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        電力物聯(lián)網(wǎng)下的配電系統(tǒng)運行維護技術研究

        2022-09-22 09:20:26李曉勇
        科技創(chuàng)新導報 2022年17期
        關鍵詞:運維配電配電網(wǎng)

        李曉勇

        (上海方融智能科技有限公司 上海 200437)

        配電網(wǎng)絡的智能運行會隨著技術的發(fā)展而日益完善,且國民生活水平大幅提升、社會需求不斷增多要求配電系統(tǒng)現(xiàn)代化、智能化革新。電力物聯(lián)網(wǎng)的應用能夠保證供電的連續(xù)性,促使電力整體穩(wěn)定性得以提升,同時,還可以從根本上滿足大眾用電需求,增強用戶滿意度,并提高配電系統(tǒng)運行綜合效益。

        1 電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構研究

        電力物聯(lián)網(wǎng)圍繞著配電系統(tǒng)各個方面,是融合多種現(xiàn)代化技術而得到的產(chǎn)物,如信息技術、通信技術、移動互聯(lián)網(wǎng)技術、人工智能技術等,通過打造電力物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)電力各環(huán)節(jié)中的萬物互聯(lián),還能夠在先進技術的支撐下,構建出人機交互系統(tǒng),實現(xiàn)人與設備的有效“溝通”,具備全面狀態(tài)感知功能,還可對各類電力信息進行處理。電力物聯(lián)網(wǎng)中擁有極具靈活性的智能服務系統(tǒng),由應用層、平臺層、網(wǎng)絡層、感知層組成。作為實現(xiàn)配電系統(tǒng)互聯(lián)、人機交互及綜合狀態(tài)感知的智能服務系統(tǒng),物聯(lián)網(wǎng)技術被廣泛應用于電網(wǎng)布局工作中,助力電力行業(yè)高速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)配備有5個級別的終端,分別為通信網(wǎng)絡、邊緣計算、人工智能、云平臺及信息收集器,加大電力物聯(lián)網(wǎng)建設力度,能夠為配電系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行提供保障,還可提高系統(tǒng)運行效益?,F(xiàn)如今,“三型兩網(wǎng)”持續(xù)推進,作為其重要組成部分,將電力物聯(lián)網(wǎng)運用到配電系統(tǒng)中,可構建出靈活性的電網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)智能化服務與生活的全面融合,促進配電系統(tǒng)運行與維護工作的智能化轉型,推動電力行業(yè)持續(xù)、良性發(fā)展。

        2 電力物聯(lián)網(wǎng)下的配電系統(tǒng)運行

        2.1 配電系統(tǒng)運行監(jiān)測

        在信息技術未得到發(fā)展與大范圍推廣前,若配電系統(tǒng)中的電氣設備發(fā)生運行故障,無法第一時間確定故障位置,只能利用人工排查的方式找到故障點,再根據(jù)故障類型進行維修。但隨著電力物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展與完善,也帶來較多新型負載,對配電網(wǎng)絡中的配電質量與安全提出更為嚴苛的要求。標準電力物聯(lián)網(wǎng)技術允許并網(wǎng)的配電系統(tǒng)實時查看電氣設備功能狀態(tài),同時也可對各類干擾配電系統(tǒng)運行情況的風險進行評估,并從根本上消除潛在的各類問題。

        電力物聯(lián)網(wǎng)的應用優(yōu)化了傳統(tǒng)監(jiān)測手段,可實現(xiàn)對配電系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時、全過程監(jiān)管。在此基礎上,搭配通信系統(tǒng),管理人員能夠快速判斷出各類運行錯誤,并利用物聯(lián)網(wǎng)在線排查,確保配電系統(tǒng)運行穩(wěn)定與安全。此外,融合電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)能夠全面評估各類安全風險。通過自動收集、整理、分析配電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),實現(xiàn)對現(xiàn)場風險的有效了解與把控,并準確找出安全性較差的設備,利用人工智能技術,完善、優(yōu)化該設備性能,增強電力供應連續(xù)性、穩(wěn)定性。

        2.2 綜合能源協(xié)調運行

        依托于傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡搭建的配電系統(tǒng),無法保證網(wǎng)格與用戶彼此間邊界的清晰性。除電流外,節(jié)點電壓、頻率波動的分布、揮發(fā)性能量均表現(xiàn)出不確定性,嚴重影響配電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性,而這一問題是配電系統(tǒng)優(yōu)化與升級時需著重關注與解決的。

