周晓丽
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
引言
基于电力物联网的配电系统在正常运行，智能化运维显得尤为重要，为更好地提高配电系统的运行水平，使配电网保持长期安全可靠运行，就要提高智能运行与维护管理技术，增强有效性，降低其中存在的各类问题，配电系统是保证电网能够安全可靠供电的关键所在。因此，相关管理部门需要制定完善的基于电力物联网的配电系统智能运行与维护技术，来加强配电网的运行管理与维护，同时，也直接提升了电力企业的总体效益与综合效益。
配电网的智能化运行是与时俱进的，随着科学技术的发展，人民的生活水平的提高，社会的需求随之不断增加，电力企业也需要不断进步，走向现代化。保证不断地供电，以及提高其可靠性和供电质量，才会满足广大人民的生活需求，从而提高经济效益和用户满意度。
配电系统智能化是一种结合计算机、通信、网络等技术于一体的智能系统，以便于配电网的正常运行和维护，即使出现了故障也会因智能检测及维护及时迅速的得到反馈，从而得到控制，达到提升供电质量、降低能源消耗等目的。同时，这种智能化可以在一定程度上解决维护手段不统一的问题，能使配网运检人员的工作更容易进行。
1主要设计思路
1.1 项目背景
电力物联网围绕着电力系统的各个方面，充分利用现代信息技术和先进的通信技术，如移动互联网和人工智能，实现电力各个环节中的万物互联和人机交互系统，具有状态感知，信息处理和便捷的应用。具有灵活功能的智能服务系统，包括感知层、网络层、平台层和应用层四层。
作为实现电力系统各部分之间的互联，人机交互以及综合状态感知的智能服务系统，物联网在全国电网布局中得到统一推广，从而加速并推进了相关起的业务发展。物联网涉及五个级别的终端信息收集器（传感器，RFID等）、边缘计算、通信网络、云平台和人工智能。通过加快电力物联网的投资速度，相关产业链中的公司将继续受益。
随着“三型两网”的逐步推进，电力物联网作为其重要的组成部分，将配电系统融入到物联网中，打造灵活的电网系统，将智能化服务融入生活中，配电系统的智能化运行与维护推动着电力行业飞速发展。
1.2 国内电网的现状
国内电网经过多年的建设与技术改造，具有以下特点：
（1）电网的规模、数量持续扩大，地区的配电网和输电线路相对密集，并在持续向高压发展。
（2）先进的保护、自动化和通讯设备。由于微电子技术、光传输技术和网络技术的广泛应用，自动化和通信技术确保了一次电网的安全稳定运行，具有计算机化和数字化的特点，并正在走向智能化发展。
（3）有效地支持社会资源，例如道路交通、移动通信和其他社会资源在电力生产中发挥重要作用。可以看出，随着变电站数量的快速增长，改变配电网的运行管理模式，优化资源分配，释放资源效率成为了挑战。
1.3 配电系统的问题分析
由于不同厂家都有自己的独立的监控子系统，导致其监控子系统无法实现互联互通，运维难度大。各个系统间相互独立，信息孤岛化。因配电站数量大、分布广、布线通讯难等因素导致数据进行统一的管理，不能及时地发现问题、处理问题，难以实现实时监控。而且按相关安规，每个配电室需要3至6个值班检修人员，电力人员招聘困难，技术要求高，因工作原因导致着人员流动性大，间接使人员总成本升高。
配电系统信息化、自动化水平低，无法自动发现配电设备的潜在故障，运检工作难度大，抢修及时性没有保障，运行的可靠性较低。在人工抄表时，由于人为因素会导致记录不够及时准确，人均运维站点较少，不利于维保商的长期发展，抄表数量大，工作效率低。日常的巡检任务仅靠人员的自觉登记，缺乏监管手段。
2 技术路线与专题研究
2.1 物联网技术
物联网是一个庞大的网络，是通过将海量传感设备与Internet结合而形成的。提供安全性、可控性甚至个性化实时在线监视，位置跟踪，警报链接，调度命令，计划管理，决策支持以及其他管理和服务功能。在物联网技术中，感知层为“万物互联与信息交互”奠定了基础。它可以分解为感知控制和通信扩展的两个子方向层，分别对应于智能信息识别和物理实体连接的功能。
在智能电网中，通过安装智能采集设备，利用感知控制层获得电网的信息。通信扩展层使用光纤通信和无线传感技术来动态监视电网的运行信息和各种电气设备的运行。确保互连的数据安全可靠地传输到电网，从而减少了外部因素对电网的影响。
2.2 配电系统的运行维护技术研究
配电系统运行维护时的技术要求：
