劉冠印 殷 鵬 宋義洲 劉文志 惠鴻忠 馮德贏 陳林林

（1.山東陽光電力設(shè)備有限公司 2.聊城大學(xué)）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，為配電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提升了配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為生活和工作提供了強(qiáng)有力的支持。為了支持配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，智能環(huán)網(wǎng)柜逐漸走進(jìn)研究人員和技術(shù)人員的視野，并對其進(jìn)行了更為深入地研究和分析，對其進(jìn)行更為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，保證其智能化水平以及現(xiàn)代化水平，為后續(xù)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也可以保證應(yīng)用的穩(wěn)定性。科學(xué)合理的設(shè)計(jì)智能環(huán)網(wǎng)柜，可以保證整體結(jié)構(gòu)的規(guī)范性，也可以提升智能化以及現(xiàn)代化水平，避免在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)故障，提升整體應(yīng)用壽命。

1 智能環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用的功能性優(yōu)勢

1.1 滿足技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)性能良好

環(huán)網(wǎng)柜是配電網(wǎng)系統(tǒng)中較為重要的一個(gè)組成部分，其會對整體運(yùn)行的穩(wěn)定性造成一定的影響，因此相關(guān)研究人員應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了智能環(huán)網(wǎng)柜。在完成智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)之后，為了保證應(yīng)用的有效性，需要對其進(jìn)行質(zhì)量檢測，主要針對技術(shù)指標(biāo)、基本性能進(jìn)行檢查，保證滿足技術(shù)要求；同時(shí)在實(shí)際進(jìn)行檢測的過程中，還需要對其適應(yīng)性能進(jìn)行檢查，避免受環(huán)境因素的影響，此外，還需要對絕緣性能以及信息傳輸性能進(jìn)行檢測，保證結(jié)構(gòu)性能滿足技術(shù)要求。在完成全部檢測之后，發(fā)現(xiàn)其完全符合當(dāng)前對技術(shù)的要求，保證了整體配電網(wǎng)應(yīng)用的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以保證輸電的穩(wěn)定性以及順暢性。

1.2 功能立體化，智能化發(fā)展

在實(shí)際對環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，積極利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)更為智能化的環(huán)網(wǎng)柜，提升了整體應(yīng)用的有效性以及應(yīng)用質(zhì)量，而且從根本上避免了電網(wǎng)以及外部環(huán)境等因素的影響。與傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜相比，其功能性更強(qiáng)，增加了系統(tǒng)故障檢測功能，在檢測出故障位置之后，可以針對故障位置進(jìn)行簡單處理，一般會采取斷開的方式進(jìn)行處理，避免對其他位置造成不良影響，避免配電網(wǎng)應(yīng)用出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，智能環(huán)網(wǎng)柜的功能應(yīng)用的有效性越來越強(qiáng)，且對于故障檢測來說，更為精準(zhǔn)，且可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，進(jìn)而對故障位置進(jìn)行有效地隔離。智能環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際應(yīng)用的過程中，與傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜相比，在電源方面實(shí)現(xiàn)了自給自足的功能，這樣可以有效避免受電網(wǎng)影響，保證了電源應(yīng)用的穩(wěn)定性。此外，為了保證閉鎖的可靠性以及應(yīng)用的有效性，其應(yīng)用了無源電磁閉鎖方式，其應(yīng)用更加便捷，且精準(zhǔn)性更強(qiáng)［1］。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)際對智能環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要積極利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為了保證后續(xù)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，首先要做的是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，包含眾多內(nèi)容，主要是對各個(gè)組成模塊和組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。從圖1 中可以看出，主要針對終端感知層、邊緣計(jì)算層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層以及平臺應(yīng)用層進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是除了這個(gè)幾個(gè)層次的實(shí)際以外，還需要設(shè)計(jì)控制模塊、電源自供操作系統(tǒng)以及無源閉鎖裝置等內(nèi)容，形成完整且具有獨(dú)立性的智能環(huán)網(wǎng)柜。為了滿足當(dāng)前對環(huán)網(wǎng)柜的智能化以及現(xiàn)代化需求，需要對模塊進(jìn)行專業(yè)化的設(shè)計(jì)，其不僅可以保證智能環(huán)網(wǎng)柜的基本功能，同時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)的創(chuàng)新。

