張發(fā)裕

（廈門海華電力科技有限公司，福建 廈門 361000）

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及5G等先進(jìn)通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，特別是近幾年增量配電網(wǎng)的試點為這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了應(yīng)用的場景與落地的平臺。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用對配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、對衍生出的新一代新型電力系統(tǒng)有著積極的意義。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備可觀，可控，可感知，最大程度提升管理水平與故障的分析能力，同時將電網(wǎng)設(shè)備的計劃性檢修轉(zhuǎn)換為在線式檢修，替代傳統(tǒng)人力運維系統(tǒng)的管理模式。

文章從一個城市地區(qū)試點的增量配電網(wǎng)內(nèi)“變電站”“開關(guān)站”“配電站”以及與“集控系統(tǒng)”相聯(lián)合的角度探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。在配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將電氣設(shè)備的感知層從傳統(tǒng)模式深入到電網(wǎng)的神經(jīng)末梢，為配電網(wǎng)管理工作創(chuàng)造良好條件。為實現(xiàn)電氣設(shè)備互聯(lián)互通；構(gòu)建電氣設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)設(shè)備立體感知、數(shù)據(jù)云邊處理、狀態(tài)輔助預(yù)判，達(dá)到安全智能管控、提升運檢效益的目的。

1 建立統(tǒng)一的電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)中心

建立一套統(tǒng)一的電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)、集中實現(xiàn)對配用電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制、統(tǒng)計等，制定科學(xué)合理的運行方式和檢修計劃，保證配電網(wǎng)的安全運行和高質(zhì)量供電。當(dāng)發(fā)生事故時，能夠?qū)崿F(xiàn)饋線的故障定位、隔離和自動恢復(fù)供電，提高供電可靠性。實現(xiàn)生產(chǎn)運行的集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理，可以促進(jìn)管理工作的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化。通過對監(jiān)控信息的統(tǒng)計分析，為決策層和管理層制定生產(chǎn)計劃及考核辦法提供了依據(jù)。為實現(xiàn)“無人值守”提供有力的技術(shù)支持；同時可以提高配電網(wǎng)的自動化水平和設(shè)備可靠性；可以節(jié)約人力成本，提高生產(chǎn)效率。

硬件邏輯結(jié)構(gòu)按照信息安全分區(qū)建設(shè)，在硬件架構(gòu)層面上分4個區(qū)布署功能不同的子系統(tǒng)：安全Ⅰ區(qū)主要布署自動化調(diào)配子系統(tǒng)、安全Ⅱ區(qū)主要布署用電信息采集子系統(tǒng)、安全Ⅲ區(qū)布署信息發(fā)布子系統(tǒng)、WEB訪問；安全Ⅳ區(qū)布署輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)非電氣信息的采集。具體網(wǎng)絡(luò)布置見圖1。

安全Ⅰ區(qū)（含安全接入?yún)^(qū)）：安全I(xiàn)區(qū)主要布署自動化調(diào)配子系統(tǒng)，主要接入設(shè)備為變電站的遠(yuǎn)動機、環(huán)網(wǎng)柜及開閉所的DTU、FTU、TTU設(shè)備。為保證信息接入安全，針對DTU、FTU、TTU設(shè)備的安全接入，配置配網(wǎng)安全接入?yún)^(qū)，部署配網(wǎng)前置服務(wù)器完成配網(wǎng)數(shù)據(jù)的前置采集，通過正反向隔離裝置完成數(shù)據(jù)安全建設(shè)。由安全Ⅰ區(qū)內(nèi)調(diào)度前置采集服務(wù)器通過光纖專網(wǎng)進(jìn)行變電站數(shù)據(jù)采集，服務(wù)器配置互為主備。由配網(wǎng)安全接入?yún)^(qū)內(nèi)的配網(wǎng)前置服務(wù)器通過光纖公網(wǎng)或預(yù)留后期通過無線公網(wǎng)經(jīng)防火墻進(jìn)行環(huán)網(wǎng)柜及開閉所內(nèi)配電數(shù)據(jù)的采集。

安全Ⅱ區(qū)：主要完成用電信息的采集功能，部署用電采集服務(wù)器、交換機及相關(guān)接口服務(wù)器。

安全Ⅲ區(qū)：主要完成數(shù)據(jù)發(fā)布及內(nèi)外網(wǎng)信息交互，安全Ⅲ區(qū)通過正反向隔離同安全I(xiàn)區(qū)進(jìn)行連接，通過防火墻與外網(wǎng)進(jìn)行信息發(fā)布。

