宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：在外部環(huán)境和內(nèi)部改革雙重壓力下，國(guó)網(wǎng)公司順勢(shì)而為，提出建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略。如何將戰(zhàn)略落地，如何構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系等一系列問題亟需摸索解決。該文主要概述了紹興供電公司在配電側(cè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行探索與建設(shè)，重點(diǎn)從中壓配網(wǎng)、低壓臺(tái)區(qū)兩個(gè)層級(jí)的設(shè)備、通信等方面闡述了海樾府小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)情況，總結(jié)歸納了配電側(cè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路和成果，并對(duì)將來臺(tái)區(qū)建設(shè)提出展望。
關(guān)鍵詞：配電側(cè)；電力物聯(lián)網(wǎng)；中壓配網(wǎng)；低壓臺(tái)區(qū)；Mesh ；RFID 標(biāo)簽
0、引 言
為了落實(shí)國(guó)網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要求，推動(dòng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)建，加快電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與當(dāng)前配電網(wǎng)的深度融合實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)感知、數(shù)據(jù)融合和智能應(yīng)用的實(shí)用化，國(guó)網(wǎng)紹興供電公司按照《國(guó)家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)》技術(shù)要求與《配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展構(gòu)想》，于2019 年下半年，率先在鏡湖新區(qū)海樾府小區(qū)開展配網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)。
1、現(xiàn)狀
試點(diǎn)小區(qū)海樾府小區(qū)面積約0.16 km2，小區(qū)內(nèi)現(xiàn)有住戶約973（設(shè)計(jì)戶數(shù)1 841）戶。小區(qū)由一組高可靠性的雙環(huán)網(wǎng)供電，含5 座10 kV 開關(guān)站，其中小區(qū)內(nèi)有3 座（含西區(qū)2 座，東區(qū)1 座）。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
該組雙環(huán)網(wǎng)分別由110 kV 靈芝變的10 kV 越商A321 線、越總A301 線和110 kV 界樹變的10 kV 海樾A002 線、傳奇A030 線進(jìn)行供電。目前，這3 座開關(guān)站按配網(wǎng)自動(dòng)化要求設(shè)計(jì)及調(diào)試，已在2019 年年底完成光纜通道的敷設(shè)及上線聯(lián)調(diào)工作，且具備組合電器與少量斷路器（當(dāng)負(fù)荷超過120 A時(shí)接入）。在5 個(gè)開關(guān)站內(nèi)已裝有防盜及環(huán)境智能檢測(cè)裝置各1 套，可24 h 監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度、濕度、電纜浸水、SF6 泄漏、人員非法入侵等情況。
海樾府小區(qū)內(nèi)有配電房13 座，其中西區(qū)9 座，東區(qū)4 座。配電房變壓器低壓出線總開關(guān)及低壓母聯(lián)開關(guān)具有三遙功能，低壓出線開關(guān)具有二遙功能。此外，配電房在投運(yùn)初就裝有“配電變壓器綜合智能控制裝置”，具有進(jìn)線備投、母聯(lián)備投、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等多種功能。
小區(qū)內(nèi)配電房到排屋的低壓電纜由落地式終端箱分支，層由地下室的動(dòng)力柜分支。高層表箱在每層樓道中，為單表箱。
2、 中壓配網(wǎng)
這里的中壓主要指變電站出線電纜至配電房變壓器高壓側(cè)。為建立中壓配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)全感知泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備本體及運(yùn)行環(huán)境的深度感知及全景展示的智能運(yùn)檢，紹興公司對(duì)中壓配網(wǎng)的泛在物聯(lián)網(wǎng)改造內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)。
