韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能運維系統比傳統的電網(wǎng)更具優(yōu)勢，可實(shí)現信息獲取、數據集成、狀態(tài)感知及差異化運維等功能，為電力系統的安全運行提供有力保障。探討了電力物聯(lián)網(wǎng)的理論基礎及主要框架，分析了配電系統的智能運行與維護技術(shù)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢構建了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能配電網(wǎng)管理系統，可實(shí)時(shí)監控配電網(wǎng)，有效解決了存在的問(wèn)題，保障配電網(wǎng)的安全可靠。

關(guān)鍵詞：配電系統；電力物聯(lián)網(wǎng)；智能運行；維護技術(shù)

0引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)旨在構建一個(gè)能夠實(shí)現電力用戶(hù)、發(fā)電企業(yè)及供應商之間溝通的網(wǎng)絡(luò )，對電力市場(chǎng)進(jìn)行監控，從而提升工作效率及競爭力?；谶@一理念，電力物聯(lián)網(wǎng)注重將“能量流"“信息量"“業(yè)務(wù)流"有機結合在一起，為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)、準確的數據，提高企業(yè)配網(wǎng)發(fā)展的科學(xué)性及配網(wǎng)系統的安全性及穩定性。為實(shí)現配電網(wǎng)的穩定發(fā)展，需不斷完善智能化運行及維護管理技術(shù)，大大降低系統風(fēng)險，保障電力安全，實(shí)現可靠供應。

1電力物聯(lián)網(wǎng)的體系架構

1.1感知層

電力物聯(lián)網(wǎng)中，感知層承擔著(zhù)神經(jīng)末梢的作用，可對系統的運行狀況進(jìn)行感知，對系統出現的意外情況做出預警。通過(guò)配電系統的智能化，將變壓器、電表等各類(lèi)終端設備納入到感知層，通過(guò)對感知層的風(fēng)險評價(jià)，進(jìn)一步提高智能配電網(wǎng)的抗風(fēng)險能力。下圖為電力物聯(lián)網(wǎng)的多級結構，可滿(mǎn)足不同的應用需求。

1.2網(wǎng)絡(luò )層

網(wǎng)絡(luò )層在電力物聯(lián)網(wǎng)中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，可確保網(wǎng)絡(luò )的穩定性及可靠性，主要分為兩種類(lèi)型:內部專(zhuān)網(wǎng)和外部互聯(lián)網(wǎng)。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，通信方式發(fā)生了巨大的變化，這將直接影響系統的整體性能。電力線(xiàn)載波與230MHz無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)已被廣泛應用于電力通信領(lǐng)域，改善了網(wǎng)絡(luò )性能。電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )層的安全管理至關(guān)重要，其不僅能夠防止入侵，還能確保整個(gè)智能配電系統的正常運行。為有效減少智能配置系統中的互聯(lián)網(wǎng)攻擊風(fēng)險，需采用多種不同的通信協(xié)議。

1.3平臺層

物聯(lián)網(wǎng)平臺層的強大功能令系統數據交互與融合變得更加容易，利用大數據存儲與分析技術(shù)可以更加地處理傳統能源生產(chǎn)模式下的碎片化信息存儲，消除信息孤島。借助在線(xiàn)信息平臺與云數據，實(shí)現對電網(wǎng)運行數據的實(shí)時(shí)收集與處理，確保電網(wǎng)的安全、、可靠，通過(guò)電力數據共享機制，更好地推進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展。

1.4應用層

應用層可實(shí)現多種業(yè)務(wù)，如為客戶(hù)提供能源服務(wù)、維護電力網(wǎng)絡(luò )及管理綜合能源系統等。在應用層的引導下，用戶(hù)可實(shí)時(shí)與智能配電系統進(jìn)行交互，獲得完整的系統數據信息。

2面向配用電系統的電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1感知層關(guān)鍵技術(shù)

感知層可確保系統獲取信息的準確性，實(shí)現快速響應?，F代化智能配電系統的感知層監控范圍越來(lái)越廣，監控數據的復雜性越來(lái)越高。應加強創(chuàng )新，滿(mǎn)足智能配電系統的多元需求，提高系統的運行效率及可靠性。在研發(fā)新型電力物聯(lián)網(wǎng)裝置時(shí)，應充分考慮尺寸、環(huán)境條件及電磁兼容性等因素，達到較佳效果，滿(mǎn)足電力行業(yè)的發(fā)展需求。為了更好地監控配電系統設備，需完善傳感器設置方案，按照空間正四面體傳感器節點(diǎn)部署思路，充分利用各種傳感器的優(yōu)勢，提高感知層的整體感知效果。