配电系统对配电网需要进行实时的监控，而配电网在日常中需要人员定期进行大量的巡视维护工作，并将其情况实时地汇报给上级有关部门，以便降低运行故障的发生。而在正常的巡视维护中，分为周期性维护和特殊性维护两大类：
●周期性维护
指在规定的时间内进行维护巡视，比如每天的日常人工简单巡检维护，每周的人工一般巡检维护，每个月的例行精细巡检维护。而且每次维护至少需要两个人。
●特殊性维护
指在特殊情况下的巡检维护，比如高温天气的巡检维护、暴风雨后的巡检维护、重大节假日的维护等。
针对以上的维护，配电系统结合物联网技术需要满足基本的巡视维护，采用感知层的技术，将巡视维护中的设备一一相连，实时监测设备的信息状态，对设备进行提前预警，集中处理故障，总结规律，及时消除隐患。建立如下的智能电网运行维护的操作原则：
◆每周组织相关的专业人员对配电系统反馈的数据进行大数据分析，根据分析结果对巡检维护的频率进行调整。
◆在特殊时期智能运检对配电网设备进行实时精细监控，并组织集中化处理配网系统的故障问题，作出响应，总结经验，为之后的配网运检行动做出贡献。
◆在巡检维护过程中，一旦有重大的缺陷或者隐患，应当自动将此区域纳入精细化管理范围，直至隐患消除，利用大数据重新进行评估，重新智能化定义巡检频率。
需求分析：
（1）建立智能配电系统的设备评估体系对配电网的配电设备的各类信息数据（电压等级、运行年限、重要等级、负荷情况、健康状况等）通过物联网感知层集中收集，进行综合大数据评估处理，将各个单位的管辖范围的配电设备进行独立评估，建立各自的评估标准，并将评估标准集中起来，进行分析与归类，长期得到一个可靠、合理、有效的评估依据。针对不同的设备，建立不同评估方式，区分新老设备，合理化管理，充分利用资源，使运维方式更具针对性和有效性。
（2）细分运维方式
配电设备分布广且地形复杂，针对这一问题，应当细分运维方式，一般运维与精细运维。一般运维是配网系统对设备的基本状态进行监视，设备反馈数据正常即可；精细运维则是针对特殊情况，对设备进行深入分析，获取设备的全部信息，发现其内在隐患，集中管理，及时消除隐患，提升运维的有效性。
（3）优化运维内容
配电系统对运维的结果进行分析与整理，对结果进行优化，对一些特殊的设备进行精细化管理，合理利用资源，对设备进行定时、定点、定量地管理。
（4）有效的运维工作
➢对配电系统运维的结果进行大数据分析优化，集齐分析结果，并将结果进行分类整理、记录、收集，为以后的配电运维积累经验，方便以后的查询与应对。
➢对分析结果进行分级评估，建立不同的评估管理体系，并细分运维方式，使其更具有针对性。
➢智能化系统虽然是计算机操作，但还是需要人工进行基本的日常操作，如日常设备状态的查看、配网系统是否正常运行等，需要人工进行上报，可以通过手持设备（接入配网系统的APP）进行瞬间上报，对配电现场的情况进行实时记录并实时反馈，从而提高工作效率。
➢对于智能化的配网系统，操作应当是简单易懂的管理方式，使得运维人员管理起来不再复杂、困难。
3 总体设计
3.1 配网系统设备评估
（1）获取基础数据
借助物联网技术获取配电网中的各类设备信息，针对各类设备的特点进行分类整理，获取其设备的基础数据。
（2）录入评估要素
配电系统的智能化运行离不了自动评估系统，需要借助大数据技术对设备的基础数据进行评估数据筛选，并对配电网中的一些比较重要的因素作为评估要素。
（3）生成评估结果
本模块将依据录入的评估要素进行分析整理，按照配电网的要求准侧对其进行评估，并对其结果进行区别整理为一般运维范围和精细运维范围。对于评估的结果，应允许运维人员进行手动调整。并将评估结果录入系统中，以表格的形式展示出来。
（4）调整评估体系
本模块主要是对评估体系的智能调整与智能优化，其中包括对设备评估要素的增删改查等基本功能，并在此基础上建立评分权重调整，对于评估的分数，系统可以通过大数据分析进行自我评估，也可以人工线下录入，保证评估标准的保障。
3.2 配网系统运维管理
（1）工作记录
配网系统将每次的运维工作录入到数据库中，并将运维的结果依次保存，以便于后面配网工作的继续，也可用于数据对比，在系统中汇总。
（2）系统运维管理
配网系统可以智能地将运维的结果进行分析，并对其做出准确的判断，给出相应的应对措施。同时，可以对运维记录与结果进行增加、删除、修改与查看（部分结果无法删除与修改由系统根据运维时间的长短来判断），并且可以实时同步手持app设备的数据。保证数据实时更新、共享。