安全Ⅳ區(qū)：輔助控制系統(tǒng)安全區(qū)，部署視頻服務(wù)器，交換機；獨立于其他區(qū)運行。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

目前智能化變電站是主流的建設(shè)模式，借助于先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)組成GOOSE網(wǎng)與SV網(wǎng)，達(dá)到電氣模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，讓電氣設(shè)備運行更安全；文章主要講述物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在10 kV開關(guān)柜的一些數(shù)字化配置領(lǐng)域。

（1）在開關(guān)柜上布置一臺獨立于繼保的智能控制設(shè)備，智能控制設(shè)備與開關(guān)柜的手車、地刀形成聯(lián)動，具備電動遙控功能；支持與主SCADA系統(tǒng)的互聯(lián)互通；實現(xiàn)開關(guān)手車與地刀的遙控操作，同時在主SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)順控功能。

（2）在10 kV開關(guān)柜布置觸點溫度測量，在斷路器上觸頭，電纜頭各裝A/B/C三相溫度傳感器，共六個測溫點；保證在電流負(fù)荷比較大的情況下由觸頭溫度判斷開關(guān)及電纜設(shè)備是否有異常情況發(fā)生達(dá)到狀態(tài)檢修的目的。

（3）開關(guān)柜視頻監(jiān)控功能：在開關(guān)柜內(nèi)斷路器室、電纜室裝配視頻攝像頭，監(jiān)視手車地刀遙控操作的整個過程和遙信變化情況，增強遙控操作的可靠性，為順控操作提供“雙確認(rèn)”提供輔助依據(jù)。

（4）在開關(guān)柜布置局放在線監(jiān)測功能，采用超聲波和暫態(tài)對地電壓相結(jié)合的檢測技術(shù)對開關(guān)設(shè)備各種類型局放進(jìn)行在線監(jiān)測。

（5）在開關(guān)柜控制回路上監(jiān)視斷路器儲能電機的動作特性曲線，實時進(jìn)行斷路器機械特性監(jiān)測與采集，包括合分閘時間、電流、速度、運動行程等進(jìn)行監(jiān)視。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電站房的應(yīng)用

3.1 智能視頻監(jiān)控

對于智能視頻監(jiān)控，主要是利用“全景攝像機”“槍機”以及“網(wǎng)絡(luò)高清紅外球機”等，進(jìn)行視頻采集工作。能夠和“防盜探測器”和“燈光探測器”實現(xiàn)聯(lián)動“拍攝”，也可以利用“圖像識別”技術(shù)，對“表計示數(shù)進(jìn)行讀取”，或者識別開關(guān)位置。

3.2 智能門禁安防監(jiān)控

作為智能門禁系統(tǒng)，能夠自動對運行人員出/入變電所進(jìn)行記錄，包括“時間”和“個體信息”。對于站內(nèi)出現(xiàn)的不良入侵事件，也可以及時進(jìn)行監(jiān)控，確保站內(nèi)設(shè)備在運行過程中，更具安全性。另外，還能實現(xiàn)和風(fēng)機的有效聯(lián)動，自動啟動和暫停風(fēng)機，確保人員進(jìn)入更加安全。

3.3 智能環(huán)境監(jiān)測

智能環(huán)境監(jiān)測包括“越限報警”“濕度和溫度”以及“水位”等方面的監(jiān)測。在這過程中，對于現(xiàn)場燈光，可以對開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行自動采集，既可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，還能將節(jié)能效率加以提升。如表1所示，為智能環(huán)境監(jiān)測的主要兩種類型及內(nèi)容，重點表現(xiàn)在兩個方面。