2.1 電纜可視化
示范區(qū)內(nèi)4 條10 kV 電纜及電纜井共計(jì)需安裝低頻RFID 標(biāo)簽170 個(gè)。通過具備寫入功能的電子標(biāo)簽，將電纜型號(hào)長(zhǎng)度、出廠時(shí)間、電纜頭制作人員、電纜走向、電纜井位置等信息集中寫入管理，形成電纜設(shè)備、電纜井的身份標(biāo)識(shí)。同時(shí)，搭建一個(gè)電纜精益化管控平臺(tái)，進(jìn)行設(shè)備資產(chǎn)信息統(tǒng)一管理，巡檢工作統(tǒng)一制定，管線路徑清晰展示。班組運(yùn)行人員可應(yīng)用掌上PDA 開展電纜智能巡檢，結(jié)合GIS信息系統(tǒng)，確定電纜巡檢路線。巡檢過程中，通過讀取電纜井低頻RFID 電子標(biāo)簽，進(jìn)行巡檢路線可視化。通過讀取電纜井高頻RFID 電子標(biāo)簽，可實(shí)現(xiàn)每條電纜從生產(chǎn)到倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、安裝施工到運(yùn)行維護(hù)等各環(huán)節(jié)的狀態(tài)可視化，實(shí)現(xiàn)防偽、溯源、故障分析定位等多種應(yīng)用。
2.2 智能運(yùn)檢
按照配網(wǎng)故障“提前感知、自我診斷、智能決策”的思路，對(duì)建設(shè)區(qū)域內(nèi)的4 條線路配置1 臺(tái)紅外測(cè)溫、5 頂智能安全。對(duì)建設(shè)區(qū)域內(nèi)的5 座開關(guān)站配置5 套視頻及門禁、1 套智能機(jī)器人以及5 套通信裝置，實(shí)現(xiàn)配電房配電信息的全量接入、統(tǒng)一采集和區(qū)域管理。
通過主動(dòng)分析物聯(lián)網(wǎng)上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史縱向?qū)Ρ?、同型設(shè)備橫向綜合分析，主動(dòng)推送預(yù)警信息，發(fā)布檢修策略。發(fā)生故障，則調(diào)取日常運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)，主動(dòng)研判故障信息，自動(dòng)定位故障設(shè)備，減少人工巡視時(shí)間，提高供電可靠性。
3、低壓臺(tái)區(qū)延伸
本次示范區(qū)低壓臺(tái)區(qū)部分因?yàn)楣て诩霸O(shè)備規(guī)模的原因，只選擇3 號(hào)配電房作為試點(diǎn)。3 號(hào)配電房主要為小區(qū)內(nèi)4 幢排屋和2 棟高層供電，臺(tái)區(qū)低壓層級(jí)如圖2 所示。改造內(nèi)容主要涉及安裝新型智能終端、替換安裝智能開關(guān)及帶輔助節(jié)點(diǎn)的微斷、安裝低壓監(jiān)測(cè)單元、組建RF-Mesh 無線微功率網(wǎng)。
3.1 新型智能終端（TTU）
小區(qū)內(nèi)13 座配電房?jī)?nèi)的26 臺(tái)變壓器臺(tái)區(qū)終端全部更換成具備物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算的新型智能配變終端（TTU）作為臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)中心，這有利于構(gòu)建“一套設(shè)備、統(tǒng)一管控”的低壓配網(wǎng)一體化管控體系，研究實(shí)現(xiàn)智能配變的電壓質(zhì)量檢測(cè)、戶變關(guān)系識(shí)別、臺(tái)區(qū)線損治理及負(fù)荷重分配等功能。海樾府示范區(qū)采用通過無線微功率網(wǎng)RF-Mesh，將低壓掛接設(shè)備的采集信息在TTU 匯集，然后定時(shí)通過4G 專網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)上傳至云化主站的模式。這種模式主要利用Mesh 網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)自組織、自配置、自維護(hù)、安裝簡(jiǎn)單、成本較低等突出特點(diǎn)，可有效解決電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)“一公里”的問題。
3.2 智能斷路器及低壓監(jiān)測(cè)單元（LTU）
