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本文分三部分：
1、基础知识；
2、智能配网自愈讲解；
3、创新案例
第三部分：创新案例“配网4.0”—打造具有自我意识的配电网
国网江苏省电力有限公司
创意背景
多 变 低
配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，国家电网公司提出全面建设结构合理、技术先进、灵活可靠、经济高效的现代配电网。目前，配电网建设和发展中的困难总结起来就是多、变、低。
设备数量多 配电设备点多面广，改造频繁，台账信息的采集录入只能依靠人工完成，准确性和及时性难以保证，给供电企业设备资产全寿命周期管理和台账信息维护造成很大困难。
网络结构变 配网网架结构和运行方式频繁变动，中压拓扑连接、台区及户变对应关系需耗费大量的人物财进行现场核查，影响了数据的真实性和一致性，给配网安全运行带来隐患。
监测水平低 配网故障诊断和定位手段有限，设备和线路运行状况无法实时更新，大量依赖人工巡视，难以准确定位故障设备并快速排查，增加了配网运维和故障抢修的时间及难度。
上述问题的的根源在于电网物理实体和信息管理系统相互割裂，单纯依靠人工完成两者的对应。因此亟需从配网建设和运维管理的痛点入手，借鉴'工业4.0'思路，结合信息通信新技术建设智慧型“配网4.0”。
创意内容
三个自我
本创意引入信息物理系统理念，在国内外首次提出设备“指纹”自主识别和基于电力线的窄带物联方法，借助这两大关键点的突破，实现配电网物理空间和信息空间的直接对应和双向互动。依靠设备“指纹”自主识别完成配网自我认知，基于既有的电力线进行传感和通信完成配网自我感知，以配网自我认知为基础、自我感知为核心、自我治理为目标，打造具有“自我意识”的“配网4.0”，开启配网设备基于电力线的相互识别和物物相联的全新时代。
自主“指纹”识别，实现配网自我认知
配网设备除了具有产品型号、额定容量等基础信息，还拥有电气、磁场、机械等动态特征信息，所有这些信息都蕴含在设备与生俱来且独一无二的“指纹”当中。采用非接触方式在配网设备耦合高频电磁波,对穿越和反射的电磁波幅值、相位和频率变化分析计算，得到设备静态固有特性和动态变化规律，动静结合形成设备“指纹”。所有设备“指纹”构建配网“指纹库”，个体设备指纹比对配网“指纹库”，自动获取设备类型和运行状态。设备类型匹配标准台账数据库，自动获取台账信息；运行状态结合量测信息，自动表征健康状况，实现配网的“自我认知”。
电力通信融合，实现配网自我感知
构建基于既有电力线的电力传感网并进行信息通信，实现电力流和信息流的双流合一，物理空间和信息空间直接对应并深度融合。加装高频电磁波收发和处理装置的配网设备成为传感器，对采集的信息进行智能处理和信号编码，采用基于信道认知和频率自适应的电力线通信技术，实现基于电力线的低功耗窄带物物相联，从而完成三个层面配网的“自我感知”。
基于电力线窄带通信技术，通过相邻设备的主动发现和识别，进行设备间信息交互，完成设备的“指纹”采集并形成配网“指纹库”，实现配网元素的“自我感知”。
基于高精度传感与感知技术，在设备新增、异动、退役时，配网物理设备的拓扑结构实时计算，并与配电网逐层构建自动生成的逻辑模型动态校核，保证了两者的一致性，支持配电设备即插即用，实现配网拓扑的“自我感知”。
基于指纹自主识别提取故障特征，准确识别故障设备并判断故障类型；采用频域反射法通过电力线传感网进行故障测距与定位，实现配网故障的“自我感知”。
人工智能引领，实现配网自我治理
在配网自我认知和自我感知的基础上，引入人工智能新技术，拓展设备和配电网的自我学习、自我分析和自我决策能力，支持配网设备、新能源的智能接入和退出，使配网具备故障自诊断和自愈能力，达成多场景自主控制，实现配网的“自我治理”。
