等。
一個(gè)一個(gè)介紹我們的輔助二次設(shè)備。其中一個(gè)大家都知道，我們配電網(wǎng)系統(tǒng)中心點(diǎn)不節(jié)地和不直接接地，這是長時(shí)間的歷史問題，我大學(xué)畢業(yè)就接觸過這個(gè)問題。當(dāng)時(shí)咱們?nèi)A北電大的一位老師做這個(gè)工作，我的老師也提出這個(gè)課題，我當(dāng)時(shí)一聽腦袋就大了，找了一個(gè)比較容易的仿真、控制，這個(gè)事確實(shí)做不來，這些年很多工作，華北電大也是其中一家，很多家做了很多工作，這塊我就不詳細(xì)念了。方法等等都是不同的廠家，研發(fā)機(jī)構(gòu)有不同的原理和不同的裝置，基本上是這么幾個(gè)原理。
故障檢測，廣域故障定位也是歷史問題，基于行波原理的輸電線路故障測距技術(shù)億其故障定位的準(zhǔn)確性和使用的邊界性大大縮短了線路故障后因?qū)ぞ€工作帶來的停電時(shí)間。
因?yàn)槲以陂L沙理工大學(xué)兼職，也很榮耀，我不是發(fā)明單位。廣域故障行波故障保護(hù)，是我1995年的一篇文章，我在國內(nèi)還講了一個(gè)文章，當(dāng)時(shí)一位老師說就這么簡單?要跟我探討一下，采樣怎么采，裝置怎么做，我就提了一個(gè)理念。我當(dāng)時(shí)做出*快的采樣，噪聲保護(hù)、暫態(tài)保護(hù)四個(gè)芯片，很貴一塊板子，十萬塊錢，采到二百千赫，這個(gè)需要一兆赫，現(xiàn)在可以了。大家可以想到我做的時(shí)候，說一個(gè)題輸入進(jìn)去啟動(dòng)就算了，玩三天回來以后結(jié)果錯(cuò)了，一看參數(shù)錯(cuò)了。現(xiàn)在是幾秒鐘就實(shí)現(xiàn)了，有幸回顧歷史，大家公認(rèn)的廣域保護(hù)文章是1996年，而且它是以控制為主的，我說我們這個(gè)文章是1995年出來的，真正有保護(hù)的新算法，不再我說了。
另外諧波監(jiān)測與電能質(zhì)量分析，實(shí)時(shí)的監(jiān)測電能質(zhì)量越來越重要，新能源接入很多專家都講了，諧波電能質(zhì)量分析儀等等，不同廠家，不同原理在很多地方應(yīng)用。
變電站電器設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測，不浪費(fèi)大家更多的時(shí)間，也是非常重要的，在變電站里是非常重要的設(shè)備和系統(tǒng)。
變電站快速仿真與繼電保護(hù)整定，也是多年的一個(gè)問題，現(xiàn)在逐漸的軟件化，云計(jì)算化也被提出來。
另外講一下新能源的接入，這塊我就不念了，風(fēng)能光伏等新能源發(fā)用電存在間歇性、波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，接入電網(wǎng)技術(shù)性能差和電網(wǎng)諸如諧波等一系列的問題，對風(fēng)光功率預(yù)測和設(shè)備預(yù)測，這些都是新的問題。
預(yù)測系統(tǒng)國家電網(wǎng)要求大規(guī)模的風(fēng)電廠、光伏電站都提供你的預(yù)測，做預(yù)測的廠家也很多，風(fēng)電預(yù)測、光預(yù)測、混合預(yù)測等等，這是必須的，在新的短期尤其是超短期預(yù)測，有很多的研究成果。
設(shè)備運(yùn)維管理剛才說了，風(fēng)電廠產(chǎn)生了很多新的設(shè)備，這一塊就不說了。我列了一大堆是說明Problems，設(shè)備魚龍混雜，種類繁多。相互之間的兼容性差，通訊方式通訊規(guī)約紛繁復(fù)雜，維護(hù)和升級成本昂貴是目前存在的一些問題。
我們試圖把這些問題減少，解決這個(gè)問題的話語太大了。我們提出了面向智能變電站和新能源接入的云應(yīng)用，分幾塊，變電站二次設(shè)備云中化，新能源支持云，設(shè)備監(jiān)測與運(yùn)維管理云。
大家看到未來的電力輸配電系統(tǒng)，看到交流、串補(bǔ)、直流，曹博士剛介紹完。到配電網(wǎng)和分布到電源測、光伏等等，各種負(fù)荷儲能等等。這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)，或者包括配電網(wǎng)側(cè)的無線數(shù)據(jù)送到我們的云服務(wù)器，在云服務(wù)器里實(shí)現(xiàn)一系列的功能。
必要性是各種實(shí)現(xiàn)不同功能的二次設(shè)備在每個(gè)變電站里重復(fù)安裝，大量的小容量分布式電源的加入將大大增加設(shè)備的數(shù)量。
將這些設(shè)備的復(fù)雜的功能在專門開發(fā)的云來來實(shí)現(xiàn)將大大的減少設(shè)備的投資，通過不斷地提高運(yùn)的處理能力，減少終端二次設(shè)備的負(fù)擔(dān)，基于大數(shù)據(jù)按需享受云的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。
另外不用無休止地對設(shè)備進(jìn)行升級換代來提升處理能力，也不用更新軟件就能實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)處理。
有哪些功能呢?我們認(rèn)為很重要的是諧波及電能質(zhì)量分析，基于云計(jì)算的諧波診斷系統(tǒng)，包括諧波定位、責(zé)任分析、治理等等，我們目前處于分析階段。
