云计算在智能变电站的应用

　　工控摘要：近日，《2014智能电网建设分布式能源及技术储备展览会暨高峰论坛》在国家会议中心举行，在下午举行的主题为“智能变配电与电能测量管理”的演讲环节。北极星电力网整理许继集团专家薄志谦演讲。
　　
　　薄志谦报告如下：

        我报告的题目为：智能变电站的云计算应用。这个报告云计算我们的合作伙伴主要是IBM，对这个非常感兴趣。为什么提出这个题目?很多业主要知道，怎么搞云计算了?许继集团技术中心成立了云计算研究的团队，团队把这项任务，负责技术指导业务交给我了，我们团队有很强大的力量，但是都是学计算机的精英，电力应用这一块我是专家，发挥一下作用。说的不对，请大家批评指正。
　　
　　我的报告分几块，云计算与电力系统应用，电力二次设备，面向智能变站应用和工程应用举例。
　　
　　云计算电力系统应用我要介绍云计算的概述，介绍一下云计算及其服务特征，云计算是一种新的用户体验和新的业务模式，是一种基础架构管理和服务交付方法。大家可以看到共有的特性和详细的信息，这一块尽管本人没有做过太深入研究，我合作伙伴大家知道，IBM国家大家，是云计算的发起大家之一。
　　
　　这块我不一一给大家读了，浪费大家时间。
　　
　　用不用云计算有什么不同?大家看到这些例子，通过云计算的虚拟化、标准化、自动化能够达到更高的资源使用率、集中的规模经济等等，容易获取灵活的定价等等一系列，用耿绍完成更多，大幅度降低企业资本投资和运维成本，更高的服务质量和突破性的活力和降低风险。
　　
　　云计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，内外兼修、成本转换、提升IT价值。云计算产业链情况，复杂的生态系统，多赢共赢的模式，大家都知道这几个标准的应用方式。
　　
　　云计算的电力系统应用重点介绍一下，云计算在智能电网中具有广阔的应用空间和范围，在电网建设、运行管理、安全接入、实时监测、海量存储、智能分析等方面能够发挥巨大作用，应用于智能电网的发、输、变、配、用和调度等各个环节。将云计算技术引入电网数据中心，将显著提高设备利用率，降低数据处理中心能耗，扭转服务器资源利用率偏低与信息壁垒问题，全面提升智能电网环境下海量数据处理的效能，效率和效益。
　　
　　存储密集型、计算密集型应用系统提供相应的解决方案。同时突破传统的负荷检测方法，合理利用能源。
　　
　　这是云计算平台，基于*一个研究。这是由研究提出的架构，云计算架构的电力云的层级结构，分层的。这样可以避免网络阻塞等等。它是一个多层的服务集合，目前正在研究开发的资源云、生产云、决策云等等。
　　
　　目前为止跟电力相关的研究有如下研究，有国家重大项目，咱们各个大学*、南方电网等等的研究项目，这块就不一一给大家念了。
　　
　　电力二次设备就是我们要应用的地方，这一块分两块，智能变电站设备与系统，新能源风光接入。
　　
　　智能变电站二次设备主要有保护装置、测控装置、录波装置等等，二次设备通过电压互感器或电流互感器与一次设备相连对一次设备进行控制、调节、保护和测控。此外还有通讯装置、后台机、电度表、消防、监控、故障录波器、故障定位、谐波监测、小电流接地选线，GPS对时钟、五防机等。
　　
　　一个一个介绍我们的辅助二次设备。其中一个大家都知道，我们配电网系统中心点不节地和不直接接地，这是长时间的历史问题，我大学毕业就接触过这个问题。当时咱们华北电大的一位老师做这个工作，我的老师也提出这个课题，我当时一听脑袋就大了，找了一个比较容易的仿真、控制，这个事确实做不来，这些年很多工作，华北电大也是其中一家，很多家做了很多工作，这块我就不详细念了。方法等等都是不同的厂家，研发机构有不同的原理和不同的装置，基本上是这么几个原理。
　　
　　故障检测，广域故障定位也是历史问题，基于行波原理的输电线路故障测距技术亿其故障定位的准确性和使用的边界性大大缩短了线路故障后因寻线工作带来的停电时间。
　　
　　因为我在长沙理工大学兼职，也很荣耀，我不是发明单位。广域故障行波故障保护，是我1995年的一篇文章，我在国内还讲了一个文章，当时一位老师说就这么简单?要跟我探讨一下，采样怎么采，装置怎么做，我就提了一个理念。我当时做出zui快的采样，噪声保护、暂态保护四个芯片，很贵一块板子，十万块钱，采到二百千赫，这个需要一兆赫，现在可以了。大家可以想到我做的时候，说一个题输入进去启动就算了，玩三天回来以后结果错了，一看参数错了。现在是几秒钟就实现了，有幸回顾历史，大家*的广域保护文章是1996年，而且它是以控制为主的，我说我们这个文章是1995年出来的，真正有保护的新算法，不再我说了。
　　
　　另外谐波监测与电能质量分析，实时的监测电能质量越来越重要，新能源接入很多专家都讲了，谐波电能质量分析仪等等，不同厂家，不同原理在很多地方应用。
　　
　　变电站电器设备状态在线监测，不浪费大家更多的时间，也是非常重要的，在变电站里是非常重要的设备和系统。
　　
　　变电站快速仿真与继电保护整定，也是多年的一个问题，现在逐渐的软件化，云计算化也被提出来。
