浅谈电力物联网在智能配电系统应用

摘要：泛在电力物联网是电力能源系统中新兴的综合性技术，其将物联网技术、人工智能技术、大数据技术等等先进技术融合在一起，有效提升配电系统的智能效率和供电能力，满足城市发展对电力能源的需求。本文将以叙述泛在电力物联网各项关键技术为主要内容，结
合实际技术内容和智能配电系统需求内容，对泛在电力物联网在智能配电系统中的应用进行分析，提升和改善智能配电系统的工作质量和效率。
关键词：泛在电力物联网；智能；配电系统；应用
0前言
      配电网在电力能源系统中占有着重要地位，其运行的质量和效率直接决定着供电系统中对电力能源的运输情况，则面对城市发展和居民生活对电力能源运输的更高标准要求，配电网系统需要进一步提升和优化，进而泛在电力物联网开始逐渐在智能配电系统中应用，弥补配电网运行中存在漏洞与问题，将各类先进技术不断引入，降低物力人力大量消耗同时，维护配电网系统和设备的使用，保障能源使用者。
1 泛在电力物联网在智能配电系统中的关键技术
1.1  感知层技术
      感知层技术是泛在电力物联网中基础也是重要的技术之一，能够利用各类相关设备对能源使用情况进行及时反馈，使得配电网系统控制中心能源大程度的对程运行情况进行掌握，避免由于外界因素干扰使得系统运行紊乱；此外，其还能评估系统各个环节运行风险情况，灵活调动电力能源运行和转换状态，降低配电系统出现突发故障的概率。
1.2 平台层技术
      虽然感知层技术能够将大量数据信息通过感知层技术中设备上传，但是这些数据信息中并不是都具有意义，则平台层技术便会先对数据进行分类和筛选，将有用信息数据挑选出来，再按照数据信息内容进行不同核算加工，形成具体的表格或者图像，利用相关设备传送到各个相应部门以及大数据中，方便技术人员和能源客户端进行数据查询。
1.3 网络层技术
      网络层技术所涵盖的范围广、涉及的技术先进，包括无线技术、5G 技术等等，不仅是因为其关系着各个能源客户端同配电网系统核心信息数据交流，还影响各个关键技术之间的数据交流和传递，以便及时对配电网系统运行进行及时调整。
1.4 应用层技术
      固定指令需要依靠应用层技术来实施，技术在运行过程中一般分为两种途径，一则是按照固定指令对智能配电系统中相应部分进行运行，而二则是智能配电系统结束能源配电后，对系统、设备和客户端进行技术优化，并同感知层技术进行相关数据信息传递，优化智能配电系统的技术水平。
2.泛在电力物联网在智能配电系统应用内容
2.1 配电网的监控和评估
      配电网流程与环节众多，一旦出现微小问题就会造成运行中心出现故障，因此，在泛在电力物联网应用利用跟踪和采集设备，周期性对系统运行数据进行采集，进行安全风险数据评估，一旦出现问题或者漏洞，及时采取解决措施，并记录在案，实时跟进后续系统运作情况，对解决措施不当之处进行修改，维护配电网的正常运行。
2.2 综合能源运行协调
      智能配电系统规模巨大，所涉及的设备、系统数据众多，传统运行模式无法支撑其进一步发展和拓展，则泛在电力物联网就可以在不影响智能配电网运行的提前下，优化系统运行结构，将不必要的流程和环节省去，综合四项关键技术内容，加强能源客户端同系统中心之间的信息数据交换，确保配电网系统内部能源的综合利用，促进其可持续性发展。
2.3 用户个性化服务
      泛在电力物联网在智能配电系统应用中的就是用户个性化服务，利用先进技术设备和人工智能等，在电力能源客户端建立一整套的迷你系统，自动对客户端能源使用情况和配电系统运输电力情况进行数据采集和分析，对存在问题和漏洞之处，自行建立优化方案并向配电系统中心传输，形成固定指令以便应用平台进行对电力能源配送的调整，为能源使用者创造更好的能源使用环境。
3 泛在电力物联网关键技术展望
3.1 智能传感及智能终端技术
      作为泛在电力物联网发展的基础和关键的一环，高精度、含多维特征参量的智能感知技术及状态信息全局智能化终端及其布局技术是发展电力物联网不可或缺的一环。对于电力设备层智能化传感装置，首先要保证电力设备复杂工况下多维特征参量数据的有效性。发输变配用等各类电力系统设备，长期处在复杂多变的运行环境，以变压器为例，温湿度、电磁场、压力、气体、水分等信息都会对变压器的可靠稳定运行产生影响。因此，泛在电力物联网中智能化传感装置面对复杂的电力设备工况应保证多维特征参量（光学、电磁、声学信号）传感采集的精度，保证感知信息的可靠性。同时，为了提高系统数据处理分析的效率，智能化传感装置应具备设备状态可靠性评估的能力，将智能传感器件与电气设备本体的一体化融合设计理念不失为一种更为有效的解决方案。对于系统层面的智能化感知技术，不仅需要研究基于电力线的电网状态传感技术，而且需要研究电力设备状态参量建模、数据聚合与故障诊断定位技术，并制定适应不同电气设备需求的智能传感器标准，发展适用于各种工况下的能源电力智能传感器群。发展能源信息感知技术不仅仅需要发展传感器设备，还需要构建智能化终端，保证智能化终端的即插即用及业务终端统一管理及配置。
3.2 能源信息物理系统融合技术
      为构建泛在电力物联网，需将电力网与设备物联网有机融合，从而实现系统一体化仿真。如何设计信息物理系统融合的架构是其中关键技术之一。现阶段不仅缺少融合的技术标准体系，也缺少面向能源互联网的信息物理系统融合模型与仿真方法。电信息与物联网信息不仅仅需要相互交互，更需要将两者信息融为整体，建立综合性仿真模型及实验平台，实现面向信息流、业务流和能源流深度融合的联合仿真。在综合考虑能源供给不确定性的基础上，研究全范围能源期望交互能力，量化评估多能节点、线路。
4 安科瑞变电所电力运维云平台
4.1云平台架构

