基于物聯(lián)網(wǎng)的新型臺區(qū)解決方案研究與探討

周榮樂 楊帥 唐君明

摘要：近年來行業(yè)一直關(guān)注并持續(xù)開展配電臺區(qū)智能化建設(shè)工作，主要可分為初級建設(shè)階段、初步智能化階段和當(dāng)前以臺區(qū)智能融合終端為核心的全面智能化建設(shè)階段。率先開展配電臺區(qū)的數(shù)字化建設(shè)，既是提升居民供電可靠性的迫切需求，也與行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線適應(yīng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與低壓自動(dòng)化深度融合構(gòu)建新型智能臺區(qū)，為下一步臺區(qū)的建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)方式創(chuàng)新賦能，構(gòu)建具有設(shè)備廣泛互聯(lián)、狀態(tài)全面感知、應(yīng)用靈活迭代、決策快速智能、能力開放共享和運(yùn)維高效便捷六大特征的智能臺區(qū)。

關(guān)鍵詞：新型智能臺區(qū);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);低壓自動(dòng)化;智能融合終端

引言

作為配網(wǎng)的最后一公里，當(dāng)前的臺區(qū)受制于低壓電網(wǎng)的復(fù)雜性以及電網(wǎng)建設(shè)兩頭薄弱的現(xiàn)狀，存在以下諸多困難[1]，主要包括：

（1）臺區(qū)設(shè)備類型和數(shù)量多，管理與維護(hù)工作量大，現(xiàn)有運(yùn)維人員體系難以支撐數(shù)量不斷增長的設(shè)備運(yùn)維工作;

（2）低壓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同區(qū)域臺區(qū)運(yùn)行情況具有各自特點(diǎn)，傳統(tǒng)建設(shè)模式不適用智能臺區(qū)建設(shè)的整體規(guī)劃與快速建設(shè);

（3）當(dāng)前配電臺區(qū)缺乏實(shí)時(shí)的全面監(jiān)測，并且數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，營配數(shù)據(jù)未貫通，發(fā)生用電故障后，搶修人員獲取故障時(shí)間滯后并且難以快速確定故障區(qū)段，直接導(dǎo)致停電時(shí)間長;

（4）分布式光伏與電動(dòng)汽車充電樁接入數(shù)量不斷增加，缺乏監(jiān)測與有序管控，對當(dāng)前配電臺區(qū)正常運(yùn)行造成帶來較大沖擊[2]。

本文主要是對以上臺區(qū)現(xiàn)存問題進(jìn)行探討，并基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與融合終端對臺區(qū)智能化進(jìn)行研究。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的新型臺區(qū)解決方案

1.1建設(shè)思路

基于“云，管，邊，端”的配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)配電臺區(qū)的數(shù)據(jù)全采集、設(shè)備狀態(tài)全感知，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)的全景監(jiān)控、多業(yè)務(wù)功能承載[3]。

1.2整體解決方案

以臺區(qū)智能融合終端為核心，臺區(qū)智能管控模塊為支撐，基于邊端互聯(lián)與云邊協(xié)同技術(shù)，以配電臺區(qū)各類典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場景為單元開展實(shí)用化建設(shè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)區(qū)域智能自治。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能臺區(qū)建設(shè)以每個(gè)臺區(qū)為單元開展建設(shè)改造，包括配變側(cè)、線路側(cè)和用戶側(cè)。

臺區(qū)配置智能融合終端作為數(shù)據(jù)匯聚與邊緣計(jì)算中心，配變側(cè)低壓出線、用戶側(cè)低壓分支箱和電表箱配置低壓智能斷路器或智能感知終端，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電氣量采集和監(jiān)測。分布式光伏控制器和電動(dòng)汽車充電樁配置物聯(lián)網(wǎng)通信單元，實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與通過HPLC通信方式接入臺區(qū)智能融合終端。

1.3 核心設(shè)備

（1）臺區(qū)智能融合終端

遵循“硬件平臺化、軟件APP化”原則，采用分布式邊緣計(jì)算架構(gòu)，基于通用硬件資源平臺，通過APP以軟件定義方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能，以虛擬化容器技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與驅(qū)動(dòng)、容器與容器之間的安全，支持業(yè)務(wù)快速部署及便捷擴(kuò)展，支撐中低壓配電網(wǎng)一體化信息采集，本地分析，本地決斷，快速響應(yīng)[4]。

（2）臺區(qū)智能管控模塊軟件架構(gòu)

系統(tǒng)應(yīng)用功能主要包括低壓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、低壓圖形/模型管理、低壓數(shù)據(jù)采集處理、低壓故障研判、低壓拓?fù)渥詣?dòng)識別自動(dòng)成圖、電能質(zhì)量監(jiān)測分析等功能。