2.2網(wǎng)絡(luò )層關(guān)鍵技術(shù)

信息傳輸中有許多不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型，需要配電通信系統的支持。隨著(zhù)可用接口越來(lái)越多，泛在感知的信息量及數據的多樣性不斷攀升。開(kāi)發(fā)強大的路由策略來(lái)支持自組網(wǎng)已成為一種必然，需確保底層接入網(wǎng)的控制及狀態(tài)信息的及時(shí)傳遞。為了更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò )潛力，人們不斷探索新的技術(shù)手段，提出相應的算法，基于配網(wǎng)系統與通信系統之間的耦合關(guān)系提出拓撲勢方法，以實(shí)現系統間的協(xié)同規劃。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，需充分關(guān)注與其相關(guān)聯(lián)的信息安全風(fēng)險，實(shí)現安全訪(fǎng)問(wèn)及信息控制。而一系列技術(shù)的應用則是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵，主要方法包括數據加密、安全路由、身份認證及訪(fǎng)問(wèn)控制等。

2.3平臺層關(guān)鍵技術(shù)

平臺層處理的數據量十分龐大，呈現高冗余度、多樣化格式等特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)包括數據融合技術(shù)、數據存儲技術(shù)等，可加速對大規模系統數據進(jìn)行聚合及整理，實(shí)現數據的較大價(jià)值。在數據融合技術(shù)的支持下，配電系統數據信息可實(shí)現三個(gè)層次的有效整合，即數據層、特征層及決策層。此外，加權平均、聚類(lèi)分析及貝葉斯估計等多種融合方法也能夠發(fā)揮出一定的作用。NoSQL是一種廣泛應用于數據存儲領(lǐng)域的技術(shù)，包括BigTable、F1、Cosmos等大型數據存儲模型，可有效支持復雜的數據處理及分析。目前智能配電網(wǎng)的監控覆蓋面有限，需大力開(kāi)發(fā)平臺層的數據分析技術(shù)，以實(shí)現數據共享。

2.4應用層關(guān)鍵技術(shù)

在電力物聯(lián)網(wǎng)應用層中，態(tài)勢感知與主動(dòng)優(yōu)化運行是核心技術(shù)。態(tài)勢感知技術(shù)可及時(shí)發(fā)現并有效識別可能存在的安全隱患，對其采取必要的措施進(jìn)行處理?？蓪⒅悄芘渚W(wǎng)的態(tài)勢感知劃分為三個(gè)階段，即觀(guān)察、理解及預測，確保整個(gè)系統的較佳性能。采用主動(dòng)優(yōu)化運行技術(shù)可根據用戶(hù)需求實(shí)施合理的供電價(jià)格調整，更好地滿(mǎn)足用戶(hù)需求，有效提升用戶(hù)滿(mǎn)意度，提升電力企業(yè)經(jīng)濟效益，實(shí)現智能配電系統的可持續發(fā)展。

3電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統智能運行的應用

3.1配電網(wǎng)運行狀態(tài)在線(xiàn)監測與風(fēng)險評估

目前，配電網(wǎng)決策進(jìn)程中沒(méi)有獲得足夠的信息技術(shù)支持，因此當電力設備出現故障時(shí)進(jìn)行維修。新型負荷的出現令配電網(wǎng)的安全性及可靠性面臨著(zhù)更大的挑戰，電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為配電系統的智能運行提供保障，可即時(shí)檢視電力裝置的運作狀況，評估其對配電網(wǎng)的影響，排除可能存在的計時(shí)誤差風(fēng)險，豐富了在線(xiàn)檢測手段。在穩定的通信系統中，可通過(guò)站點(diǎn)來(lái)進(jìn)行不同的檢測，及時(shí)發(fā)現故障。還可對網(wǎng)絡(luò )安全風(fēng)險進(jìn)行評估，對配網(wǎng)運行歷史數據進(jìn)行提取分析，對現場(chǎng)風(fēng)險進(jìn)行實(shí)時(shí)評估，及時(shí)發(fā)現容易受到攻擊的系統，運用人工智能技術(shù)提升電力供應的穩定性。