        現(xiàn)階段,與國民生活有關的各類系統(tǒng)在運行時均表現(xiàn)出獨立性的特點,如運輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)等,確保系統(tǒng)之間互不影響。但未來仍需將配電系統(tǒng)調整為同時擁有水、電力、天然氣等設施的當?shù)仉娋W(wǎng)主要樞紐,實現(xiàn)各類能源的綜合協(xié)調運行[1]。要想達到這一目標,就需調整、集成配電系統(tǒng)與其他系統(tǒng),以此滿足整個能源系統(tǒng)的運行需求。注重電力物聯(lián)網(wǎng)技術的應用,并做好各分銷網(wǎng)絡的規(guī)劃與運營,賦予其更高靈活性與自主權,利用物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術,打造能源操作系統(tǒng)。采集、整理各耗能電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù),將此作為依據(jù),為粒子充電與傳輸構建平滑的模型空間。與此同時,還應借助能夠識別的電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算技術、分布式資源引爆變壓器與能量存儲系統(tǒng),可起到實時調節(jié)用戶負載的作用。并且需科學、合理更改分配拓撲與帶寬分配,可實現(xiàn)在不確定情況下帶寬分配的全面改善。打造電力數(shù)據(jù)平臺,依據(jù)組合式、大型分散式供電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),并整合用戶能耗及數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡運行信息,借助云計算技術,以此了解空間、時間分配的不同特征,為集成傳輸再生、集成電氣系統(tǒng)的實時存儲與多種能源最佳消耗量設計相應的協(xié)調方案。

        2.3 用戶個性化功能服務

        用戶是分銷網(wǎng)絡的重要組成,但當前用戶僅以接收者的身份參與到分銷網(wǎng)絡運作中。近些年,電價逐漸向用電者轉變,為能源消耗的優(yōu)化及分銷網(wǎng)絡運行不足的彌補提供有利條件,且電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應用促使網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)設備滲透到用戶中,在這一背景下,使得高級用戶角色逐漸消失。融合電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)運行優(yōu)勢主要表現(xiàn)在兩方面。

        第一,在先進配電系統(tǒng)的支撐下,打造小型且可移動的“風電場”,將其安裝于用戶住房頂端,配備小型風力發(fā)電機,可實現(xiàn)用戶身份的轉變,即從配電網(wǎng)絡參與者變化為電力供應商。若以廣義的角度進行分析,配電網(wǎng)絡中的能量存儲設備也可以是建筑內(nèi)部空氣或熱水器。

        第二,優(yōu)化智能能耗終端,包括電熱水器、智能空調等,同時,還可進一步豐富用電信息,為不同區(qū)域供電。由此可見,應重視起電力物聯(lián)網(wǎng)與配電系統(tǒng)個人電源服務的開發(fā)與應用,有助于用戶整體體驗感的增強,還可以保證能源消耗的合理性。在此基礎上,適當擴大用戶參與深度與范圍,利用集成創(chuàng)造技術,促使用戶生成主動意識,自覺參與到分銷網(wǎng)絡優(yōu)化工作中。與此同時,應注重人工智能技術、云計算技術、大數(shù)據(jù)技術的運用,對能源用戶能源消耗情況進行分析,并針對不同用戶,制定相應的能源消耗準則,有助于個人能源消耗體驗的增強。此外,還需基于運行配電網(wǎng)技術的主動優(yōu)化與成本激勵機制,將各類應用程序與配電網(wǎng)相對應,包括熱水器、空調、網(wǎng)絡中的分布式設備等二次電源,實現(xiàn)設備的智能化、集成化管理。能源云作為一種用戶友好型設備,能夠準確響應傳輸網(wǎng)絡的操作模式與配置,促使協(xié)調網(wǎng)絡靈活性得以增強[2]。