圖1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架

2.2 控制模塊設(shè)計(jì)

智能環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是控制模塊的設(shè)計(jì)?？刂颇K可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的目的，同時(shí)為了保證整體應(yīng)用的有效性，還需要滿足“三遙”的功能需求，其也是智能化設(shè)計(jì)的核心要求，保證滿足技術(shù)指標(biāo)要求。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)通信功能的支持下，智能模塊可以與數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控系統(tǒng)、配電自動(dòng)化主站以及配電自動(dòng)化二級主站之間進(jìn)行有效連接，并且保證通行的及時(shí)性。為了保證通信功能的技術(shù)要求，保證功能應(yīng)用的有效性以及應(yīng)用質(zhì)量，主要應(yīng)用遙信算法進(jìn)行計(jì)算，為整體設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，控制模塊在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通常會出現(xiàn)遙信抖動(dòng)以及遙信誤動(dòng)的情況，其會對智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用造成一定的不良影響，而遙信算法的應(yīng)用可以有效解決此類問題，其可以更為準(zhǔn)確的感知出現(xiàn)的抖動(dòng)以及誤動(dòng)情況，并及時(shí)消除此項(xiàng)問題，同時(shí)對出現(xiàn)的不良情況以及系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行有效記錄，保證智能環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行的穩(wěn)定性。遙信功能中會設(shè)置定時(shí)器，其狀態(tài)采樣可以對DI 狀態(tài)進(jìn)行采集，并對所有記錄進(jìn)行保存，根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算，為了保證計(jì)算的精準(zhǔn)性，一般每毫秒進(jìn)行一次采樣，并對DI 當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行保存，隨后根據(jù)遙信狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的保證，以此保證遙信發(fā)生時(shí)刻計(jì)算的精準(zhǔn)性［2］。

除了遙信功能以外，最為重要的就是遙控功能，其實(shí)現(xiàn)了對智能環(huán)網(wǎng)柜遠(yuǎn)程操控的目的，同時(shí)在顯示功能的支持下，了解故障的實(shí)際情況，并根據(jù)其進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。智能環(huán)網(wǎng)柜最大的特點(diǎn)就是可以檢測故障，明確故障類型，并進(jìn)行相應(yīng)的分類，且其檢測精準(zhǔn)性較強(qiáng)，在完成故障檢測之后，可以簡單地對故障進(jìn)行處理。

2.3 邊緣計(jì)算層設(shè)計(jì)

對于智能環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)來說，最為重要的就是邊緣計(jì)算層的設(shè)計(jì)，這也是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下就地處理的核心內(nèi)容，為了建設(shè)邊緣計(jì)算層，主要通過物聯(lián)管理單元，其在實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算層設(shè)計(jì)發(fā)揮著較大的作用和價(jià)值。在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要包括3點(diǎn)內(nèi)容，即物聯(lián)硬件層、操作系統(tǒng)層以及應(yīng)用層。物聯(lián)管理單元對應(yīng)用層進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，微應(yīng)用APP具有定制的特點(diǎn)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況進(jìn)行針對性定制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的目的，在完成設(shè)計(jì)之后，邊緣計(jì)算層與平臺應(yīng)用層保持一定的聯(lián)系，共同對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，這樣可以有效避免出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)共同上傳的情況，從根本上提升整體的相應(yīng)速度，提升數(shù)據(jù)處理效率，節(jié)約相應(yīng)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可控在控的目的。