 
4.2云平台概述
      我司的运维平台综合运用综合保护装置、多功能电力仪表、母排及线缆测温装置、 变压器温控仪、视频摄像头、水浸烟雾、温湿度、门磁等多种传感器统一接入变电所现场的边缘计算网关，经边缘计算网关将数据封装、压缩、加密后上传至云平台。实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排，线上线下联动；实现用户侧变配电所的24小时无人值守，监测各配电回路运行状态，即时定位故障，降低风险。通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程。将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理，提高运维效率、提高故障响应速度，即时发现运行缺陷并做消缺处理。为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核；响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备。
4.3云平台功能


 

 


 

 


　
 
4.4云平台配置方案

 
4.5产品介绍
      AM5SE系列微机综合保护装置
      功能
      保护功能：主变差动保护功能、主变后备保护、三段式过流带方向带电压闭锁、三段式过流、零序电流保护、过电压；
      低电压保护、大功率电机保护、高压电动机综合保护、PT并列功能、非电量保护、并网逆功率保护、检同期功能；
      测量功能：保护电流、测量电流、零序电流、母线电压、零序电压4-20MA输出、直流测量；
      通讯功能：提供RS485通讯接口，RS232维护接口，IRIG-B对时接口、USB升级接口，RJ45网口接口；
      故障录波功能：保护动作时触发录波，可以记录故障前8个周波后四个周波的数据；
      控制回路：自带操作回路，防跳功能；
      GPS校时功能：提供时钟同步接口，接收GPS校时信号。
       应用
      35kV及以下电压等级的变配电站及设备的保护测控功能，至少包括35kV进线/主变压器（一般容量2000kVA以上）/PT/母联、10kV进线/馈线/配电变压器（一般容量2000kVA以下）/高压电动机/高压电容器/母联/PT等设备的保护和自动控制功能。

      ASD300系列智能操控装置
      功能
      一次动态模拟图指示及自检带电显示、闭锁及自检；
      核相、强制加热、强制照明；
      语音防误提示；
      人体感应及柜内照明、已带电语音播报；
      分合闸、远方就地、储能转换开关；
      分合闸回路完好指示/电压测量；
      预分预合闪光指示；
      断路器分合次数统计；
      RS485串行通讯接口；
      开关柜节点无线测温；
      全电参量测量。
      应用
      35KV高压及以下中置柜，手车柜，环网柜。
 

