淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)應(yīng)用

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是電力能源系統(tǒng)中新興的綜合性技術(shù)，其將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等等先進(jìn)技術(shù)融合在一起，有效提升配電系統(tǒng)的智能效率和供電能力，滿足城市發(fā)展對電力能源的需求。本文將以敘述泛在電力物聯(lián)網(wǎng)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為主要內(nèi)容，結(jié)

合實(shí)際技術(shù)內(nèi)容和智能配電系統(tǒng)需求內(nèi)容，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，提升和改善智能配電系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；智能；配電系統(tǒng)；應(yīng)用

0前言

      配電網(wǎng)在電力能源系統(tǒng)中占有著重要地位，其運(yùn)行的質(zhì)量和效率直接決定著供電系統(tǒng)中對電力能源的運(yùn)輸情況，則面對城市發(fā)展和居民生活對電力能源運(yùn)輸?shù)母邩?biāo)準(zhǔn)要求，配電網(wǎng)系統(tǒng)需要進(jìn)一步提升和優(yōu)化，進(jìn)而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)開始逐漸在智能配電系統(tǒng)中應(yīng)用，彌補(bǔ)配電網(wǎng)運(yùn)行中存在漏洞與問題，將各類先進(jìn)技術(shù)不斷引入，降低物力人力大量消耗同時，維護(hù)配電網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的使用，保障能源使用者。

1.1  感知層技術(shù)

      感知層技術(shù)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中基礎(chǔ)也是重要的技術(shù)之一，能夠利用各類相關(guān)設(shè)備對能源使用情況進(jìn)行及時反饋，使得配電網(wǎng)系統(tǒng)控制能源大程度的對程運(yùn)行情況進(jìn)行掌握，避免由于外界因素干擾使得系統(tǒng)運(yùn)行紊亂；此外，其還能評估系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)運(yùn)行風(fēng)險情況，靈活調(diào)動電力能源運(yùn)行和轉(zhuǎn)換狀態(tài)，降低配電系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)故障的概率。

1.2 平臺層技術(shù)

      雖然感知層技術(shù)能夠?qū)⒋罅繑?shù)據(jù)信息通過感知層技術(shù)中設(shè)備上傳，但是這些數(shù)據(jù)信息中并不是都具有意義，則平臺層技術(shù)便會先對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和篩選，將有用信息數(shù)據(jù)挑選出來，再按照數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行不同核算加工，形成具體的表格或者圖像，利用相關(guān)設(shè)備傳送到各個相應(yīng)部門以及大數(shù)據(jù)中，方便技術(shù)人員和能源客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。

1.3 網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)

      網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)所涵蓋的范圍廣、涉及的技術(shù)先進(jìn)，包括無線技術(shù)、5G 技術(shù)等等，不僅是因?yàn)槠潢P(guān)系著各個能源客戶端同配電網(wǎng)系統(tǒng)核心信息數(shù)據(jù)交流，還影響各個關(guān)鍵技術(shù)之間的數(shù)據(jù)交流和傳遞，以便及時對配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行及時調(diào)整。

1.4 應(yīng)用層技術(shù)

      固定指令需要依靠應(yīng)用層技術(shù)來實(shí)施，技術(shù)在運(yùn)行過程中一般分為兩種途徑，一則是按照固定指令對智能配電系統(tǒng)中相應(yīng)部分進(jìn)行運(yùn)行，而二則是智能配電系統(tǒng)結(jié)束能源配電后，對系統(tǒng)、設(shè)備和客戶端進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，并同感知層技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳遞，優(yōu)化智能配電系統(tǒng)的技術(shù)水平。

2.1 配電網(wǎng)的監(jiān)控和評估

      配電網(wǎng)流程與環(huán)節(jié)眾多，一旦出現(xiàn)微小問題就會造成運(yùn)行出現(xiàn)故障，因此，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用利用跟蹤和采集設(shè)備，周期性對系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，進(jìn)行風(fēng)險數(shù)據(jù)評估，一旦出現(xiàn)問題或者漏洞，及時采取解決措施，并記錄在案，實(shí)時跟進(jìn)后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)作情況，對解決措施不當(dāng)之處進(jìn)行修改，維護(hù)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2.2 綜合能源運(yùn)行協(xié)調(diào)

