淺談泛在電力物聯網在智能配電系統應用
更新時間：2021-12-24
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淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：泛在電力物聯網是電力能源系統中新興的綜合性技術，其將物聯網技術、人工智能技術、大數據技術等等先進技術融合在一起，有效提升配電系統的智能效率和供電能力，滿足城市發展對電力能源的需求。本文將以敘述泛在電力物聯網各項關鍵技術為主要內容，結
合實際技術內容和智能配電系統需求內容，對泛在電力物聯網在智能配電系統中的應用進行分析，提升和改善智能配電系統的工作質量和效率。
關鍵詞：泛在電力物聯網；智能；配電系統；應用
0前言
配電網在電力能源系統中占有著重要地位，其運行的質量和效率直接決定著中對電力能源的運輸情況，則面對城市發展和居民生活對電力能源運輸的更高標準要求，配電網系統需要進一步提升和優化，進而泛在電力物聯網開始逐漸在智能配電系統中應用，彌補配電網運行中存在漏洞與問題，將各類先進技術不斷引入，降低物力人力大量消耗同時，維護配電網系統和設備的使用，保障能源使用者。
1 泛在電力物聯網在智能配電系統中的關鍵技術
1.1 感知層技術
感知層技術是泛在電力物聯網中基礎也是重要的技術之一，能夠利用各類相關設備對能源使用情況進行及時反饋，使得配電網系統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運行紊亂；此外，其還能評估系統各個環節運行風險情況，靈活調動電力能源運行和轉換狀態，降低配電系統出現突發故障的概率。
1.2 平臺層技術
雖然感知層技術能夠將大量數據信息通過感知層技術中設備上傳，但是這些數據信息中并不是都具有意義，則平臺層技術便會先對數據進行分類和篩選，將有用信息數據挑選出來，再按照數據信息內容進行不同核算加工，形成具體的表格或者圖像，利用相關設備傳送到各個相應部門以及大數據中，方便技術人員和能源客戶端進行數據查詢。
1.3 網絡層技術
網絡層技術所涵蓋的范圍廣、涉及的技術先進，包括無線技術、5G 技術等等，不僅是因為其關系著各個能源客戶端同配電網系統核心信息數據交流，還影響各個關鍵技術之間的數據交流和傳遞，以便及時對配電網系統運行進行及時調整。
1.4 應用層技術
固定指令需要依靠應用層技術來實施，技術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中相應部分進行運行，而二則是智能配電系統結束能源配電后，對系統、設備和客戶端進行技術優化，并同感知層技術進行相關數據信息傳遞，優化智能配電系統的技術水平。
2.泛在電力物聯網在智能配電系統應用內容
2.1 配電網的監控和評估
配電網流程與環節眾多，一旦出現微小問題就會造成運行中心出現故障，因此，在泛在電力物聯網應用利用跟蹤和采集設備，周期性對系統運行數據進行采集，進行安全風險數據評估，一旦出現問題或者漏洞，及時采取解決措施，并記錄在案，實時跟進后續系統運作情況，對解決措施不當之處進行修改，維護配電網的正常運行。
2.2 綜合能源運行協調
智能配電系統規模巨大，所涉及的設備、系統數據眾多，傳統運行模式無法支撐其進一步發展和拓展，則泛在電力物聯網就可以在不影響智能配電網運行的提前下，優化系統運行結構，將不必要的流程和環節省去，綜合四項關鍵技術內容，加強能源客戶端同系統中心之間的信息數據交換，確保配電網系統內部能源的綜合利用，促進其可持續性發展。
2.3 用戶個性化服務
泛在電力物聯網在智能配電系統應用中的就是用戶個性化服務，利用先進技術設備和人工智能等，在電力能源客戶端建立一整套的迷你系統，自動對客戶端能源使用情況和配電系統運輸電力情況進行數據采集和分析，對存在問題和漏洞之處，自行建立優化方案并向配電系統中心傳輸，形成固定指令以便應用平臺進行對電力能源配送的調整，為能源使用者創造更好的能源使用環境。
3 泛在電力物聯網關鍵技術展望
3.1 智能傳感及智能終端技術
作為泛在電力物聯網發展的基礎和關鍵的一環，高精度、含多維特征參量的智能感知技術及狀態信息全局智能化終端及其布局技術是發展電力物聯網*的一環。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據的有效性。發輸變配用等各類電力系統設備，長期處在復雜多變的運行環境，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定運行產生影響。因此，泛在電力物聯網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，為了提高系統數據處理分析的效率，智能化傳感裝置應具備設備狀態可靠性評估的能力，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。對于系統層面的智能化感知技術，不僅需要研究基于電力線的電網狀態傳感技術，而且需要研究電力設備狀態參量建模、數據聚合與故障診斷定位技術，并制定適應不同電氣設備需求的智能傳感器標準，發展適用于各種工況下的能源電力智能傳感器群。發展能源信息感知技術不僅僅需要發展傳感器設備，還需要構建智能化終端，保證智能化終端的即插即用及業務終端統一管理及配置。
3.2 能源信息物理系統融合技術
為構建泛在電力物聯網，需將電力網與設備物聯網有機融合，從而實現系統一體化仿真。如何設計信息物理系統融合的架構是其中關鍵技術之一。現階段不僅缺少融合的技術標準體系，也缺少面向能源互聯網的信息物理系統融合模型與仿真方法。電信息與物聯網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，實現面向信息流、業務流和能源流深度融合的聯合仿真。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，量化評估多能節點、線路。
4 安科瑞變電所電力運維云平臺
4.1云平臺架構
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一接入變電所現場的邊緣計算網關，經邊緣計算網關將數據封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動；實現用戶側變配電所的24小時無人值守，監測各配電回路運行狀態，即時定位故障，降低風險。通過手機APP下發運維任務到zhi定人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程。將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯網的政策，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網口接口；