　　
　　另外讲一下新能源的接入，这块我就不念了，风能光伏等新能源发用电存在间歇性、波动性强的特点，接入电网技术性能差和电网诸如谐波等一系列的问题，对风光功率预测和设备预测，这些都是新的问题。
　　
　　预测系统*要求大规模的风电厂、光伏电站都提供你的预测，做预测的厂家也很多，风电预测、光预测、混合预测等等，这是必须的，在新的短期尤其是超短期预测，有很多的研究成果。
　　
　　设备运维管理刚才说了，风电厂产生了很多新的设备，这一块就不说了。我列了一大堆是说明Problems，设备鱼龙混杂，种类繁多。相互之间的兼容性差，通讯方式通讯规约纷繁复杂，维护和升级成本昂贵是目前存在的一些问题。
　　
　　我们试图把这些问题减少，解决这个问题的话语太大了。我们提出了面向智能变电站和新能源接入的云应用，分几块，变电站二次设备云中化，新能源支持云，设备监测与运维管理云。
　　
　　大家看到未来的电力输配电系统，看到交流、串补、直流，曹博士刚介绍完。到配电网和分布到电源测、光伏等等，各种负荷储能等等。这些系统的数据通过光纤网，或者包括配电网侧的无线数据送到我们的云服务器，在云服务器里实现一系列的功能。
　　
　　必要性是各种实现不同功能的二次设备在每个变电站里重复安装，大量的小容量分布式电源的加入将大大增加设备的数量。
　　
　　将这些设备的复杂的功能在专门开发的云来来实现将大大的减少设备的投资，通过不断地提高运的处理能力，减少终端二次设备的负担，基于大数据按需享受云的强大计算处理能力。
　　
　　另外不用无休止地对设备进行升级换代来提升处理能力，也不用更新软件就能实现各种任务处理。
　　
　　有哪些功能呢?我们认为很重要的是谐波及电能质量分析，基于云计算的谐波诊断系统，包括谐波定位、责任分析、治理等等，我们目前处于分析阶段。
　　
　　故障检测和诊断，小电流接地选线，在云里是这个算法不行就用那个。
　　
　　故障准备定位是单端量和广域行波法的结合。
　　
　　继电保护整定及继承保护系统将来都可以在云里实现。
　　
　　新能源的接入，大家知道每个风光电站都装有支持发电功率预测和运维管理的服务器及服务器里面的各种软件，增加了新能源电站，像这些预测及运维管理等的复杂功能，减少投资。采用新的预测，这个在IBM报告里提及这一块，做了很多工作，也是我们许继集团的强项。
　　
　　预测这一块采用新的云管理模式，对风电厂采用集中管理服务。光伏预测很多家，有成熟算法，基于云成像仪的是比较成熟的技术，基于光伏的和我讲的不是一回事，但是我们在云计算服务器里实现的，比如说实现我们功率预测，在晚上没有云彩，光伏不发电了还有发电的地方，地球那边要发电，IBM是公司，我们可以化，这一块不浪费了。
　　
　　设备周期管理，信息融合的管理平台，这一块也是我们*非常感兴趣的，去年跟南瑞集团专门谈了这方面的合作。
　　
　　zui后这一块是工程应用举例，这一块讲一下城乡大规模屋顶的光伏应用，大家知道我原来做报告讲了一个城市级分布式建筑光伏电站，这个项目大家知道*关心的。城市级我跟我们的合作伙伴，*的在锦州市做了试点，几百个建筑，政府行为，取得了一定经验。目前感兴趣的是新型城镇化、改善能源结构为目标的重点科技项目示范，探索以媒为主的传统能源应用结构，综合治理PM2.5等等，在乡镇做项目，为未来的光伏分布应用打下基础，就是说一个分区化，一个工程至少是上万户以上，大家可以看到从城市级光伏应用发展到大规模乡镇，这块有一系列的问题，光伏并网、运行控制等等，电能质量、无功等等都可以在云里实现。大家可以想象一个分布式光伏在这些屋顶附近做一些设备，这些造价不值，如果通过数据在云里把功能做了，能够为未来大规模普及打下基础。
　　
　　这一块我们也在积极的琢磨，许继集团是非常感兴趣的，也是光伏这一块十几个亿，但是分布式是即发即用，大家讲集中输送这个事情太复杂了及这个是做超高压的。发多少当地用，用不了可以往电网考虑，卖给电网，这一块也是很大一块是鼓励未来发展的。
　　
　　另一个感兴趣的是我们研究工程的，基于云计算面向新能源电动汽车接入的，分布式协同交互的互动电网。主要就是说实行负荷发电、预测、广域定位。基于安装于物理节点，变电站、变压器、分布式发电、储能、用户的智能交互器，还有来自日本专家的需求侧管理互动，装这些嵌入式的控制节点和采样，基于微电子技术。能够实现数据的双向流动，才能实现互动，电动汽车已经做了，如果一个智能微电网需要新的技术，包括在我们云里很多都可以实现，尽管现在有很多的工作。
　　
　　举个例子，现在仿真乱七八糟的，如果都能在云里用周院士开发的东西，标准化了，甚至包括EMS，张教授在这里，考虑一下能够实现这个，大家能够标准化来应用，这个我觉得还是有相当前景的，而且对于未来整个的发展是有很大的作用。咱们这些年二次设备是你生产，明天那个倒闭了，原来是上千家，现在逐渐整合到几十家，现在有几百家。
　　
　　结论是广域数据信息共享，软件和算法标准化，节省设备投资、占地面积，运维工作量，二次设备架构，新能源提供优化解决方案等等。能不能提高可靠性和安全性，这个是一个想法，谢谢大家!