海樾府小區(qū)低壓延伸部分的開關(guān)節(jié)點(diǎn)主要有變壓器低壓出線柜開關(guān)、終端箱（動(dòng)力柜）分支開關(guān)、表箱進(jìn)線開關(guān)。本次改造范圍為終端箱和動(dòng)力柜分支開關(guān)以及表箱進(jìn)線開關(guān)。分支開關(guān)有ABB SACE A1 和RMM1-250S 系列，全部改裝成國(guó)電通的ZDFHM3EL 系列的智能斷路器。表箱側(cè)空開全部更換成帶輔助節(jié)點(diǎn)的微斷。這樣一來，從變壓器至用戶表箱的每一層級(jí)的開關(guān)都能采集開關(guān)位置信息，為停電分析到戶、故障研判的應(yīng)用場(chǎng)景提供策略。
4、安科瑞配電系統(tǒng)智能運(yùn)維產(chǎn)品選型及介紹
近兩年來，安科瑞已經(jīng)陸續(xù)參與各縣市電力公司的用戶端能源管理平臺(tái)、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺(tái)、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運(yùn)維平臺(tái)等相關(guān)平臺(tái)的建設(shè)，提供了包括云平臺(tái)、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺(tái)在全國(guó)各地運(yùn)行案例700多套，并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些都是未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。
綜合能源服務(wù)是以電為中心，把電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)絡(luò)、供熱網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)等緊密結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)電、氣、冷、熱、可再生能源等多能互補(bǔ)和“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào)優(yōu)化，生產(chǎn)和消費(fèi)雙向互動(dòng)，集中與分布相結(jié)合的能源服務(wù)。
4.1安科瑞智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備選型
4.2 安科瑞智能運(yùn)維平臺(tái)介紹
平臺(tái)結(jié)構(gòu)
變配電站通過安裝多溫濕度傳感器，水浸傳感器，煙霧傳感器，門磁開關(guān)等傳感器，通過網(wǎng)關(guān)經(jīng)無線（3G/4G）或有線的方式將數(shù)據(jù)上傳云服務(wù)器上，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理。具有權(quán)限的用戶可通過PC、PAD、手機(jī)等各類終端設(shè)備訪問數(shù)據(jù)、接收?qǐng)?bào)警信息，監(jiān)控變配電站環(huán)境狀態(tài)。
運(yùn)維平臺(tái)功能：
安科瑞變電所運(yùn)維云平臺(tái)（AcrelCloud-1000）根據(jù)市場(chǎng)需求反饋，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為電力運(yùn)維公司提供配套線上運(yùn)維服務(wù)。該平臺(tái)作為連接運(yùn)維單位和用電企業(yè)的紐帶，監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為客戶提供更好的運(yùn)維服務(wù)，平臺(tái)提供系統(tǒng)總覽、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電統(tǒng)計(jì)分析和日/月/年電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表、異常預(yù)警、事故報(bào)警和事件記錄、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、運(yùn)維巡檢派單等功能，并支持多平臺(tái)、多終端數(shù)據(jù)訪問。
?電力監(jiān)測(cè)
通過矢量配電圖監(jiān)測(cè)變電所用電情況，畫面響應(yīng)遙信變位、遙測(cè)越限報(bào)警，點(diǎn)擊某個(gè)配電回路后可以查詢?cè)撆潆娀芈返母黝愒敿?xì)用電參數(shù)，包括實(shí)時(shí)值、平均值；
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行情況，包括功率、負(fù)荷率、需量、繞組溫度等。
提供多種類型的查詢報(bào)表，可以查詢各配電回路的各類電力參數(shù)(電壓、電流、功率、頻率、諧波、三相不平衡度等),系統(tǒng)可以對(duì)某電力參數(shù)按照天、月進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
