祝習(xí)宇，宋慶旭，羅 軍

（國(guó)網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司，青海 黃南州 811200）

0 引 言

國(guó)家電網(wǎng)在電源建設(shè)方面持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。2017年，全國(guó)全口徑發(fā)電設(shè)備容量為1.78×109kW，同比增長(zhǎng)了7.9%，增速稍有下滑；2018年前11個(gè)月，全國(guó)全口徑發(fā)電設(shè)備新增容量為9.877×107kW，全國(guó)全口徑發(fā)電設(shè)備達(dá)到1.88×109kW，依然保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

1 配電臺(tái)區(qū)的概念和現(xiàn)狀

1.1 配電臺(tái)區(qū)的概念分析

在電力系統(tǒng)中，配電臺(tái)區(qū)主要是指變壓器的供電范圍或區(qū)域，是電力經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理過(guò)程中非常重要的組成部分。圖1為單柱式配電臺(tái)區(qū)架，組成部分包括電桿、配電箱、支架、避雷裝置、保險(xiǎn)、變壓器和第一接地線。其中，標(biāo)號(hào)為3的結(jié)構(gòu)即為變壓器，所能供電的范圍由標(biāo)號(hào)為12的供電線所決定，即為配電臺(tái)區(qū)。

1.2 配電臺(tái)區(qū)的現(xiàn)狀分析

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們生產(chǎn)生活的用電范圍和用電量在持續(xù)增多。在這樣的背景下，如何提高供電服務(wù)和配電臺(tái)區(qū)管理水平是現(xiàn)階段電網(wǎng)公司發(fā)展需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。表1是某農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)用電概況。該村共有950臺(tái)變壓器，其中130臺(tái)變壓器存在不同程度的過(guò)載現(xiàn)象，長(zhǎng)此以往可能會(huì)影響住戶(hù)用電安全。

圖1 單柱式配電臺(tái)區(qū)架

表1 某農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)統(tǒng)計(jì)表

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控的智能配電臺(tái)區(qū)的優(yōu)勢(shì)

2.1 信息資源整合程度高

在智能配電臺(tái)區(qū)的管理方面，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能數(shù)據(jù)存取優(yōu)勢(shì)，有效整合配電臺(tái)區(qū)的工作數(shù)據(jù)資源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)的統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控，有利于在最大程度上減少智能配電臺(tái)區(qū)的故障發(fā)生概率，提高電力輸送效率。

2.2 信息獲取更加方便快捷

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)的有效管理，應(yīng)該借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧數(shù)據(jù)收集優(yōu)勢(shì)，根據(jù)自動(dòng)生成的智能清單有效追蹤配電臺(tái)區(qū)工作情況，從而使得信息獲取更加方便快捷，提高對(duì)配電臺(tái)區(qū)的管理水平。

2.3 運(yùn)行維護(hù)的方式更加多樣

在智能配電臺(tái)區(qū)的運(yùn)行維護(hù)方面，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧機(jī)器溝通和流程優(yōu)化優(yōu)勢(shì)，有效簡(jiǎn)化配電臺(tái)區(qū)的日常檢查維護(hù)流程，通過(guò)電網(wǎng)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效交互，加強(qiáng)對(duì)配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行維護(hù)的必要性分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)的有效監(jiān)控。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)思路分析

3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能配電臺(tái)區(qū)的整體框架設(shè)計(jì)

在進(jìn)行整體框架設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)配電臺(tái)區(qū)的組成構(gòu)建一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一體化監(jiān)測(cè)管控體系，主要包含4部分內(nèi)容[1]。

（1）設(shè)計(jì)總控制平臺(tái)，也可以稱(chēng)為智能控制終端。建設(shè)時(shí)可以根據(jù)配電臺(tái)區(qū)管理的具體內(nèi)容，充分利用現(xiàn)階段先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云平臺(tái)技術(shù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)終端，方便展示采集信息和監(jiān)控信息。

（2）整體架構(gòu)方面，可以采用物聯(lián)技術(shù)分站模式，設(shè)置主站和下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)。配電臺(tái)區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，應(yīng)該利用有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為媒介，將多個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置并聯(lián)，從而有利于信息的匯總，最終將匯總完成的信息傳輸至數(shù)據(jù)分析工作站或手提式PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)查看和分析。其中，主站方面（即數(shù)據(jù)分析工作站）主要是對(duì)下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)的信息進(jìn)行總結(jié)和分析，而下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)方面要完成信息的采集和傳輸。