故障檢測和診斷，小電流接地選線，在云里是這個(gè)算法不行就用那個(gè)。
故障準(zhǔn)備定位是單端量和廣域行波法的結(jié)合。
繼電保護(hù)整定及繼承保護(hù)系統(tǒng)將來都可以在云里實(shí)現(xiàn)。
新能源的接入，大家知道每個(gè)風(fēng)光電站都裝有支持發(fā)電功率預(yù)測和運(yùn)維管理的服務(wù)器及服務(wù)器里面的各種軟件，增加了新能源電站，像這些預(yù)測及運(yùn)維管理等的復(fù)雜功能，減少投資。采用新的預(yù)測，這個(gè)在IBM報(bào)告里提及這一塊，做了很多工作，也是我們許繼集團(tuán)的強(qiáng)項(xiàng)。
預(yù)測這一塊采用新的云管理模式，對風(fēng)電廠采用集中管理服務(wù)。光伏預(yù)測很多家，有成熟算法，基于云成像儀的是比較成熟的技術(shù)，基于光伏的和我講的不是一回事，但是我們在云計(jì)算服務(wù)器里實(shí)現(xiàn)的，比如說實(shí)現(xiàn)我們功率預(yù)測，在晚上沒有云彩，光伏不發(fā)電了還有發(fā)電的地方，地球那邊要發(fā)電，IBM是國際公司，我們可以國際化，這一塊不浪費(fèi)了。
設(shè)備周期管理，信息融合的管理平臺，這一塊也是我們國家電網(wǎng)非常感興趣的，去年跟南瑞集團(tuán)專門談了這方面的合作。
*后這一塊是工程應(yīng)用舉例，這一塊講一下城鄉(xiāng)大規(guī)模屋頂?shù)墓夥鼞?yīng)用，大家知道我原來做報(bào)告講了一個(gè)城市級分布式建筑光伏電站，這個(gè)項(xiàng)目大家知道住建部關(guān)心的。城市級我跟我們的合作伙伴，住建部的在錦州市做了試點(diǎn)，幾百個(gè)建筑，政府行為，取得了一定經(jīng)驗(yàn)。目前感興趣的是新型城鎮(zhèn)化、改善能源結(jié)構(gòu)為目標(biāo)的重點(diǎn)科技項(xiàng)目示范，探索以媒為主的傳統(tǒng)能源應(yīng)用結(jié)構(gòu)，綜合治理PM2.5等等，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)做項(xiàng)目，為未來的光伏分布應(yīng)用打下基礎(chǔ)，就是說一個(gè)分區(qū)化，一個(gè)工程至少是上萬戶以上，大家可以看到從城市級光伏應(yīng)用發(fā)展到大規(guī)模鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這塊有一系列的問題，光伏并網(wǎng)、運(yùn)行控制等等，電能質(zhì)量、無功等等都可以在云里實(shí)現(xiàn)。大家可以想象一個(gè)分布式光伏在這些屋頂附近做一些設(shè)備，這些造價(jià)不值，如果通過數(shù)據(jù)在云里把功能做了，能夠?yàn)槲磥泶笠?guī)模普及打下基礎(chǔ)。
這一塊我們也在積極的琢磨，許繼集團(tuán)是非常感興趣的，也是光伏這一塊十幾個(gè)億，但是分布式是即發(fā)即用，大家講集中輸送這個(gè)事情太復(fù)雜了及這個(gè)是做超高壓的。發(fā)多少當(dāng)?shù)赜?，用不了可以往電網(wǎng)考慮，賣給電網(wǎng)，這一塊也是很大一塊是鼓勵(lì)未來發(fā)展的。
另一個(gè)感興趣的是我們研究工程的，基于云計(jì)算面向新能源電動(dòng)汽車接入的，分布式協(xié)同交互的互動(dòng)電網(wǎng)。主要就是說實(shí)行負(fù)荷發(fā)電、預(yù)測、廣域定位?；诎惭b于物理節(jié)點(diǎn)，變電站、變壓器、分布式發(fā)電、儲能、用戶的智能交互器，還有來自日本專家的需求側(cè)管理互動(dòng)，裝這些嵌入式的控制節(jié)點(diǎn)和采樣，基于微電子技術(shù)。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向流動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，電動(dòng)汽車已經(jīng)做了，如果一個(gè)智能微電網(wǎng)需要新的技術(shù)，包括在我們云里很多都可以實(shí)現(xiàn)，盡管現(xiàn)在有很多的工作。
舉個(gè)例子，現(xiàn)在仿真亂七八糟的，如果都能在云里用周院士開發(fā)的東西，標(biāo)準(zhǔn)化了，甚至包括EMS，張教授在這里，考慮一下能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)，大家能夠標(biāo)準(zhǔn)化來應(yīng)用，這個(gè)我覺得還是有相當(dāng)前景的，而且對于未來整個(gè)的發(fā)展是有很大的作用。咱們這些年二次設(shè)備是你生產(chǎn)，明天那個(gè)倒閉了，原來是上千家，現(xiàn)在逐漸整合到幾十家，現(xiàn)在有幾百家。
結(jié)論是廣域數(shù)據(jù)信息共享，軟件和算法標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省設(shè)備投資、占地面積，運(yùn)維工作量，二次設(shè)備架構(gòu)，新能源提供優(yōu)化解決方案等等。能不能提高可靠性和**性，這個(gè)是一個(gè)想法，謝謝大家!

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