        3 電力物聯(lián)網(wǎng)下的配電系統(tǒng)維護

        3.1 配電系統(tǒng)維護要求

        配電系統(tǒng)應具備實時監(jiān)測、控制配電網(wǎng)運行狀態(tài)的功能。配電網(wǎng)日常運行中,需安排專業(yè)人員定期巡視與維護,作好運行數(shù)據(jù)的記錄,匯總成運行報表后移交給上級相關部門,防范運行故障的發(fā)生,定期巡視與維護工作可細分為兩種類型。(1)周期性維護。是指在規(guī)定的時間執(zhí)行配電網(wǎng)維護工作,例如,每日安排人員進行簡單巡檢,每周執(zhí)行1次一般巡檢工作,每月則需進行全方位、精細化巡護,但任何一種巡視、維護工作均需由2名以上的工作人員參與。(2)特殊性維護。是指在特殊時期下所開展的維護工作,如高溫時、暴風雨后、重大節(jié)假日前等。打造配電系統(tǒng)時,融合物聯(lián)網(wǎng)技術以滿足配電網(wǎng)巡視、維護基本需求,同時,還需注重感知層技術運用,科學連接起系統(tǒng)中各電氣設備,實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的全過程監(jiān)測,并自動采集運行數(shù)據(jù),若有隱藏運行故障,可自動發(fā)出預警,達到故障集中處理的效果。依托于維護經(jīng)驗及具體數(shù)據(jù)信息,探究設備運行規(guī)律,以此消除各類運行隱患。

        此外,配電網(wǎng)智慧運行與維護時,需始終遵循3項操作原則。第一,每周安排專業(yè)運維人員深入性、全面性分析配電系統(tǒng)匯總的運行數(shù)據(jù),依托于分析結果,科學、適當調整配電網(wǎng)巡檢、維護頻率。第二,開展特殊性維護工作時,應實時、全過程監(jiān)管配電網(wǎng)設備運行狀態(tài),在此基礎上,對配電系統(tǒng)中存在或隱藏的故障問題加以集中化處理,作出響應,總結經(jīng)驗,確保后期配電網(wǎng)運維、檢修工作有序進行。第三,巡視維護期間,若發(fā)現(xiàn)有較為明顯的隱患或缺陷存在,則需將該部位或設備歸入到精細化管理范疇中,并組織專業(yè)人員分析缺陷類型及產(chǎn)生原因,再針對性地制定處理措施,直至隱患消除。另外,還需運用大數(shù)據(jù)技術對配電網(wǎng)整體運行情況進行重新評估,根據(jù)評估結果重新智能化設定巡檢頻率[3]。

        3.2 配電系統(tǒng)維護需求

        首先,需針對配電系統(tǒng)中的各類電氣設備構建智能化評估體系,利用電力物聯(lián)網(wǎng)感知層,智能、集中收集配電設備各項參數(shù),包括運行時長、電壓等級、負荷情況等,再借助大數(shù)據(jù)技術,對參數(shù)進行綜合評估處理,而各單位管轄范圍內(nèi)的配電設備則需單獨評估,并設定相對應的評估標準,還應整合各標準,做好分析與歸類工作,為配電設備運行狀態(tài)判定提供可靠、完整評估依據(jù)。此外,還需為不同設備設計不同的評估方式,區(qū)分新、老設備,增強設備管理工作合理性,還能實現(xiàn)各類管理資源的充分利用,確保選用的運維方法有效。

        其次,細分運維方式。配電系統(tǒng)中的電氣設備設置較為分散,且構造復雜,對此,應針對不同設備的運維方式進行細分,主要有兩種,即精細運維和一般運維。其中,精細運維通常針對特殊情況,需深入分析電氣設備,確保設備各類信息的完整獲取,將其同正常運行狀態(tài)下的設備參數(shù)進行對比,以此找出隱藏的故障隱患,再統(tǒng)一管理與處理,確保設備良性運作。

        再次,優(yōu)化運維內(nèi)容。由配電系統(tǒng)自動分析與整理設備運維數(shù)據(jù),在此基礎上,全面優(yōu)化數(shù)據(jù),精細化管理特殊設備,實現(xiàn)設備的定點、定時、定量管理。

        最后,確保運維工作高效執(zhí)行與完成。利用大數(shù)據(jù)技術,分析配電系統(tǒng)運維結果,做好各項結果的分類、整理工作,將其作為后期配電系統(tǒng)運維工作的開展依據(jù),提高數(shù)據(jù)調用與運維效率。同時,還需分級評估分析結果,打造相對應的評估管理體系,增強運維工作針對性。盡管智能化配電系統(tǒng)主要是由計算機操作,但仍需采取人工的方式對系統(tǒng)進行日常維護,如檢查設備與配電系統(tǒng)運行狀態(tài),并上報檢查結果。這一過程可借助移動設備執(zhí)行,只需同配電系統(tǒng)相連接,便可實現(xiàn)瞬間上報,從而達到實時記錄、反饋配電現(xiàn)場運行情況的目的,有助于系統(tǒng)維護效率的大幅提升[4]。