      智能配電系統(tǒng)規(guī)模巨大，所涉及的設(shè)備、系統(tǒng)數(shù)據(jù)眾多，傳統(tǒng)運(yùn)行模式無法支撐其進(jìn)一步發(fā)展和拓展，則泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就可以在不影響智能配電網(wǎng)運(yùn)行的提前下，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，將不必要的流程和環(huán)節(jié)省去，綜合四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，加強(qiáng)能源客戶端同系統(tǒng)之間的信息數(shù)據(jù)交換，確保配電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部能源的綜合利用，促進(jìn)其可持續(xù)性發(fā)展。

2.3 用戶個性化服務(wù)

      泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)應(yīng)用中的就是用戶個性化服務(wù)，利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備和人工智能等，在電力能源客戶端建立一整套的迷你系統(tǒng)，自動對客戶端能源使用情況和配電系統(tǒng)運(yùn)輸電力情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，對存在問題和漏洞之處，自行建立優(yōu)化方案并向配電系統(tǒng)傳輸，形成固定指令以便應(yīng)用平臺進(jìn)行對電力能源配送的調(diào)整，為能源使用者創(chuàng)造更好的能源使用環(huán)境。

3.1 智能傳感及智能終端技術(shù)

      作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵的一環(huán)，高精度、含多維特征參量的智能感知技術(shù)及狀態(tài)信息全局智能化終端及其布局技術(shù)是發(fā)展電力物聯(lián)網(wǎng)*的一環(huán)。對于電力設(shè)備層智能化傳感裝置，首先要保證電力設(shè)備復(fù)雜工況下多維特征參量數(shù)據(jù)的有效性。發(fā)輸變配用等各類電力系統(tǒng)設(shè)備，長期處在復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境，以變壓器為例，溫濕度、電磁場、壓力、氣體、水分等信息都會對變壓器的可靠穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中智能化傳感裝置面對復(fù)雜的電力設(shè)備工況應(yīng)保證多維特征參量（光學(xué)、電磁、聲學(xué)信號）傳感采集的精度，保證感知信息的可靠性。同時，為了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理分析的效率，智能化傳感裝置應(yīng)具備設(shè)備狀態(tài)可靠性評估的能力，將智能傳感器件與電氣設(shè)備本體的一體化融合設(shè)計理念不失為一種更為有效的解決方案。對于系統(tǒng)層面的智能化感知技術(shù)，不僅需要研究基于電力線的電網(wǎng)狀態(tài)傳感技術(shù)，而且需要研究電力設(shè)備狀態(tài)參量建模、數(shù)據(jù)聚合與故障診斷定位技術(shù)，并制定適應(yīng)不同電氣設(shè)備需求的智能傳感器標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展適用于各種工況下的能源電力智能傳感器群。發(fā)展能源信息感知技術(shù)不僅僅需要發(fā)展傳感器設(shè)備，還需要構(gòu)建智能化終端，保證智能化終端的即插即用及業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一管理及配置。

3.2 能源信息物理系統(tǒng)融合技術(shù)

      為構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，需將電力網(wǎng)與設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)有機(jī)融合，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)一體化仿真。如何設(shè)計信息物理系統(tǒng)融合的架構(gòu)是其中關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)階段不僅缺少融合的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，也缺少面向能源互聯(lián)網(wǎng)的信息物理系統(tǒng)融合模型與仿真方法。電信息與物聯(lián)網(wǎng)信息不僅僅需要相互交互，更需要將兩者信息融為整體，建立綜合性仿真模型及實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)面向信息流、業(yè)務(wù)流和能源流深度融合的聯(lián)合仿真。在綜合考慮能源供給不確定性的基礎(chǔ)上，研究全范圍能源期望交互能力，量化評估多能節(jié)點(diǎn)、線路。

4.1云平臺架構(gòu)

 

4.2云平臺概述

      我司的運(yùn)維平臺綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實(shí)時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守，監(jiān)測各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時定位故障，降低風(fēng)險。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備。

4.3云平臺功能

 

 

 

 

　

 

4.4云平臺配置方案

 

4.5產(chǎn)品介紹

      AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置

      功能

      保護(hù)功能：主變差動保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護(hù)、過電壓；

      低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能；

      測量功能：保護(hù)電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量；

      通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護(hù)接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網(wǎng)口接口；

      故障錄波功能：保護(hù)動作時觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數(shù)據(jù)；