本创意以配网物理实体为电力能量流和通信信息流的全过程载体，完成了配电网物理空间和信息空间全方位深度融合，实现“双流双网”一体化运作。创意贯穿于工程建设、台账新增、财务统计、设备运维、调度检修等配网业务全过程，使得台账信息由人工采集录入变为自动获取、拓扑关系由现场核查变为自动完成、缺陷故障由人工巡检变为自动判断。创意的落地实施将打破生产、营销、信息通信之间的专业壁垒，推动配网资产全寿命、能量全过程和客户全方位等信息集成贯通，真正实现具有自我意识的“配网4.0”！
创 新 点
两创一构
本创意引入信息物理系统（Cyber-Physical Systems）理念，将信息通信网与配电网有效融合，以配网自我认知为基础、自我感知为核心、自我治理为目标，赋予配网物理实体及信息网络一体化“生命特征”，同时承载能量流和信息流，打造具有“自我意识”的“配网4.0”。
1
首创以“自我意识”为理念的配网“进化”升级新模式
创造性给出了具有“自我意识”配电网的实现构想，基于电力线的相互识别和物物相联实现了配电网电力能量流和通信信息流的高度融合，赋予配网物理实体及信息网络一体化“生命特征”，提供了具有“自我意识”的“配网4.0”进化升级的全新模式。
2
首创以“自我认知”为基础的设备“指纹”描述新思路
国内外首次提出配电设备“指纹”及自主识别全新方法，开启了配网自我描述新思路。通过非接触式高频电磁波进行设备自主识别和“指纹”信息本地化解读，主动提取静态固有特性和动态变化规律，自动获取设备类型和运行状态，完成配网全寿命周期管理和业务全过程智能化运维，实现配网的自我认知。
3
构建以“自我感知”为核心的配网“电”“信”同传新手段
首创低功耗有线窄带物联技术构建基于电力线的传感网络，创新性提出基于信道认知、频率自适应的智能电力线通信技术进行信息通信，真正实现电力流和信息流的同一载体传输、物理空间和信息空间的互联互通，推动人、设备和数据广泛互联和深度融合，提升配网全景感知和实时互动能力，完成配网元素、拓扑和故障三个层面的立体化“自我感知”。
推广应用
成效与前景
本创意的提出和有效实施将产生巨大的经济效益，将带动电网信息通信设备上下游产业链快速完善和创新发展，有力助推电网转型升级与公司运营模式变革！
01
经济效益
本创意的提出和实施将产生巨大的经济效益，以南京为例，每年仅配网线路、台区营配关系现场核查维护、故障研判定位等方面就可减少人工费用计6000万元以上，供电可靠性提升后增供电量产生直接经济效益超1.2亿元，推广到江苏全省可节省人工费用超5亿元/年，直接经济效益超10亿元/年，进一步推广到全国将产生可观的经济效益。
02
社会效益
（1）用户层面：设备“指纹”自主识别和电力通信融合将为电力用户提供优质的电力供应，满足各类型设备快速接入，缩短电力故障抢修时间，提高优质服务水平和用户满意度。
（2）电网层面：通过电网物理空间和信息空间的直接对应和双向互动，提高配电网信息化和自动化，促进智能配电网向智能能源信息一体化扩展，强化资产全寿命周期管理，对国网公司配电网建设理念和运维管理模式产生影响。
（3）国家层面：设备“指纹”自主识别和电力线窄带物物互联，将有力支撑配电设备及分布式电源即插即用，推动新能源系统广泛接入，促进全社会清洁、可持续发展。
03
应用前景
创意团队不断推进项目落地实施，前期具备自描述能力的配电设备已在南京配电自动化工程试点，并在苏州、南通、杭州等地区推广应用。采用非接触式方式进行设备自主识别并基于电力线进行窄带物物相联、建设具有自我意识的“配网4.0”的理念和模式可操作、可复制，具备创新价值。创意的实施必将带动配网信息通信设备上下游产业链快速完善和创新发展，易在全国范围普遍推广。
创新成果
全
国
领
先
团队依托“城市智能配电网规划、优化运行”、“终端通信接入网技术研究及应用”等2个江苏省电力公司科技攻关团队，创意申请了国家发明专利 9 项，授权实用新型专利1项，发表学术论文4篇。此外，团队还申请并获批了2018年国网江苏省电力有限公司重点科技攻关项目，争取在全国率先试点建设“配网4.0”。
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