可實(shí)現(xiàn)漏電監(jiān)測(cè)、線纜及母排溫度監(jiān)測(cè)。
?故障報(bào)警
平臺(tái)可配置遙信變位報(bào)警（水浸、煙霧、門磁、開關(guān)跳閘等）、遙測(cè)越限報(bào)警（過壓、欠壓、過流、線纜溫度過高、繞組溫度過高等）、運(yùn)行報(bào)警（儀表離線、網(wǎng)關(guān)離線等），并將接收到的報(bào)警通過短信、網(wǎng)頁推送，報(bào)警上下限可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活配置。
?能效分析
按照配電回路、區(qū)域、部門、分項(xiàng)（照明、空調(diào)、動(dòng)力等）統(tǒng)計(jì)每時(shí)、每天、每月、每年用電數(shù)據(jù)，并進(jìn)行同環(huán)比分析；
按尖、峰、平、谷統(tǒng)計(jì)各配電回路的用電量及用電金額；
統(tǒng)計(jì)四象限電能并計(jì)算每天、每月的平均功率因數(shù)；
按月統(tǒng)計(jì)每個(gè)回路的需量及發(fā)生值，為需量申報(bào)提供依據(jù)。
?設(shè)備檔案
系統(tǒng)可配置每個(gè)變電所內(nèi)變壓器、進(jìn)線柜、出線柜、計(jì)量柜、高壓電纜等設(shè)備信息，記錄設(shè)備的廠家、型號(hào)、投運(yùn)日期等，并可靈活定義設(shè)備的巡檢項(xiàng)、缺陷類別等信息。
?巡檢消缺
通過系統(tǒng)編制巡檢計(jì)劃，并將計(jì)劃下發(fā)到巡檢人員手機(jī)上，巡檢人員在變電所現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)巡檢要求執(zhí)行巡檢任務(wù)，如果在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，可記錄缺陷并在系統(tǒng)中生成消缺任務(wù)。
?用戶報(bào)告
?手機(jī)APP
通過手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)配電圖查看、視頻監(jiān)視及回放、電力參數(shù)查詢、需量統(tǒng)計(jì)、用能分析，并可通過手機(jī)接收?qǐng)?bào)警、執(zhí)行巡檢、記錄缺陷.
5、結(jié)語
紹興供電公司通過上述舉措建設(shè)配電物聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)，以落實(shí)“云- 管- 邊- 端”配電物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系的規(guī)模化示范應(yīng)用，并將數(shù)據(jù)上傳至配電自動(dòng)化IV 區(qū)主站和供電服務(wù)指揮系統(tǒng)，用來支撐驗(yàn)證智能配變終端在低壓配網(wǎng)綜合管控、故障研判、拓?fù)渥R(shí)別、同期線損等應(yīng)用成效，提高中低壓配網(wǎng)故障綜合研判能力，提升故障搶修效率、供電可靠性和客戶服務(wù)水平。
感知設(shè)備的安裝、裝置的融合、數(shù)據(jù)就地邊緣代理等是未來配網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的趨勢(shì)。但設(shè)備的大量安裝將對(duì)日常運(yùn)維帶來不便，所以除了加強(qiáng)設(shè)備可靠性之外進(jìn)行裝置的融合。目前國(guó)網(wǎng)公司已開發(fā)完成融合了臺(tái)區(qū)總表、臺(tái)區(qū)集中器（I 型）和臺(tái)區(qū)配變終端，且基于IP 化的雙模通信組網(wǎng)的智能終端。對(duì)于浙江城鎮(zhèn)地區(qū)常見的是Ⅱ型集中器模式，故未來Ⅱ型集中器與LTU 的融合是必然的。2020 年，紹興供電公司將在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”4 個(gè)環(huán)節(jié)重點(diǎn)建立新能源汽車充電、光伏、儲(chǔ)能站等清潔能源全信息感知體系，開展客戶側(cè)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同服務(wù)，提升綜合能源利用效率，繼續(xù)推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)探索，加快推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，在電力體制改革背景下，主動(dòng)把握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前沿趨勢(shì)，搶占制高點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)榻^緣監(jiān)測(cè)及剩余電流監(jiān)測(cè)， QQ：3007723194 手機(jī)：13482141563（微信同號(hào)）