圖2 配電臺(tái)區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（3）設(shè)計(jì)智能配電臺(tái)區(qū)管理系統(tǒng)的通信部分。主要通過(guò)現(xiàn)階段先進(jìn)的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)兩者之間的實(shí)時(shí)信息通信，在提高監(jiān)控效率和監(jiān)控準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，加快故障問(wèn)題處理的速度。

（4）下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)中信息收集和監(jiān)控的布局設(shè)計(jì)。它主要是對(duì)配電臺(tái)區(qū)中的配電變壓器和低壓配電箱進(jìn)行監(jiān)控和信息采集，從而保證供電的安全穩(wěn)定性，提高用戶(hù)的用電體驗(yàn)，增強(qiáng)配電臺(tái)區(qū)管理的水平。以基于WiMAX通信的智能配電臺(tái)區(qū)通信方案為例，借助OPNET仿真軟件進(jìn)行不同規(guī)模臺(tái)區(qū)系統(tǒng)的搭建，并依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參考模型，有效優(yōu)化和調(diào)整智能配電臺(tái)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)即ASN和連接業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)（CSN），并根據(jù)SS和MSS的IP網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)科學(xué)分配PoA地址。為了準(zhǔn)確獲取智能配電臺(tái)區(qū)的IP地址，應(yīng)該采用DHCP動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議進(jìn)行查找，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)通信部分的有效設(shè)計(jì)。

3.2 硬件設(shè)備方面的設(shè)計(jì)和填充

3.2.1 主站系統(tǒng)方面

主站系統(tǒng)方面主要是根據(jù)主站的工作需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和填充。例如，可以在配電臺(tái)區(qū)增設(shè)前置服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、交換機(jī)、防火墻、配電加密認(rèn)證裝置以及計(jì)算機(jī)顯示屏幕等設(shè)備，從而保證信息采集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存和運(yùn)行等功能的正常，同時(shí)滿(mǎn)足基本的信息保密、信息展示等功能[2]。通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主站與下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)和智能控制終端之間的通信聯(lián)系。在實(shí)際連接過(guò)程中，要注意先經(jīng)過(guò)防火墻和數(shù)據(jù)隔離組件后，再與主站的前置服務(wù)器建立連接，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)交互通道與管理通道數(shù)據(jù)等功能。

3.2.2 配電變壓器方面

配電變壓器方面主要是在變壓器的關(guān)鍵部分安裝信息采集系統(tǒng)設(shè)備。首先，在選擇傳感設(shè)備時(shí)，要根據(jù)每種監(jiān)測(cè)因素特點(diǎn)的不同，選擇對(duì)靈敏度高的傳感器設(shè)備，保證信息收集和監(jiān)控的準(zhǔn)確性，提高配電臺(tái)區(qū)管理的效率和質(zhì)量。其次，信息傳輸方面?？梢圆捎孟冗M(jìn)的信息轉(zhuǎn)換設(shè)備，把每種監(jiān)控因素的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并通過(guò)架設(shè)好的通信管道傳遞到智能配電變壓終端。最后，智能配電變壓終端的安裝。安裝時(shí)，可以選擇安裝在低壓配電箱內(nèi)的方式。安裝前要檢查低壓配電箱的通信功能，當(dāng)?shù)蛪号潆娤洳痪邆渫ㄐ殴δ軙r(shí)，要及時(shí)更換，保證信息能夠傳遞到智能配電變壓終端。更換時(shí)要注意漏電保護(hù)裝置的設(shè)置，提高配電臺(tái)區(qū)的供電穩(wěn)定性。