        4 電力物聯(lián)網(wǎng)下的配電系統(tǒng)總體設計

        4.1 配電系統(tǒng)設備評估

        (1)采集基礎數(shù)據(jù)。依托于電力物聯(lián)網(wǎng)技術,采集、整理配電網(wǎng)中的各類設備信息,并根據(jù)不同設備所表現(xiàn)出的特點,著手于數(shù)據(jù)的分類工作,從而得到設備的基礎數(shù)據(jù)。

        (2)錄入評估要素。自動評估系統(tǒng)是保障配電系統(tǒng)智能化運作的關鍵,系統(tǒng)的運行原理是利用大數(shù)據(jù)技術,對配電系統(tǒng)中各類電氣設備的基礎數(shù)據(jù)進行評估數(shù)據(jù)篩選,而評估要素則為配電網(wǎng)中較為重要或有代表性的數(shù)據(jù)。

        (3)生成評估結果。該環(huán)節(jié)是對前期錄入的評估要素進行分析與整理,再依據(jù)配電網(wǎng)運行、維護要求準則,全面、細致地評估分析結果。另外,區(qū)別整理評估數(shù)值,并對其所屬范疇進行劃分,主要有一般運維范疇、精細運維范疇。為保證評估結果完整性、分類準確性,允許運維人員手動調整。完成此項工作后,將評估結果上傳于系統(tǒng)中,并以表格的形式加以呈現(xiàn)。

        (4)調整評估體系。這一過程主要是運用智能技術,全面調整、優(yōu)化評估體系,賦予評估體系增、刪、改、查等基本功能,實現(xiàn)對設備評估要素的有效處理。此外,融合大數(shù)據(jù)技術的配電系統(tǒng)還具備自我評估功能,搭配人工線下錄入手段,為評估標準科學、合理提供保障[5]。

        4.2 配電系統(tǒng)運維管理

        在對配電系統(tǒng)運行與維護進行管理時,需著手以下3項工作。

        首先,作好工作記錄。配電系統(tǒng)每完成1 次運維操作時,會自動將運維數(shù)據(jù)存儲于搭建的數(shù)據(jù)庫中,同時,還能智慧分類、保存運維結果,為后期配網(wǎng)作業(yè)提供可靠數(shù)據(jù)參考。而數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息可用于對比系統(tǒng)新采集到的數(shù)據(jù)結果,并在系統(tǒng)中進行匯總,幫助運維人員了解系統(tǒng)運維狀態(tài)。

        其次,系統(tǒng)運維管理。配電系統(tǒng)依托于電力物聯(lián)網(wǎng)智能化、自動化的優(yōu)勢,實現(xiàn)對運維數(shù)據(jù)的智能分析,還可依據(jù)運維結果作出相應的判斷,集合運行整體狀態(tài),找出隱藏的故障隱患,并針對性地制定可行且有效的處理措施。此外,能夠自動執(zhí)行運維記錄與結果的增加、刪除、查看與修改工作,在此期間,如果一些數(shù)據(jù)結果無法刪除與修改,配電系統(tǒng)會依據(jù)設備運維時長加以判斷。電力物聯(lián)網(wǎng)技術的應用可實現(xiàn)配電系統(tǒng)與移動端相互連通,實時同步移動端所采集的數(shù)據(jù)信息,從而達到數(shù)據(jù)實時更新與共享的目的。

        最后,移動設備記錄。移動端通常由運維人員操控,開展人工運維工作時,將配電系統(tǒng)發(fā)出指令或反饋的結果作為依據(jù),對設備進行實時、實地維護,增強運維工作時效性、準確性。與此同時,配電系統(tǒng)可全過程反饋由移動端設備接收到的運維結果,達到數(shù)據(jù)互通的效果[6]。

        5 結語

        配電系統(tǒng)運行過程中,通過融合電力物聯(lián)網(wǎng)技術,不僅可實現(xiàn)智能化運作,還能夠實時采集系統(tǒng)中各類電氣設備運行狀態(tài)信息,從而達到配電網(wǎng)運維全過程監(jiān)管的目的,降低人力成本投入的同時,提高配電系統(tǒng)運維效率,推動配電系統(tǒng)運維自動化、智能化發(fā)展。

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