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(diǎn)為這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了應(yīng)用的場(chǎng)景與落地的平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用對(duì)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、對(duì)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)?shí)現(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(shí)將電網(wǎng)設(shè)備的計(jì)劃性檢修轉(zhuǎn)換為在線式檢修，替代傳統(tǒng)人力運(yùn)維系統(tǒng)的管理模式。

文章從一個(gè)城市地區(qū)試點(diǎn)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(shí)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(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)對(duì)配用電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制、統(tǒng)計(jì)等，制定科學(xué)合理的運(yùn)行方式和檢修計(jì)劃，保證配電網(wǎng)的安全運(yùn)行和高質(zhì)量供電。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)饋線的故障定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電，提高供電可靠性。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)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(duì)監(jiān)控信息的統(tǒng)計(jì)分析，為決策層和管理層制定生產(chǎn)計(jì)劃及考核辦法提供了依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)“無人值守”提供有力的技術(shù)支持；同時(shí)可以提高配電網(wǎng)的自動(dòng)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(gè)區(qū)布署功能不同的子系統(tǒng)：安全Ⅰ區(qū)主要布署自動(dòng)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(shí)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(dòng)化調(diào)配子系統(tǒng)，主要接入設(shè)備為變電站的遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)、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(duì)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(jī)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(jī)；獨(dú)立于其他區(qū)運(yùn)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(yùn)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(tái)獨(dú)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(dòng)，具備電動(dòng)遙控功能；支持與主SCADA系統(tǒng)的互聯(lián)互通；實(shí)現(xiàn)開關(guān)手車與地刀的遙控操作，同時(shí)在主SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順控功能。

（2）在10 kV開關(guān)柜布置觸點(diǎn)溫度測(cè)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(gè)測(cè)溫點(diǎn)；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(gè)過程和遙信變化情況，增強(qiáng)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(cè)功能，采用超聲波和暫態(tài)對(duì)地電壓相結(jié)合的檢測(cè)技術(shù)對(duì)開關(guān)設(shè)備各種類型局放進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

（5）在開關(guān)柜控制回路上監(jiān)視斷路器儲(chǔ)能電機(jī)的動(dòng)作特性曲線，實(shí)時(shí)進(jìn)行斷路器機(jī)械特性監(jiān)測(cè)與采集，包括合分閘時(shí)間、電流、速度、運(yùn)動(dòng)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(duì)于智能視頻監(jiān)控，主要是利用“全景攝像機(jī)”“槍機(jī)”以及“網(wǎng)絡(luò)高清紅外球機(jī)”等，進(jìn)行視頻采集工作。能夠和“防盜探測(cè)器”和“燈光探測(cè)器”實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)“拍攝”，也可以利用“圖像識(shí)別”技術(shù)，對(duì)“表計(jì)示數(shù)進(jìn)行讀取”，或者識(shí)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(dòng)對(duì)運(yùn)行人員出/入變電所進(jìn)行記錄，包括“時(shí)間”和“個(gè)體信息”。對(duì)于站內(nèi)出現(xiàn)的不良入侵事件，也可以及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，確保站內(nèi)設(shè)備在運(yùn)行過程中，更具安全性。另外，還能實(shí)現(xiàn)和風(fēng)機(jī)的有效聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)啟動(dòng)和暫停風(fēng)機(jī)，確保人員進(jìn)入更加安全。

3.3 智能環(huán)境監(jiān)測(cè)

智能環(huán)境監(jiān)測(cè)包括“越限報(bào)警”“濕度和溫度”以及“水位”等方面的監(jiān)測(cè)。在這過程中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)燈光，可以對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)采集，既可以實(shí)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(cè)的主要兩種類型及內(nèi)容，重點(diǎn)表現(xiàn)在兩個(gè)方面。

表1 智能環(huán)境監(jiān)測(cè)主要類型及內(nèi)容

3.3.1 對(duì)于水位監(jiān)測(cè)

第一，監(jiān)測(cè)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?yàn)樵撐恢谩胺浪兔芊狻辈缓茫沟糜晁S著電纜進(jìn)入相應(yīng)的“電纜溝”中。監(jiān)測(cè)電纜溝積水，主要在溝底鋪設(shè)“漏水線”或者利用“定點(diǎn)安裝漏水電極”的方法進(jìn)行。對(duì)于在溝底鋪設(shè)的“漏水線”，一旦電纜溝有水進(jìn)入，就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，這種報(bào)警比較輕微。但是，對(duì)于漏水嚴(yán)重的情況，電纜溝就會(huì)一直進(jìn)水，若是水位到達(dá)電極安裝相應(yīng)位置，就會(huì)出現(xiàn)“嚴(yán)重警告”，這時(shí)就需要盡快處理“電纜溝的積水”。監(jiān)測(cè)室外積水。想要實(shí)現(xiàn)雨水快速排出，在變電站外圍，通常會(huì)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(shí)會(huì)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(huì)經(jīng)過變電站門倒灌至站內(nèi)“設(shè)備室”。面對(duì)這種現(xiàn)象，就要在變電站門外設(shè)置“水位探頭”，對(duì)室外積水進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)。在設(shè)備安裝“監(jiān)測(cè)設(shè)備”，想要對(duì)誤報(bào)情況進(jìn)行有效防止，就應(yīng)使用“浮標(biāo)式水位探頭”，因?yàn)樗谳p微的水淋時(shí)不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，只有水位達(dá)到相應(yīng)高度才會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，能夠避免雨天“誤報(bào)”情況。第三，監(jiān)測(cè)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(shí)進(jìn)行啟動(dòng)。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(cè)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(yùn)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(cè)

需要設(shè)定相應(yīng)的“濕度”和“溫度”監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)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(huì)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(huì)出現(xiàn)報(bào)警提示，管理工作者可以及時(shí)查看電氣設(shè)備，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問題加以檢修，主要涉及設(shè)備有“風(fēng)機(jī)與空調(diào)”和“除濕機(jī)”等。這樣可以防止設(shè)備出現(xiàn)故障產(chǎn)生的不良影響。對(duì)于環(huán)境檢測(cè)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(shí)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(huì)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(dòng)操作的塑殼開關(guān)，實(shí)現(xiàn)低壓進(jìn)出線遠(yuǎn)程合分閘控制。進(jìn)線柜及每個(gè)抽屜回路配置多功能電表，實(shí)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(shí)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(cè)、火災(zāi)消防報(bào)警、故障及運(yùn)行記錄、遠(yuǎn)程近程控制等。

5 結(jié)語

綜上所述，想要實(shí)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(duì)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成進(jìn)行準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，了解其中存在的缺點(diǎn)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(yùn)維工作的壓力減輕，增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)專業(yè)化和可持續(xù)化發(fā)展。