故障錄波功能：保護動作時觸發錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數據；
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、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/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；
人體感應及柜內照明、已帶電語音播報；
分合閘、遠方就地、儲能轉換開關；
分合閘回路完好指示/電壓測量；
預分預合閃光指示；
斷路器分合次數統計；
RS485串行通訊接口；
開關柜節點無線測溫；
全電參量測量。
應用
35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環網柜。
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協議實現組網功能；
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、頻率、需量；
電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能；
電能質量監測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰系數、電話波峰因子、電流K系數測量；
輸入輸出：2路開關量輸出（選配MD82模塊可擴至8路）；
及2路開關量輸入（選配MD82模塊可擴至26路），開關量輸出；
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聯報警內容；
SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數據定時存儲，波形存儲等功能。
應用
適用于電力系統、工礦企業、公用設施、智能大廈等需要電力監控的場合。
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計、總正反向無功電能統計；
準確級精度：有功0.5S；
電流信號接入：直接接入10（80)A 經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通訊協議。
應用
適用于政府和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業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計、總正反向無功電能統計；
電能質量：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；
電流信號規格：100A輸入 ，經互感器輸入，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測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運維、環保監管等在線監測類平臺中。
ARCM300系列電氣火災監控儀表
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、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；
開關量：1路繼電器輸出、4路開關量輸入；
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、消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。 
ANET智能網關
功能
數據采集（支持串口、以太網，只需配置即可兼容支持標準電力規約的各類儀表）；
數據上傳（支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數據）；
邊緣計算（靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、斷點續傳、數據加密、4G路由）；
遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監視）。
應用
泛在電力物聯網、能耗系統平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統、運維系統平臺、電力監控平臺、能源綜合管理平臺。
4.6云平臺現場應用圖片 
4.7平臺價值
為電力運維企業提供線上運維服務平臺，實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動。
將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度；
響應泛在電力物聯網的政策，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
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5結語
新時代經濟市場發展提前下，泛在電力物聯網存在的綜合性，成為優化配電網系統的必然選擇，電力能源企業除了結合自身科技水平，不斷對關鍵技術進行提升和維護，還要不斷加強泛在電力物聯網在智能配電系統中的各項應用內容，系統化和科學化對智能配電網進行管理，維護其正常運行狀態，為居民生活提供更加穩定和更加安全的電力能源，促進配電系統在未來進一步發展。
參考文獻：
[1]劉琳娜，高森，吳帥，楊華，馮立嶺，史辛琳．泛在電力物聯網在智能配電系統應用.
[2]涂吉祥,張釗,彭虹茗.車網相連效率升——重慶合川供電用車改革融入泛在電力物聯網建設[J].中國電業,2019(04):50-51.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版．
作者簡介：
淮亞利，女，現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品的研發與應用
