周晓丽
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：电力行业是关系到国计民生的重要能源行业，保证电力系统安全运行具有重要意义。构建泛在电力物联网为支撑建设智能电网的重要内容，对保障电网弹性安全运行，服务用户精细化用能具有重要意义。结合电力输配电系统监控需求，基于物联网技术，建立电力输配电系统监测，安防等系统的应用体现，提出电力物联网安全防护体系架构，建立示范工程进行系统验证。
关键词：智能配电系统；泛在电力物联网
引言
配电网是连接输电与用户的关键环节，其安全运行对电力系统稳定具有重要作用。随着时代的发展，配电网由单纯单向电能供应转向复杂双向能流服务，如用户侧多样需求的满足等。
受制于历史发展，大规模配电网难以适应新的角色，在信息化上存在长足进展空间，电力公司积极响应打造泛在电力物联网战略目标，以物联网技术为核心，吸纳人工智能等要素，达成电力生产到消费各环节对象信息互联共享，实现对配网运行状态精细调控，泛在电力物联网与配网融合研究处于起步阶段，需要进行深入的研究。
1、泛在电力物联网体系架构
泛在电力物联网是物联网技术，优化运行调控技术深度融合的复杂系统，呈现出能量流，业务流的交互耦合特征，其体系构架分为感知层，网络层与平台应用层。感知层采用多种传感器深入设备，感知层设备包括电网系统电压电流互感器，电能表等终端，及用户侧多种智能电器。
通过泛在感知获取海量数据使控制决策单元获知电网各环节运行状态，使电网面对间歇性新能源并网，电动汽车时空集群效应时掌握系统状态，通过灵活调整电网拓扑，提高电网对高比例分布式新能源的接纳能力。网络层功能是为电力物联网各类业务提供确定通信服务质量，网络层按安全等级划分为内部与互联网。通信方式根据实际工况，经济成本等灵活选择，电力载波为电力通信系统通信方式。
平台层承载电网运行数据统一存储管理，解决传统能源生产存在信息碎片化存储问题，实现信息层实时收集完成网络层传输数据，为特定应用提供跨域共享数据资源，实现系统相电力数据并重方向发展。应用层为电力系统向枢纽型变革的外在表现，功能是基于海量电网运行数据，用户用能业务及综合能源系统运营业务等，搭建各类针对性应用平台，实现用户及其他能源系统感知互动。
2、配电系统泛在电力物联网关键技术
泛在电力物联网包含感知，配电网是连接电网与用户的桥梁，具有面向社会服务特性，按照网络层，应用层体系结构，对泛在电力物联网关键技术进行梳理分析。对海量智能终端有效监控是实现电力系统精细化调控前提，要求实现对系统全覆盖，配电网拓扑结构更加复杂，如大量分布式电源并网等新型用电设备等，配电网中监测对象多样，配用电为实现降本增效，泛在电力物联网传感器向高度集成方向发展。
可靠的通信信道是保障电力联网感知大数据汇聚的关键，面向大规模城市群的配电网部署场景复杂，传统有线通信方式由于实际工况复杂等限制，使用中存在弊端，无线自由组织网具有部署灵活等优点，有线+ 无线互补模式是网络层通信模式发展方向，泛在电力物联网应具备安防功能。电网海量状态信息及其他关联数据是配电自动化运维，个性化用能推荐等应用决策依据来源，数据具有多源性，信息冗余度高，隐含信息价值高特性，对配电系统中海量数据聚合与信息挖掘才能获取更多数据价值。
高比例间歇性分布式能源与新型负荷接入为配电系统带来谐波注入，频率波动加剧等问题，传统电网由于信息化自程度较低，往往不增加备用容量，导致弹性承受力不强等问题，泛在电力物联网技术应用实现电网感知运行状态及用户侧参与配网协调运行。智能电网态势感知以海量系统运行数据为基础，动态洞悉电网运行安全风险能力，实现对电网运行风险发现识别处理，是提升电网运行智能化水平的技术集合。
3、泛在电力物联网在配网中的应用
配电网是沟通输配电网与用户的桥梁，将承载大量面向用户的新型业务，需要研究电力物联网与配电系统融合应用场景。配电网决策中信息化手段不完备，电力色板存在随坏随修的现状，间歇性能源快速增长对配电网供电可靠性提出更高要求，泛在电力物联网技术应用，实时感知电力设备运行状态，及时排除故障隐患。
对配电网历史运行数据进行聚类分析，利用人工智能方法开展运行状态风评，发现系统薄弱环节。对高度信息化的未来配电系统，现有配网规划方法不适用。电网与用户界限逐渐模糊，除了诸如节点电压与频率波动等不确定问题凸显，配电通信系统健壮性是配电系统需考虑问题。电力等系统为各自独立规划，配电网承担电水气等异质能源梯级利用转化的责任。
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。
综合能源服务是以电为中心，把电力系统与天然气网络、供热网络、工业系统、交通系统、建筑系统等紧密结合起来，实现电、气、冷、热、可再生能源等多能互补和“源-网-荷-储”各环节高度协调优化，生产和消费双向互动，集中与分布相结合的能源服务。
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、月进行统计。
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.
参考文献
【1】汪鹏, 郑霄, 汤晓颖. 泛在电力物联网在智能配电系统的应用探究[J]. 电力设备管理
【2】颜敏 智能配电系统中的泛在电力物联网应用
【3】安科瑞企业微电网设计及应用手册.2020.06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