      控制回路：自帶操作回路，防跳功能；

      GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號。

       應(yīng)用

      35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測控功能，至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能。

      ASD300系列智能操控裝置

      功能

      一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢；

      核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明；

      語音防誤提示；

      人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報；

      分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)；

      分合閘回路完好指示/電壓測量；

      預(yù)分預(yù)合閃光指示；

      斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計；

      RS485串行通訊接口；

      開關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無線測溫；

      全電參量測量。

      應(yīng)用

      35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜。

 

 

      ARTM-Pn無線測溫裝置

      功能

      接收60個ATE100/200/300/400；

      3U3I電參量測量；

      實(shí)時測溫功能；

      RS485通訊接口，通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能；

      具備自檢功能；

      超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。

      應(yīng)用

      變電站、配電室、箱變等。

 

 

 

 

 

 

      APM810系列多功能電力儀表

      功能

      準(zhǔn)確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級；

      測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數(shù)、頻率、需量；

      電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能；

      電能質(zhì)量監(jiān)測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量；

      輸入輸出：2路開關(guān)量輸出（選配MD82模塊可擴(kuò)至8路）；

      及2路開關(guān)量輸入（選配MD82模塊可擴(kuò)至26路），開關(guān)量輸出；

      可配置為報警輸出或遠(yuǎn)程遙控，DO用作報警輸出時可自由關(guān)聯(lián)報警內(nèi)容；

      SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲，波形存儲等功能。

      應(yīng)用

      適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。

 

 

 

 

      DTSD1352導(dǎo)軌式電能表

      功能

      測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計；

      準(zhǔn)確級精度：有功0.5S；

      電流信號接入：直接接入10（80)A 經(jīng)CT接入1（6）A；

      電壓信號：100V 380V；

      通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議。

      應(yīng)用

      適用于和大型公建中對電能的分項(xiàng)計量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

      ADW300無線智能儀表

      功能

      測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計；

      電能質(zhì)量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波；

      需量：電流、功率需量及實(shí)時電流，功率需量；

      準(zhǔn)確級精度：0.5s級 ADW300外置互感器型1級；

      電流信號規(guī)格：100A輸入 ，經(jīng)互感器輸入，二次互感接入；

      通訊方式：RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

      應(yīng)用

      ADW300方便用戶進(jìn)行用電監(jiān)測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。

 

      ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

      功能

      測量：單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能；

      保護(hù)：剩余電流、溫度、過流等；

      報警：聲光報警，支持消音、復(fù)位操作；

      開關(guān)量：1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入；

      通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

      應(yīng)用

      適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

                        

 

      ANET智能網(wǎng)關(guān)

      功能

      數(shù)據(jù)采集（支持串口、以太網(wǎng)，只需配置即可兼容支持標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的各類儀表）；

      數(shù)據(jù)上傳（支持往上海分類分項(xiàng)能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運(yùn)維平臺、浙江電力運(yùn)維平臺上傳數(shù)據(jù)）；

      邊緣計算（靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由）；

      遠(yuǎn)程管理（遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)視）。

      應(yīng)用

      泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。

 

4.6云平臺現(xiàn)場應(yīng)用圖片  

  

 

              

4.7平臺價值

      為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺，實(shí)時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動。

      將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度；

      響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備；

      為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核。

4.8訪問方式

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      新時代經(jīng)濟(jì)市場發(fā)展提前下，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)存在的綜合性，成為優(yōu)化配電網(wǎng)系統(tǒng)的必然選擇，電力能源企業(yè)除了結(jié)合自身科技水平，不斷對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行提升和維護(hù)，還要不斷加強(qiáng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)中的各項(xiàng)應(yīng)用內(nèi)容，系統(tǒng)化和科學(xué)化對智能配電網(wǎng)進(jìn)行管理，維護(hù)其正常運(yùn)行狀態(tài)，為居民生活提供更加穩(wěn)定和更加的電力能源，促進(jìn)配電系統(tǒng)在未來進(jìn)一步發(fā)展。

[1]劉琳娜，高森，吳帥，楊華，馮立嶺，史辛琳．泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)應(yīng)用.

[2]涂吉祥,張釗,彭虹茗.車網(wǎng)相連效率升——重慶合川供電用車改革融入泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)[J].中國電業(yè),2019(04):50-51.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版．

何花，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，