安科瑞 鮑靜君

　　摘 要：在外部環(huán)境和內(nèi)部改革雙重壓力下，國網(wǎng)公司順勢而為，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)進行探索與建設(shè)，從中壓配網(wǎng)、低壓臺區(qū)兩個層級的設(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，并對將來臺區(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)；低壓臺區(qū)；Mesh ；RFID 標(biāo)簽

　　0、引 言

　　為了落實國網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要求，推動泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)建，加速電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與當(dāng)前配電網(wǎng)的實踐，實現(xiàn)配電網(wǎng)感知、數(shù)據(jù)和智能應(yīng)用的實用化，國網(wǎng)紹興供電公司按照《國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)頂層設(shè)計》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，*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。

　　1、現(xiàn)狀

　　試點小區(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 線進行供電。目前，這3 座開關(guān)站按配網(wǎng)自動化要求設(shè)計及調(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時接入）。在5 個開關(guān)站內(nèi)已裝有防盜及環(huán)境智能檢測裝置各1 套，可24 h 監(jiān)測室內(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，配電房在投運初就裝有“配電變壓器綜合智能控制裝置”，具有進線備投、母聯(lián)備投、經(jīng)濟運行等多種功能。

　　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，頂樓由地下室的動力柜分支。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)，實現(xiàn)設(shè)備本體及運行環(huán)境的感知及全景展示的智能運檢，紹興公司對中壓配網(wǎng)的泛在物聯(lián)網(wǎng)改造內(nèi)容主要有以下幾點。

　　2.1 電纜可視化

　　示范區(qū)內(nèi)4 條10 kV 電纜及電纜井共計需安裝低頻RFID 標(biāo)簽170 個。通過具備寫入功能的電子標(biāo)簽，將電纜型號長度、出廠時間、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。同時，搭建一個電纜精益化管控平臺，進行設(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，可實現(xiàn)每條電纜從生產(chǎn)到倉儲運輸、安裝施工到運行維護等各環(huán)節(jié)的狀態(tài)可視化，實現(xiàn)防偽、溯源、故障分析定位等多種應(yīng)用。

　　2.2 智能運檢

　　按照配網(wǎng)故障“提前感知、自我診斷、智能決策”的思路，對建設(shè)區(qū)域內(nèi)的4 條線路配置1 臺紅外測溫、5 頂智能安全頭盔。對建設(shè)區(qū)域內(nèi)的5 座開關(guān)站配置5 套視頻及門禁、1 套智能機器人以及5 套通信裝置，實現(xiàn)配電房配電信息的全量接入、統(tǒng)一采集和區(qū)域管理。

　　通過主動分析物聯(lián)網(wǎng)上傳的數(shù)據(jù)，進行歷史縱向?qū)Ρ取⑼驮O(shè)備橫向綜合分析，主動推送預(yù)警信息，發(fā)布檢修策略。發(fā)生故障，則調(diào)取日常運行檢測數(shù)據(jù)，主動研判故障信息，自動定位故障設(shè)備，減少人工檢查時間，提高供電可靠性。

　　3、低壓臺區(qū)延伸

　　本次示范區(qū)低壓臺區(qū)部分因為工期及設(shè)備規(guī)模的原因，只選擇3 號配電房作為試點。3 號配電房主要為小區(qū)內(nèi)4 幢排屋和2 棟高層供電，臺區(qū)低壓層級如圖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)點的微斷、安裝低壓監(jiān)測單元、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 座配電房內(nèi)的26 臺變壓器臺區(qū)終端全部更換成具備物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的新型智能配變終端（TTU）作為臺區(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)管控體系，研究實現(xiàn)智能配變的電壓質(zhì)量檢測、戶變關(guān)系識別、臺區(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)的動態(tài)自組織、自配置、自維護、安裝簡單、成本較低等突出特點，可解決電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)“一公里”的問題。

　　3.2 智能斷路器及低壓監(jiān)測單元（LTU）

　　海樾府小區(qū)低壓延伸部分的開關(guān)節(jié)點主要有變壓器低壓出線柜開關(guān)、終端箱（動力柜）分支開關(guān)、表箱進線開關(guān)。本次改造范圍為終端箱和動力柜分支開關(guān)以及表箱進線開關(guān)。分支開關(guān)有ABB SACE A1 和RMM1-250S 系列，全部改裝成國電通的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)點的微斷。這樣一來，從變壓器至用戶表箱的每一層級的開關(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)用場景提供策略。