 
      ARTM-Pn无线测温装置
      功能
      接收60个ATE100/200/300/400；
      3U3I电参量测量；
      实时测温功能；
      RS485通讯接口，通过标准的MODBUS RTU协议实现组网功能；
      具备自检功能；
      超温、高温、相间温差报警、温度突变量告警功能。
      应用
      变电站、配电室、箱变等。
 

 
 
 
 
 
      APM810系列多功能电力仪表
      功能
      准确度等级：有功电能0.5S级，无功电能2级；
      测量功能：三相电压、三相电流、分相及总有功功率、分相及总无功功率、分相及总视在功率、分相及总功率因数、频率、需量；
      电能计量：分相及总双向电能、四象限无功电能；
      电能质量监测：2-63次分次谐波、总（奇、偶）谐波测量、电压波峰系数、电话波峰因子、电流K系数测量；
      输入输出：2路开关量输出（选配MD82模块可扩至8路）；
      及2路开关量输入（选配MD82模块可扩至26路），开关量输出；
      可配置为报警输出或远程遥控，DO用作报警输出时可自由关联报警内容；
      SD卡存储功能：用于电参量、电能、谐波等数据定时存储，波形存储等功能。
      应用
      适用于电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦等需要电力监控的场合。
 

 
 
 
      DTSD1352导轨式电能表
      功能
      测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
      准确级精度：有功0.5S；
      电流信号接入：直接接入10（80)A 经CT接入1（6）A；
      电压信号：100V 380V；
      通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通讯协议。
      应用
      适用于政府机关和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。

      ADW300无线智能仪表
      功能
      测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
      电能质量：电压、电流不平衡度，电压、电流总谐波及2-31分次谐波；
      需量：电流、功率需量及实时电流，功率需量；
      准确级精度：0.5s级 ADW300外置互感器型1级；
      电流信号规格：100A输入 ，经互感器输入，二次互感接入；
      通讯方式：RS485、 LORA无线通讯、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯。
      应用
      ADW300方便用户进行用电监测、集抄和管理，可灵活安装在配电箱中，可用于电力运维、环保监管等在线监测类平台中。

 
      ARCM300系列电气火灾监控仪表
      功能
      测量：单回路剩余电流、4路温度、电压、电流、功率、频率、功率因数、视在电能、四象限电能；
      保护：剩余电流、温度、过流等；
      报警：声光报警，支持消音、复位操作；
      开关量：1路继电器输出、4路开关量输入；
      通讯方式：RS485、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯。
      应用
      适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
                        
 
      ANET智能网关
      功能
      数据采集（支持串口、以太网，只需配置即可兼容支持标准电力规约的各类仪表）；
      数据上传（支持往上海分类分项能耗平台、宁夏电力需求侧平台、江苏电力运维平台、浙江电力运维平台上传数据）；
      边缘计算（灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、断点续传、数据加密、4G路由）；
      远程管理（远程配置、远程升级、远程监视）。
      应用
      泛在电力物联网、能耗系统平台、电力需求侧管理平台、第三方云平台、预付费系统、运维系统平台、电力监控平台、能源综合管理平台。

 
4.6云平台现场应用图片  
  
 
              
4.7平台价值
      为电力运维企业提供线上运维服务平台，实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排，线上线下联动。
      将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理，提高运维效率、提高故障响应速度；
      响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备；
      为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核。
4.8访问方式

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5结语
      新时代经济市场发展提前下，泛在电力物联网存在的综合性，成为优化配电网系统的必然选择，电力能源企业除了结合自身科技水平，不断对关键技术进行提升和维护，还要不断加强泛在电力物联网在智能配电系统中的各项应用内容，系统化和科学化对智能配电网进行管理，维护其正常运行状态，为居民生活提供更加稳定和更加安全的电力能源，促进配电系统在未来进一步发展。
参考文献：
[1]刘琳娜，高森，吴帅，杨华，冯立岭，史辛琳．泛在电力物联网在智能配电系统应用.
[2]涂吉祥,张钊,彭虹茗.车网相连效率升——重庆合川供电用车改革融入泛在电力物联网建设[J].中国电业,2019(04):50-51.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版．
作者简介：
陈芳芳，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司。主要从事智能电力电容器产品的研发与应用