3.2.3 下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)方面

在對(duì)下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)的硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善時(shí)，要按照配電臺(tái)區(qū)內(nèi)的電表箱數(shù)量，準(zhǔn)備好相應(yīng)數(shù)量的信息采集系統(tǒng)。在電表箱接線的方向安裝一臺(tái)信息采集系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)電表箱中總進(jìn)線電壓、電流以及開(kāi)關(guān)位置信號(hào)等因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的信息采集和監(jiān)控。不僅如此，在設(shè)計(jì)完善下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)的硬件設(shè)備時(shí)，還要在信息采集系統(tǒng)中加入本地通信模塊，從而實(shí)現(xiàn)智能配電變壓終端與下級(jí)用戶(hù)站點(diǎn)之間的信息交互，增強(qiáng)配電臺(tái)區(qū)管理的準(zhǔn)確性。在智能配電變壓終端與本地通信模塊的交互過(guò)程中，應(yīng)該先識(shí)別流程，將智能配電變壓終端即集中器通過(guò)路由設(shè)備RESET管腳進(jìn)行復(fù)位路由，之后進(jìn)行通信單元上報(bào)。過(guò)程持續(xù)約2 min，如果超出時(shí)間限制，則應(yīng)該由管理員進(jìn)行“本地通信模塊運(yùn)行模式信息”查詢(xún)指令的下達(dá)，并通過(guò)設(shè)置主節(jié)點(diǎn)地址（指令為AFN=05H—F1）的方式進(jìn)行命令驗(yàn)證，根據(jù)運(yùn)行模式參數(shù)進(jìn)行智能配電變壓終端相關(guān)抄表機(jī)制的確認(rèn)并結(jié)束識(shí)別流程，從而提高信息交互的有效性。

3.3 軟件功能技術(shù)方面的設(shè)計(jì)和填充

在探究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能配電臺(tái)區(qū)時(shí)，除了更新配電臺(tái)區(qū)中的設(shè)備以外，還要設(shè)計(jì)和完善基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能配電臺(tái)區(qū)的軟件功能技術(shù)方面，從而滿(mǎn)足配電臺(tái)區(qū)管理的需求，提高配電臺(tái)區(qū)管理的智能化水平，促進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展。應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建低壓配電臺(tái)區(qū)采集監(jiān)控體系，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鑲嵌功能，地圖式展現(xiàn)配電臺(tái)區(qū)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。要設(shè)計(jì)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別體系，加強(qiáng)對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)的智慧化管理，大大降低人工工作的時(shí)間，充分發(fā)揮軟件功能技術(shù)的作用。

例如，在探究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能配電臺(tái)區(qū)時(shí)，可以通過(guò)對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)管理系統(tǒng)軟件功能方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善的方式，提高配電臺(tái)區(qū)管理的智能化水平。在對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能配電臺(tái)區(qū)的軟件功能方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善時(shí)，要充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，構(gòu)建全面系統(tǒng)的低壓配電臺(tái)區(qū)采集監(jiān)控體系。可以采用門(mén)戶(hù)網(wǎng)站或App的方式，把配電臺(tái)區(qū)管理的相關(guān)內(nèi)容鑲嵌到軟件中，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地進(jìn)行查看和監(jiān)控，從而提高配電臺(tái)區(qū)管理的便捷性[3]。例如，以配電臺(tái)區(qū)內(nèi)配電變壓器與用戶(hù)站點(diǎn)的具體數(shù)量和位置為參考，通過(guò)分區(qū)域顯示的模式，使用類(lèi)似地圖的方式進(jìn)行展現(xiàn)。當(dāng)需要查看某一地區(qū)的具體情況時(shí)，直接點(diǎn)擊地圖中的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)入界面，明確顯示使用者的用電狀態(tài)、電壓、電流以及故障情況等信息，從而為配電臺(tái)區(qū)管理提供便利。不僅如此，還要在軟件中設(shè)置緊急報(bào)修和故障排查板塊，提高解決供電故障的效率和質(zhì)量，保證用戶(hù)的用電體驗(yàn)。在軟件功能方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善時(shí)，要展示和完善支持臺(tái)區(qū)戶(hù)表拓?fù)潢P(guān)系識(shí)別、相位識(shí)別以及表箱終端自注冊(cè)等功能，進(jìn)一步支撐臺(tái)區(qū)設(shè)備資產(chǎn)的有序管理，提高智能配電臺(tái)區(qū)管理系統(tǒng)的便捷性和智能化水平。

4 結(jié) 論

為了有效解決目前在統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控方面出現(xiàn)的智能配電臺(tái)區(qū)的管理問(wèn)題，更好地促進(jìn)智能配電臺(tái)區(qū)工作效率的提升，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用。本文在對(duì)配電臺(tái)區(qū)的概念和現(xiàn)狀進(jìn)行充分分析后，總結(jié)整合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能配電臺(tái)區(qū)應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，從基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能配電臺(tái)區(qū)的整體框架設(shè)計(jì)、硬件設(shè)備方面的設(shè)計(jì)和填充、軟件功能技術(shù)方面的設(shè)計(jì)和填充3方面入手，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以期能夠?yàn)橹悄芘潆娕_(tái)區(qū)的有效管理提供借鑒。