天津大学葛磊蛟副教授团队：面向精益化运维的智能配电网态势感知技术简述 | MDPI Energies

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葛磊蛟 副教授

天津大学

工学博士。长期从事智能配电网态势感知、新能源并网优化控制技术和智能配用电大数据云计算技术研究。IEEE Senior Member、全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会 (SAC/TC564) 委员、中国仿真学会电力系统仿真专委会委员、中国可再生能源学会可再生能源并网专委会委员、中国仪器仪表学会高级会员、中国电机工程学会高级会员等。主持国家自然科学基金、国家发改委、国防军工等纵横向项目35项。参与国家重点研发计划、国家863项目、国家自然科学基金中英国际合作项目等6项。先后荣获省部级奖15项；其中以第一完成人获得中国能源研究会能源创新奖一等奖1项、天津市科技进步二等奖1项、中国电力建设科技进步奖二等奖1项。发表论文150余篇，其中SCI第一/通信作者42篇；编写中英文专著 (章节) 4本、参与撰写国际国内行业标准规范6项，授权发明专利23项。

引言

为了满足高精尖企业对高电能质量的要求，智能配电网的精益化运维变得越发重要。作为提升智能配电网精益化运维水平的重要途径，态势感知 (SA) 开始引起科研人员和配网工程师的关注。来自天津大学电气自动化与信息工程学院的葛磊蛟副教授及其团队在 Energies 期刊发表文章，讨论了智能配电网态势感知的现状，总结了各阶段的关键技术，并构建了智能配电网态势感知可视化框架，以期为后续智能配电网态势感知的研究提供指导。

研究过程

作者提出了智能配电网态势感知五层综合框架 (图1)。底层的配电网设备层先将信息传输到第二层的通信网络；随后，通信网络会对智能配电网数据进行汇总，并将其传输到第三层的态势觉察。态势觉察采集数据后，通过各种关键技术完成多源数据的预处理，同时将处理后的数据信息传递给第四层的态势理解与配网管理人员。态势理解结合多种关键技术对觉察到的数据进行深入挖掘，分析智能配电网运行状态，而智能配电网历史数据则会进一步传输到顶层的态势预测。然后，态势预测阶段结合多种外生因素对智能配电网的发展态势进行预测，并反馈回第四层的态势理解。态势理解可对全部数据信息进行汇总和分析，进而将更全面的智能配电网态势信息传递给相应管理部门。由此，为智能配电网高质量运维提供一种基于态势感知的良性循环。

图1. 态势感知可视化框架图。

态势觉察包括数据获取、处理、可视化，是态势理解和预测的前提。首先，通过量测设备采集多源智能配电网数据；然后通过多种预处理技术对数据进行初步处理；接下来，将态势觉察的关键技术用于数据补全和数据可视化，以提高智能配电网的可观测性；最后，将完整的数据发送到态势理解和态势预测模块 (图2)。在面对核心运维目标时，收集到足够多的数据对于态势理解分析智能配电网的运行状态至关重要。另一方面，为了应对智能配电网存在的诸多不确定性，需要具备足够可靠的数据基础进行态势预测，以预测未来的智能配电网态势。

图2. 态势觉察框架图。

态势理解是数据分析阶段，旨在挖掘态势觉察阶段中收集到的潜在数据信息。首先，通过态势觉察收集并预处理采集到的智能配电网数据；然后，将觉察数据传输到态势理解系统以挖掘潜在信息；之后通过态势理解的关键技术，计算多种综合性运维指标作为智能配电网精益化运维的数据参考，态势理解的计算结果将深度参与到智能配电网的精益化运维中来，并将结果反馈给态势预测，实现智能化运维与态势理解的有机结合 (图3)。

图3. 态势理解框架图。

态势预测旨在预测智能配电网发展趋势、评估运营风险，而智能配电网的智能化运维依赖于准确的态势预测 (图4)。首先，将来自态势觉察和态势理解的大量数据传输到态势预测系统；然后综合分析多种影响因素，如深度学习和决策树等高效的智能算法被应用于态势预测阶段辅助计算；最后，综合运用态势预测的关键技术从不同角度模拟和预测智能配电网的发展趋势，并将预测信息反馈回智能配电网管理部门，为智能配电网的最优决策提供理论支撑。

图4. 态势预测框架图。

研究总结

随着配网自动化的发展，态势感知逐渐在智能配电网中得到推广应用。态势觉察通过感知智能配电网关键要素的相关信息来提升智能配电网的可观测性，态势理解通过挖掘智能配电网的潜在信息和运行状态来保障运维质量，态势预测根据智能配电网运行状态和感知信息预测智能配电网的未来行为，从而引导管理部门进行最优决策以实现配电网良性发展。巩固智能配电网态势感知的关键技术，促进各种技术的有机融合，并以态势感知的实施效果为导向对其进行改进，将是未来的研究方向。

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阅读英文原文

Ge, L.; Li, Y.; Li, Y.; Yan, J.; Sun, Y. Smart Distribution Network Situation Awareness for High-Quality Operation and Maintenance: A Brief Review. Energies 2022, 15, 828.

   Energies  期刊介绍

主编：Enrico Sciubba, University of Roma Sapienza, Italy

主要关注能源动力工程研究相关各个领域的最新研究成果、工程技术开发以及能源政策经济管理。

2021 Impact Factor	3.252
2021 CiteScore	5.0
Time to First Decision	16 days
Time to Publication	39 Days

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