3.2配電系統規劃與綜合能源協(xié)調運行

為了滿(mǎn)足人們的日常需求，需對電力、交通、供暖、燃氣等基礎設施進(jìn)行規劃建設。電力物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現對電力、氣力、水力、熱力等多種資源的有效管理，對其進(jìn)行有效分配及協(xié)調優(yōu)化，可為城市的可持續發(fā)展提供支撐。隨著(zhù)我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，各種不同類(lèi)型的能源日益融合，出現了大量的協(xié)同利用，提高智能配電網(wǎng)的靈活性及自主性是亟待解決的問(wèn)題。未來(lái)，配電網(wǎng)將與其他系統相結合，適應綜合能源的使用需求。在物聯(lián)網(wǎng)架構下，配電網(wǎng)具有較高的自主性，以其感知的各類(lèi)大數據為依據，構建高精度的綜合分布與預測模型，借助邊緣計算提高非平穩環(huán)境下配電網(wǎng)的靈活性。結合云計算技術(shù)對多種不同類(lèi)型的能量進(jìn)行分析，實(shí)現合理利用。通過(guò)對電力系統的大數據分析，建立一個(gè)的電力失控分布模型，更好地掌握電力系統運行狀況。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行計算，建立分布式電源及儲能系統，準確控制用戶(hù)負載。利用大數據處理技術(shù)對風(fēng)光機組進(jìn)行精細化分類(lèi)，更準確地調整配電網(wǎng)絡(luò )，獲取有效數據。

3.3用戶(hù)個(gè)性化用能服務(wù)

傳統的配電網(wǎng)中，用戶(hù)受電終端只能被動(dòng)參與配電網(wǎng)運行，雖然分時(shí)電價(jià)可以將電量從峰值轉移到低谷，較大限度地利用電能，但此方法還不完善。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用范圍不斷擴大，其終端及網(wǎng)絡(luò )能夠與用戶(hù)建立更加緊密的聯(lián)系，可增設屋頂光伏電站，安裝小型風(fēng)機，拓寬用戶(hù)獲取電能的途徑。隨著(zhù)智能終端的普及，如智能空調、熱水器及電動(dòng)汽車(chē)等，用電信息不斷變化，將成為電力物聯(lián)網(wǎng)的重要信息來(lái)源。配電網(wǎng)需為客戶(hù)提供多樣化的服務(wù)，引導客戶(hù)參與配電網(wǎng)的運營(yíng)，以定制化的個(gè)性化服務(wù)為核心，實(shí)現對配電網(wǎng)的較優(yōu)配置，提高配電網(wǎng)的穩定性。電價(jià)調整機制是對用電客戶(hù)的一種激勵，通過(guò)建立一個(gè)分層的配電網(wǎng)架構，將電網(wǎng)側的資源與用戶(hù)側的設備有效整合在一起，實(shí)現集成調度的目標。如將建筑暖通、電冰箱、熱水器等作為資源平衡的微網(wǎng)聯(lián)絡(luò )結構，對其功率進(jìn)行計算，實(shí)現對配電網(wǎng)絡(luò )的有效調整，從而有效控制儲能系統的建設投資成本，實(shí)現節能減排的目標。

4配電系統的運行維護技術(shù)

4.1周期性維護技術(shù)

為有效解決配電系統運行中的問(wèn)題，應加強周期性維護技術(shù)的應用，按照規定定期巡視，及時(shí)發(fā)現并處理智能運行中存在的問(wèn)題，確保系統安全穩定。為了更好地發(fā)揮周期性維護技術(shù)的作用，確保其覆蓋面廣泛，精細化水平達到較佳，不斷加強巡檢維護與配電系統智能運行之間的聯(lián)動(dòng)。各部門(mén)協(xié)同配合，共同完成配電系統的智能運行維護，充分發(fā)揮周期性維護技術(shù)的重要作用。

4.2特殊性維護技術(shù)

如果在監控配電系統時(shí)發(fā)現了安全隱患，需分析其表現形式及影響，制定適當的維修方案，降低風(fēng)險，確保配電系統的運行符合電力物聯(lián)網(wǎng)的需求。配電系統較為復雜，涉及的設備眾多，需建立一套完善的智能管理體系，對所有設備進(jìn)行監測，及時(shí)發(fā)現故障，保證系統的正常運行。充分利用電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，大大提升配電網(wǎng)的智能化運營(yíng)及故障維修水平，有效推動(dòng)電力工業(yè)的智能化發(fā)展。

5 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

（2）應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

6）報表：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁(yè)面

安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現時(shí)間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

（5）系統硬件配置

6結論

在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，配電網(wǎng)長(cháng)期運行會(huì )產(chǎn)生一些故障，需基于電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷優(yōu)化配電系統的智能運行及技術(shù)維護，防止外部因素干擾，確保配系統智能運行與維護技術(shù)之間的相關(guān)性，凸顯配電系統運行的智能化，滿(mǎn)足電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統運行的需求。

參考文獻

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[3]王曉光.基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統智能運行與維護技術(shù)［J］

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，安科瑞電氣股份有限公司