　　4、安科瑞配電系統(tǒng)智能運維產(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、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設(shè)，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺在各地運行案例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)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，實現(xiàn)電、氣、冷、熱等多能互補和“源-網(wǎng)-荷-儲”各環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào)優(yōu)化，生產(chǎn)和消費雙向互動，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 安科瑞智能運維平臺介紹

　　平臺結(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)進行集中存儲、統(tǒng)一管理。具有權(quán)限的用戶可通過PC、PAD、手機等各類終端設(shè)備訪問數(shù)據(jù)、接收報警信息，監(jiān)控變配電站環(huán)境狀態(tài)。

　　運維平臺功能：

　　安科瑞變電所運維云平臺（AcrelCloud-1000）根據(jù)市場需求反饋，運用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為電力運維公司提供配套線上運維服務(wù)。該平臺作為連接運維單位和用電企業(yè)的紐帶，監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為客戶提供更好的運維服務(wù)，平臺提供系統(tǒng)總覽、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電統(tǒng)計分析和日/月/年電能統(tǒng)計報表、異常預(yù)警、事故報警和事件記錄、運行環(huán)境監(jiān)測、運維巡檢派單等功能，并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問。

　　?電力監(jiān)測

　　通過矢量配電圖監(jiān)測變電所用電情況，畫面響應(yīng)遙信變位、遙測越限報警，點擊某個配電回路后可以查詢該配電回路的各類詳細(xì)用電參數(shù)，包括實時值、平均值；

　　實時監(jiān)測變壓器運行情況，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)可以對某電力參數(shù)按照天、月進行統(tǒng)計。

　　可實現(xiàn)漏電監(jiān)測、線纜及母排溫度監(jiān)測。

?故障報警

　　平臺可配置遙信變位報警（水浸、煙霧、門磁、開關(guān)跳閘等）、遙測越限報警（過壓、欠壓、過流、線纜溫度過高、繞組溫度過高等）、運行報警（儀表離線、網(wǎng)關(guān)離線等），并將接收到的報警通過短信、網(wǎng)頁推送，報警上下限可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活配置。

?能效分析

　　按照配電回路、區(qū)域、部門、分項（照明、空調(diào)、動力等）統(tǒng)計每時、每天、每月、每年用電數(shù)據(jù)，并進行同環(huán)比分析；

　　按尖、峰、平、谷統(tǒng)計各配電回路的用電量及用電金額；

統(tǒng)計四象限電能并計算每天、每月的平均功率因數(shù)；

　　按月統(tǒng)計每個回路的需量及發(fā)生值，為需量申報提供依據(jù)。

?設(shè)備檔案

　　系統(tǒng)可配置每個變電所內(nèi)變壓器、進線柜、出線柜、計量柜、高壓電纜等設(shè)備信息，記錄設(shè)備的廠家、型號、投運日期等，并可靈活定義設(shè)備的巡檢項、缺陷類別等信息。

?巡檢消缺

　　通過系統(tǒng)編制巡檢計劃，并將計劃下發(fā)到巡檢人員手機上，巡檢人員在變電所現(xiàn)場根據(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)。

　　?用戶報告

?手機APP

　　通過手機APP實現(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、用能分析，并可通過手機接收報警、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“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)上傳至配電自動化IV 區(qū)主站和供電服務(wù)指揮系統(tǒng)，用來支撐驗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、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。但設(shè)備的大量安裝將對日常運維帶來不便，所以除了加強設(shè)備可靠性之外進行裝置。目前國網(wǎng)公司已開發(fā)完成了臺區(qū)總表、臺區(qū)集中器（I 型）和臺區(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 是肯定的。2020 年，紹興供電公司將在“源網(wǎng)荷儲”4 個環(huán)節(jié)建立新能源汽車充電、光伏、儲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”協(xié)同服務(wù)，提升綜合能源利用效率，繼續(xù)推進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)探索，加速推進“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，在電力體制改革背景下，主動把握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前沿趨勢，搶占制高點。