2023智能配電系統(tǒng)與智慧管道建設(shè)方案

智能配電系統(tǒng)與智慧管道建設(shè)方案引言近些年來，國家油氣管道行業(yè)大力推行“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)行、全生命周期管理”為目標(biāo)的智慧管道建設(shè)。智慧管道是以數(shù)據(jù)全面統(tǒng)一、感知交互可視、系統(tǒng)融合互聯(lián)、供應(yīng)精準(zhǔn)匹配、運(yùn)行智能高效、預(yù)測預(yù)警可控為目標(biāo)，通過“端+云+大數(shù)據(jù)”的體系架構(gòu)集成管道全生命周期數(shù)據(jù)，提供智能分析和決策支持，實(shí)現(xiàn)管道的可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理[1]。智能站場是智慧管道的重要組成部分[2]，智能站場配電系統(tǒng)的智能化程度，直接影響了智能站場的整體技術(shù)水平。傳統(tǒng)配電系統(tǒng)及設(shè)備由于缺乏大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣控制系統(tǒng)、智能配電設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)的加持，使得其無法滿足智能站場的相關(guān)要求，從而在整體上降低了智慧管道的技術(shù)水平，阻礙了智慧管道的建設(shè)和發(fā)展。在數(shù)字化大潮的推動下，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)正逐步升級為智能配電系統(tǒng)。智能配電系統(tǒng)集合了當(dāng)今多種高新技術(shù)，以其鮮明的特點(diǎn)和突出的優(yōu)點(diǎn)可以全面契合智慧管道，可以成為智能站場的重要組成部分。目前，我國現(xiàn)有油氣管道站場的配電系統(tǒng)智能化程度參差不齊，大部分油氣管道站場的配電系統(tǒng)均不是或不完全是智能配電系統(tǒng)。由于智能配電系統(tǒng)是新興科技相融合的產(chǎn)物，而智慧管道亦為近些年逐步發(fā)展的管道建設(shè)方式，所以目前智能配電系統(tǒng)在智慧管道的智能站場中處于初步應(yīng)用階段，隨著智慧管道建設(shè)的推進(jìn)，智能配電系統(tǒng)亦會隨之增大應(yīng)用程度。智能配電系統(tǒng)概述智能配電系統(tǒng)是融合大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣控制系統(tǒng),將配電系統(tǒng)中的智能設(shè)備互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備的高效維護(hù)，保障配電設(shè)備安全、可靠運(yùn)行，提升應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性的數(shù)字化系統(tǒng)[3]。其上層系統(tǒng)是由大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所組成；中層系統(tǒng)為邊緣控制系統(tǒng)，由電力監(jiān)控[5]。智能配電系統(tǒng)的組成如圖1所示。Figure1.Topologyofintelligentdistributionsystem圖1.智能配電系統(tǒng)拓?fù)鋱D大數(shù)據(jù)分析大數(shù)據(jù)分析是對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，為智能配電系統(tǒng)預(yù)判和提升可靠性提供了充分的保障。智能配電系統(tǒng)設(shè)置有大量的智能保護(hù)及監(jiān)測、控制設(shè)備，并設(shè)置有電力監(jiān)控系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、站控系統(tǒng)和變電站綜保自動化系統(tǒng)等多個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)，外部還有輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)，這些設(shè)備和系統(tǒng)都在產(chǎn)生實(shí)時(shí)海量數(shù)據(jù)，需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)快速準(zhǔn)確的進(jìn)行處理，大數(shù)據(jù)分析是智能配電系統(tǒng)重要的構(gòu)成基礎(chǔ)[6]。云計(jì)算現(xiàn)階段的云計(jì)算是集合了分布式計(jì)算、效用計(jì)算、負(fù)載均衡、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、熱備份冗雜和虛擬化等計(jì)算機(jī)技術(shù)混合而成的解決方案[7]，可以實(shí)時(shí)、高效的為智能配電系統(tǒng)提供所需的服務(wù)資源，在信息處理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全管理、智能分析、數(shù)據(jù)調(diào)用等方面為智能配電系統(tǒng)保駕護(hù)航。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集需要監(jiān)控、連接、互動的設(shè)備或過程等信息，通過網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的連接，實(shí)現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理[8]。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能配電系統(tǒng)內(nèi)的配電設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)互通，使系統(tǒng)在全面感知、數(shù)據(jù)融合、快速反饋等方面得到有力支撐。邊緣控制系統(tǒng)邊緣控制系統(tǒng)由站場本地的電力監(jiān)控系統(tǒng)和電能管理系統(tǒng)組成[5]。