（3）移动app记录
移动端app主要用于运维人员在现场进行人工维护时，根据配网系统给出的指令或结果进行实时、实地地维护，让运维工作更具时效性、准确性。同时，系统可以将app的运维结果实时反馈，达到数据互通的效果。
4 安科瑞配电系统智能运维产品选型及介绍
近两年来，安科瑞已经陆续参与各县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设，提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品，各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套，并且根据用户需求不断完善产品功能，这些都是未来泛在电力物联网的一部分。
“能源互联网的春天到了，因其所能，它必将成为充满活力的新型能源业态。尽管针对泛在电力物联网还有一些不同的声音，但是泛在电力物联网已经悄无声息的铺开来，融入能源互联网基础建设的方方面面。
4.1安科瑞智能网关、终端设备选型
4.2 安科瑞智能运维平台介绍
平台结构
变配电站通过安装多温湿度传感器，水浸传感器，烟雾传感器，门磁开关等传感器，通过网关经无线（3G/4G）或有线的方式将数据上传云服务器上，并将数据进行集中存储、统一管理。具有权限的用户可通过PC、PAD、手机等各类终端设备访问数据、接收报警信息，监控变配电站环境状态。
运维平台功能：
安科瑞变电所运维云平台（AcrelCloud-1000）根据市场需求反馈，运用互联网和大数据技术，为电力运维公司提供配套线上运维服务。该平台作为连接运维单位和用电企业的纽带，监视用户配电系统的运行状态和电量数据，为客户提供更好的运维服务，平台提供系统总览、电力数据监测、电能质量分析、用电统计分析和日/月/年电能统计报表、异常预警、事故报警和事件记录、运行环境监测、运维巡检派单等功能，并支持多平台、多终端数据访问。
电力监测
通过矢量配电图监测变电所用电情况，画面响应遥信变位、遥测越限报警，点击某个配电回路后可以查询该配电回路的各类详细用电参数，包括实时值、平均值；
实时监测变压器运行情况，包括功率、负荷率、需量、绕组温度等。
提供多种类型的查询报表，可以查询各配电回路的各类电力参数(电压、电流、功率、频率、谐波、三相不平衡度等),系统可以对某电力参数按照天、月进行数值统计(大、小、平均值)。
可实现漏电监测、线缆及母排温度监测。
故障报警
平台可配置遥信变位报警（水浸、烟雾、门磁、开关跳闸等）、遥测越限报警（过压、欠压、过流、线缆温度过高、绕组温度过高等）、运行报警（仪表离线、网关离线等），并将接收到的报警通过短信、网页推送，报警上下限可根据现场情况灵活配置。
能效分析
按照配电回路、区域、部门、分项（照明、空调、动力等）统计每时、每天、每月、每年用电数据，并进行同环比分析；
按尖、峰、平、谷统计各配电回路的用电量及用电金额；
统计四象限电能并计算每天、每月的平均功率因数；
按月统计每个回路的大需量及发生值，为需量申报提供依据。
设备档案
系统可配置每个变电所内变压器、进线柜、出线柜、计量柜、高压电缆等设备信息，记录设备的厂家、型号、投运日期等，并可灵活定义设备的巡检项、缺陷类别等信息。
巡检消缺
通过系统编制巡检计划，并将计划下发到巡检人员手机上，巡检人员在变电所现场根据巡检要求执行巡检任务，如果在巡检过程中发现缺陷，可记录缺陷并在系统中生成消缺任务。
用户报告
手机APP
通过手机APP实现配电图查看、视频监视及回放、电力参数查询、需量统计、用能分析，并可通过手机接收报警、执行巡检、记录缺陷.
5 结语
基于电力物联网的智能配电系统使用智能终端收集有关设备的运行状态，实时监视，全年7×24h监控，在配电室实现“无值班，少值班”，智能配电系统让运维进入万物互联的新时代。
参考文献
【1】张导,易剋燈,王健, 基于电力物联网的配电系统智能运行与维护技术
【2】安科瑞企业微电网设计及应用手册.2019.11版
作者简介：周晓丽，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为物联网智能运维系统，邮箱: 2881780377@qq.com 手机：18721096061