淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)應用

張娟

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)各項關(guān)鍵技術(shù)為主要內(nèi)容，結(jié)合實際技術(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)中的應用進行分析，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)中對電力能源的運輸情況，則面對城市發(fā)展和居民生活對電力能源運輸?shù)母邩藴室?，配電網(wǎng)系統(tǒng)需要進一步提升和優(yōu)化，進而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)開始逐漸在智能配電系統(tǒng)中應用，彌補配電網(wǎng)運行中存在漏洞與問題，將各類先進技術(shù)不斷引入，降低物力人力大量消耗同時，維護配電網(wǎng)系統(tǒng)和設備的使用，保障能源使用者。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1  感知層技術(shù)

      感知層技術(shù)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中基礎也是重要的技術(shù)之一，能夠利用各類相關(guān)設備對能源使用情況進行及時反饋，使得配電網(wǎng)系統(tǒng)控制中心能源大程度的對程運行情況進行掌握，避免由于外界因素干擾使得系統(tǒng)運行紊亂；此外，其還能評估系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)運行風險情況，靈活調(diào)動電力能源運行和轉(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)容進行不同核算加工，形成具體的表格或者圖像，利用相關(guān)設備傳送到各個相應部門以及大數(shù)據(jù)中，方便技術(shù)人員和能源客戶端進行數(shù)據(jù)查詢。

1.3 網(wǎng)絡層技術(shù)

      網(wǎng)絡層技術(shù)所涵蓋的范圍廣、涉及的技術(shù)先進，包括無線技術(shù)、5G 技術(shù)等等，不僅是因為其關(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)運行進行及時調(diào)整。

1.4 應用層技術(shù)

      固定指令需要依靠應用層技術(shù)來實施，技術(shù)在運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)中相應部分進行運行，而二則是智能配電系統(tǒng)結(jié)束能源配電后，對系統(tǒng)、設備和客戶端進行技術(shù)優(yōu)化，并同感知層技術(shù)進行相關(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.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)應用內(nèi)容

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行中心出現(xiàn)故障，因此，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用利用跟蹤和采集設備，周期性對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行采集，進行**風險數(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，實時跟進后續(xù)系統(tǒng)運作情況，對解決措施不當之處進行修改，維護配電網(wǎng)的正常運行。

2.2 綜合能源運行協(xié)調(diào)

      智能配電系統(tǒng)規(guī)模巨大，所涉及的設備、系統(tǒng)數(shù)據(jù)眾多，傳統(tǒng)運行模式無法支撐其進一步發(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)運行的提前下，優(yōu)化系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)，將不必要的流程和環(huán)節(jié)省去，綜合四項關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，加強能源客戶端同系統(tǒng)中心之間的信息數(shù)據(jù)交換，確保配電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部能源的綜合利用，促進其可持續(xù)性發(fā)展。

2.3 用戶個性化服務

      泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)應用中的就是用戶個性化服務，利用先進技術(shù)設備和人工智能等，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)運輸電力情況進行數(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)中心傳輸，形成固定指令以便應用平臺進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 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展望

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)不可或缺的一環(huán)。對于電力設備層智能化傳感裝置，首先要保證電力設備復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)設備，長期處在復雜多變的運行環(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雜的電力設備工況應保證多維特征參量（光學、電磁、聲學信號）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，智能化傳感裝置應具備設備狀態(tài)可靠性評估的能力，將智能傳感器件與電氣設備本體的一體化融合設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)，并制定適應不同電氣設備需求的智能傳感器標準，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)與設備物聯(lián)網(wǎng)有機融合，從而實現(xiàn)系統(tǒng)一體化仿真。如何設計信息物理系統(tǒng)融合的架構(gòu)是其中關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)階段不僅缺少融合的技術(shù)標準體系，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驗平臺，實現(xiàn)面向信息流、業(yè)務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上，研究全范圍能源期望交互能力，量化評估多能節(jié)點、線路。

4 安科瑞變電所電力運維云平臺

4.1云平臺架構(gòu)

 

4.2云平臺概述

      我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、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。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動；實現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守，監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障，降低風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到指定人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備。

4.3云平臺功能

 

 

 

 

 

4.4云平臺配置方案

 

4.5產(chǎn)品介紹

      AM5SE系列微機綜合保護裝置

      功能

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

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

      測量功能：保護電流、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。

       應用

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

      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、強制加熱、強制照明；

      語音防誤提示；

      人體感應及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報；

      分合閘、遠方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)；

      分合閘回路完好指示/電壓測量；

      預分預合閃光指示；

      斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計；

      RS485串行通訊接口；

      開關(guān)柜節(jié)點無線測溫；

      全電參量測量。

      應用

      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；

      實時測溫功能；

      RS485通訊接口，通過標準的MODBUS RTU協(xié)議實現(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。

      應用

      變電站、配電室、箱變等。

 

 

 

 

 

 

      APM810系列多功能電力儀表

      功能

      準確度等級：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模塊可擴至8路）；

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

      可配置為報警輸出或遠程遙控，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。

      應用

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

 

 

 

 

      DTSD1352導軌式電能表

      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。

      應用

      適用于政府機關(guān)和大型公建中對電能的分項計量，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、功率需量及實時電流，功率需量；

      準確級精度：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。

      應用

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

 

      ARCM300系列電氣火災監(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：剩余電流、溫度、過流等；

      報警：聲光報警，支持消音、復位操作；

      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準電力規(guī)約的各類儀表）；

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

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

      遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視）。

      應用

      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、預付費系統(tǒng)、運維系統(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)場應用圖片  

  

 

              

4.7平臺價值

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

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

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

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

4.8訪問方式

微信掃碼下載                       網(wǎng)頁版：www.acrelcloud.cn

 

5結(jié)語

      新時代經(jīng)濟市場發(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)進行提升和維護，還要不斷加強泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統(tǒng)中的各項應用內(nèi)容，系統(tǒng)化和科學化對智能配電網(wǎng)進行管理，維護其正常運行狀態(tài)，為居民生活提供更加穩(wěn)定和更加**的電力能源，促進配電系統(tǒng)在未來進一步發(fā)展。

參考文獻：

[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[J].中國電業(yè),2019(04):50-51.

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

作者簡介：

張娟，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)與應用，