表1 智能環(huán)境監(jiān)測主要類型及內(nèi)容

3.3.1 對于水位監(jiān)測

第一，監(jiān)測電纜溝積水。這種現(xiàn)象通常產(chǎn)生于“電纜溝”進(jìn)線處 ，主要是因為該位置“防水和密封”不好，使得雨水隨著電纜進(jìn)入相應(yīng)的“電纜溝”中。監(jiān)測電纜溝積水，主要在溝底鋪設(shè)“漏水線”或者利用“定點安裝漏水電極”的方法進(jìn)行。對于在溝底鋪設(shè)的“漏水線”，一旦電纜溝有水進(jìn)入，就會出現(xiàn)報警，這種報警比較輕微。但是，對于漏水嚴(yán)重的情況，電纜溝就會一直進(jìn)水，若是水位到達(dá)電極安裝相應(yīng)位置，就會出現(xiàn)“嚴(yán)重警告”，這時就需要盡快處理“電纜溝的積水”。監(jiān)測室外積水。想要實現(xiàn)雨水快速排出，在變電站外圍，通常會設(shè)置一些排水溝，并且與“共用下水道”進(jìn)行相連，變電站周邊有時會出現(xiàn)排水溝堵塞問題，引導(dǎo)排水不暢，如果積水過高，則會經(jīng)過變電站門倒灌至站內(nèi)“設(shè)備室”。面對這種現(xiàn)象，就要在變電站門外設(shè)置“水位探頭”，對室外積水進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)測。在設(shè)備安裝“監(jiān)測設(shè)備”，想要對誤報情況進(jìn)行有效防止，就應(yīng)使用“浮標(biāo)式水位探頭”，因為它在輕微的水淋時不會出現(xiàn)報警，只有水位達(dá)到相應(yīng)高度才會出現(xiàn)報警，能夠避免雨天“誤報”情況。第三，監(jiān)測水泵工作異常情況。電纜溝排水工作中，水泵發(fā)揮著重要作用，想要盡快排水，最為普遍的方式就是隔半小時進(jìn)行啟動。然而，由于水泵本身在“電纜溝”中，如果出現(xiàn)故障，很難被發(fā)現(xiàn)，這就需要在近地面位置安裝相應(yīng)的“漏水電極”，監(jiān)測水泵周圍水位，若是水位到達(dá)“漏水電極”高度，證明存在積水，并且水泵沒有盡快將其排除，通過這一現(xiàn)象，我們就可以判斷水泵運轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常，進(jìn)行故障警告。3.3.2 溫度和濕度監(jiān)測

需要設(shè)定相應(yīng)的“濕度”和“溫度”監(jiān)測點，監(jiān)測的主要數(shù)據(jù)來源于“數(shù)據(jù)采集設(shè)備”，經(jīng)過采集之后，會統(tǒng)一送至“環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)”中。該系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)“濕度和溫度”超過正常界限，就會出現(xiàn)報警提示，管理工作者可以及時查看電氣設(shè)備，對設(shè)備出現(xiàn)的問題加以檢修，主要涉及設(shè)備有“風(fēng)機與空調(diào)”和“除濕機”等。這樣可以防止設(shè)備出現(xiàn)故障產(chǎn)生的不良影響。對于環(huán)境檢測系統(tǒng)，可以結(jié)合采集的“溫度”“濕度”和“空調(diào)設(shè)定參數(shù)”，實現(xiàn)智能化的判斷。若是在期限內(nèi)，環(huán)境溫度沒有到達(dá)空調(diào)設(shè)定的具體問題，就會出現(xiàn)“空調(diào)設(shè)備”故障警告。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在低壓配電的應(yīng)用

（1）0.4 kV低壓進(jìn)線柜采用智能框架開關(guān)，低壓出線柜抽屜回路采用帶電動操作的塑殼開關(guān)，實現(xiàn)低壓進(jìn)出線遠(yuǎn)程合分閘控制。進(jìn)線柜及每個抽屜回路配置多功能電表，實現(xiàn)開關(guān)的全電量采集及故障狀態(tài)采集。低壓抽屜回路增加火災(zāi)漏電傳感器，防止漏電火災(zāi)的發(fā)生。

（2）樓層配電箱采用智能型數(shù)字化配電箱，配電箱內(nèi)配置遠(yuǎn)程可控空開關(guān)，實現(xiàn)配電箱電量管理及分配、節(jié)能管理、斷電重合開關(guān)、全電量監(jiān)測、火災(zāi)消防報警、故障及運行記錄、遠(yuǎn)程近程控制等。

5 結(jié)語

綜上所述，想要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的有效應(yīng)用，相關(guān)人員就要樹立正確思想，對配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成進(jìn)行準(zhǔn)確認(rèn)識，了解其中存在的缺點和問題，不斷將智能監(jiān)控系統(tǒng)利用到其中，通過科學(xué)合理的方式，將運維工作的壓力減輕，增強配電網(wǎng)的“可控性”，完成配電網(wǎng)監(jiān)管工作的最終目標(biāo)，實現(xiàn)專業(yè)化和可持續(xù)化發(fā)展。