1.4 主要功能

（1）拓?fù)渥詣?dòng)成圖

就地生成以低壓開關(guān)為節(jié)點(diǎn)的臺區(qū)拓?fù)潢P(guān)系，包括臺區(qū)歸屬、相別歸屬、層級系并上送云主站，解決低壓線路圖模不清和更新不及時(shí)的問題，支撐運(yùn)檢基礎(chǔ)業(yè)務(wù)開展、實(shí)現(xiàn)拓?fù)渚?xì)化、可視化管理。

（2）營配數(shù)據(jù)貫通

臺區(qū)智能融合終端具備傳統(tǒng)配變終端、I型集中器、臺區(qū)總表功能，直采電表信息數(shù)據(jù)，并向后臺相應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)主動(dòng)上送，解決營配數(shù)據(jù)之間壁壘、有效提升數(shù)據(jù)價(jià)值。

（3）故障綜合研判與主動(dòng)式搶修

基于全景感知、拓?fù)涑蓤D、智能分析管控、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對臺區(qū)故障的快速就地定位、停電快速告知和臺區(qū)快速復(fù)電。其主要實(shí)現(xiàn)方式為停電發(fā)生后，臺區(qū)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)感知設(shè)備上送信息，智能融合終端本地研判故障區(qū)段，并快速上送臺區(qū)智能管控模塊，系統(tǒng)快速推圖告知;同時(shí)通過供服系統(tǒng)向客戶主動(dòng)推送故障及搶修狀況，通過搶修平臺實(shí)現(xiàn)快速主動(dòng)搶修。

（4）分段分相線損分析

基于基于臺區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析出臺區(qū)側(cè)任意相、任意區(qū)段的小時(shí)級線損和總線損占比，線損異常主動(dòng)上報(bào)，解決無法對線損精準(zhǔn)定位和分析的難題，支撐線損治理、竊電核查等工作。

（5）智能臺區(qū)管控平臺功能

a）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測：系統(tǒng)通過對配電臺區(qū)高低壓設(shè)備電壓、電流、電量等信息實(shí)時(shí)監(jiān)視，實(shí)時(shí)監(jiān)視配電室高低壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。并提供設(shè)備狀態(tài)信息變化及異常信息告警提示。監(jiān)控范圍覆蓋配電室、分接箱、表箱;

b）設(shè)備環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測：系統(tǒng)支持配電站房、配電電纜、架空線路、配電開關(guān)、配電變壓器等設(shè)備運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視，支持配用電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢和設(shè)備狀態(tài)感知，為配電設(shè)備的綜合評價(jià)及輔助決策提供數(shù)據(jù)支撐;

c）臺區(qū)綜合狀態(tài)分析評價(jià)。系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過對各個(gè)配變的歷史負(fù)荷信息、故障信息、缺陷信息、重過載信息、電能質(zhì)量異常信息進(jìn)行綜合分析，并對配變的健康狀態(tài)進(jìn)行評估，對配變的改造提供輔助決策依據(jù);

d）綜合能源接入監(jiān)測：系統(tǒng)支持分析分布式電源對低壓臺區(qū)供電質(zhì)量、供電能力的影響并提煉影響規(guī)律，同時(shí)支持制定臺區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車充電管理策略，根據(jù)用電習(xí)慣減少電網(wǎng)與充電負(fù)荷沖突，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車有序充電管理。

2 經(jīng)濟(jì)效益

臺區(qū)拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)識別，降低人工排查與圖模維護(hù)工作量;設(shè)備即插即用，無需調(diào)試，顯著節(jié)約人力成本與建設(shè)時(shí)間;臺區(qū)可擴(kuò)容量實(shí)時(shí)監(jiān)測分析，保障臺區(qū)配變安全穩(wěn)定運(yùn)行，相比采用傳統(tǒng)建設(shè)模式來開展智能臺區(qū)建設(shè)，復(fù)雜的圖模繪制與維護(hù)、大量的低壓設(shè)備調(diào)試需要大量的人力與時(shí)間來支撐，而通過智能化自動(dòng)化的系統(tǒng)方案可顯著降低建設(shè)工時(shí)和人力，依照測算，投入工時(shí)下降80%，人力縮減60%。

3 結(jié)語

以智能融合終端的實(shí)用化應(yīng)用提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的新型臺區(qū)解決方案，可有效解決目前臺區(qū)遇到的經(jīng)濟(jì)與管理問題，同時(shí)也具備分布式能源智能接入管控能力，全面支撐配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻(xiàn)

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[3]孫浩洋，張冀川，王鵬，林佳穎，郭屾，陳蕾，面向配電物聯(lián)