電力監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)視監(jiān)控主機(jī)、通訊設(shè)備、綜合保護(hù)測控裝置等設(shè)備組成，以實(shí)現(xiàn)對配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、配電設(shè)備狀態(tài)檢測、配電設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)視、配電設(shè)備綜合保護(hù)、配電設(shè)備遠(yuǎn)程控制等功能。電能管理系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)、通信設(shè)備、信息采集設(shè)備組成，通過遙測、遙控等手段調(diào)配站場負(fù)荷，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行，提升能效，記錄站場用電設(shè)備電能實(shí)時(shí)消耗情況，進(jìn)而達(dá)到能源管理的目的。智能配電設(shè)備/(網(wǎng)關(guān))(網(wǎng)關(guān))綜上所述，由大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算系統(tǒng)處理并分析經(jīng)過邊緣控制系統(tǒng)提取的配電系統(tǒng)及智能配電設(shè)備的信息，指導(dǎo)配電系統(tǒng)運(yùn)行，由物聯(lián)網(wǎng)達(dá)到智能化互聯(lián)互通，由邊緣控制系統(tǒng)對配電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、監(jiān)控及保護(hù)?；谝陨细飨到y(tǒng)的運(yùn)作，智能配電系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化。智能配電系統(tǒng)在智能站場的應(yīng)用智能站場相較于傳統(tǒng)油氣管道站場，需要匹配智慧管道的要求，對智慧管道這個(gè)系統(tǒng)提供有力的技術(shù)支撐，所以對配套的配電系統(tǒng)在智能化方面提出了更多的要求。結(jié)合智慧站場的設(shè)計(jì)要求，通過對近期已建油氣管道站場配電系統(tǒng)的調(diào)研和分析，智慧站場需要配套的配電系統(tǒng)提供如下的必要服務(wù)和技術(shù)支持：實(shí)時(shí)監(jiān)測、監(jiān)控站場配電系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)監(jiān)測站場配電設(shè)備的運(yùn)行溫度；遠(yuǎn)程維修站場配電系統(tǒng)及設(shè)備的部分故障；記錄站場配電系統(tǒng)的故障錄波、瞬時(shí)波形、諧波分析等系統(tǒng)參數(shù)；分析站場的能耗；記錄并管理站場配電設(shè)備的維護(hù)過程信息；實(shí)時(shí)監(jiān)測、采集站場的能源數(shù)據(jù)；分析站場的電能質(zhì)量；管理站場的配電設(shè)備并分析其健康度；對站場配電設(shè)備的元器件進(jìn)行老化報(bào)警；記錄站場配電設(shè)備的安裝信息，靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)的配置信息；優(yōu)化站場配電設(shè)備的保護(hù)定值；記錄站場配電系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、歷史故障；對站場配電設(shè)備進(jìn)行資產(chǎn)管理；手機(jī)等移動終端監(jiān)測并查看站場配電系統(tǒng)及設(shè)備的信息。以上技術(shù)要求傳統(tǒng)配電系統(tǒng)由于配套系統(tǒng)和設(shè)備的原因，或不能實(shí)現(xiàn)，或不能完全實(shí)現(xiàn)，不能支撐智能站場的要求。依托于大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣控制系統(tǒng)和智能配電設(shè)備，智能配電系統(tǒng)圖2所示。Figure2.Mainfunctionsofintelligentdistributionsystem圖2.智能配電系統(tǒng)主要功能智慧管道需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全面統(tǒng)一、感知交互可視、系統(tǒng)融合互聯(lián)、供應(yīng)精準(zhǔn)匹配、運(yùn)行智能高效、預(yù)測預(yù)警可控這些功能，在站場端配電系統(tǒng)上體現(xiàn)為配電系統(tǒng)及設(shè)備信息采集存儲和上傳、配電系統(tǒng)及設(shè)備的監(jiān)測監(jiān)控和保護(hù)、配電設(shè)備管理、智能化運(yùn)行維護(hù)、配電系統(tǒng)及設(shè)備故障預(yù)防及排查處理這些要求?；诖罅空緢鲋悄芘潆娤到y(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，經(jīng)由大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算處理，智慧管道系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合分析，調(diào)配各站場智能配電系統(tǒng)內(nèi)的資源，使其運(yùn)行和能耗比達(dá)到最優(yōu)化，并對配電系統(tǒng)及設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測預(yù)警，經(jīng)由物聯(lián)網(wǎng)讓配電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)感知交互可視，從而達(dá)到整體運(yùn)行智能高效。綜上所述，智能配電系統(tǒng)完整的匹配了智慧管道的需求，并能提供更多的增值服務(wù)及應(yīng)用，更好的策應(yīng)智慧管道的建設(shè)。結(jié)論和展望綜上所述，相較于傳統(tǒng)配電系統(tǒng)，智能配電系統(tǒng)可以大幅度提升配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度、減少系統(tǒng)及設(shè)備故障的響應(yīng)時(shí)間、增加配電系統(tǒng)的可靠性、延長配電設(shè)備使用壽命，一定程度上減少運(yùn)維人員數(shù)量。長遠(yuǎn)來看，智能配電系統(tǒng)不但在功能上較傳統(tǒng)配電系統(tǒng)先進(jìn)很多，還有效的降低了運(yùn)行成本，是組成智慧管道的智能站