比如說，在智能環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通常會受到外部環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)故障問題，影響整體應(yīng)用有效性。針對此情況，可以在應(yīng)用層設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)測功能，并在功能內(nèi)部配置環(huán)境調(diào)節(jié)APP，當(dāng)外部環(huán)境因素監(jiān)測數(shù)值超過設(shè)置的額定數(shù)據(jù)，此時(shí)邊緣計(jì)算層啟動(dòng)并命令相關(guān)裝置運(yùn)行，比如說加熱、除濕以及排氣等裝置。在實(shí)際開展工作的過程中，邊緣計(jì)算層會與云主站保持聯(lián)系，并向云主站發(fā)送判斷數(shù)據(jù)，同時(shí)也會對裝置命令執(zhí)行的實(shí)際情況信息進(jìn)行傳輸，通常情況下來講，裝置在啟動(dòng)的一段時(shí)間內(nèi)，環(huán)境監(jiān)測數(shù)值不會發(fā)生較為明顯的變化，此時(shí)邊緣計(jì)算層會持續(xù)性向云主站發(fā)送相關(guān)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，直至監(jiān)測數(shù)據(jù)降低至正常規(guī)定數(shù)值區(qū)域內(nèi)，此時(shí)停止信息傳輸。云主站在接收到邊緣計(jì)算層發(fā)送的信息之后，其會與供電服務(wù)指揮系統(tǒng)聯(lián)系，并推送預(yù)警信息，同時(shí)也會發(fā)送環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，為了解決運(yùn)行出現(xiàn)的問題，會派發(fā)任務(wù)單，運(yùn)維人員接收任務(wù)單，隨后對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，明確出現(xiàn)故障的位置以及實(shí)際故障問題，并開展具有針對性的消缺工作，進(jìn)一步完善智能環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行。消缺工作質(zhì)量主要根據(jù)環(huán)網(wǎng)箱監(jiān)測數(shù)據(jù)變化進(jìn)行判定，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控的目的［3］。

2.4 電源自供操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還需要考慮到電源應(yīng)用的情況，同時(shí)也需要關(guān)注電源使用壽命，避免出現(xiàn)電源故障的情況，避免由于電源問題降低智能環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行的穩(wěn)定性，影響輸電質(zhì)量。針對此情況，需要加強(qiáng)電源設(shè)計(jì)，提升其使用壽命，提升電源質(zhì)量，進(jìn)而保證供電的穩(wěn)定性以及順暢性，提升供電時(shí)間，同時(shí)高質(zhì)量的電源，也可以從根本上減低出現(xiàn)維修的次數(shù)。通常情況下來講智能環(huán)網(wǎng)柜多安裝在室外，因此受環(huán)境影響比較大，所以對電池性能以及使用情況，提出了更高的要求，傳統(tǒng)電池具有一定的限制性，且應(yīng)用存在一定的缺陷。因此，在實(shí)際進(jìn)行電源設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)了電源自供操作系統(tǒng)，并電源PT 模式，而為了保證應(yīng)用的穩(wěn)定性，解決故障問題，會輔助配置超級電容備用電源，在雙重作用下保證電源供電的穩(wěn)定性，也保證了供電的安全性。超級電容的應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢，解決了傳統(tǒng)電池存在的缺點(diǎn)，其雖然會受到外部因素的影響，但是整體影響較小，特別是溫度的影響比較小，而且其在實(shí)際應(yīng)用的過程中應(yīng)用年限較長，且不需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)維修，可以降低整體成本。

2.5 平臺應(yīng)用層設(shè)計(jì)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，在實(shí)際進(jìn)行平臺應(yīng)用層設(shè)計(jì)的過程中，將云架構(gòu)作為核心內(nèi)容，并聯(lián)合IoT平臺，兩者融合應(yīng)用有助于滿足服務(wù)應(yīng)用提出的要求，進(jìn)而提升智能環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用的有效性。智能環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通常會出現(xiàn)一定的故障問題，也有可能是自身情況造成的，也有可能是受環(huán)境因素影響引發(fā)的故障問題，針對此情況，需要通過算力支撐、數(shù)據(jù)加工等對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在此過程中主要是應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工技術(shù)等，對智能環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作特性分析的目的，并運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，明確當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行情況，為設(shè)備檢修提供數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，相關(guān)技術(shù)人員對環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行了創(chuàng)新與完善，提出了智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)的目標(biāo)，以此為核心開展設(shè)計(jì)工作。在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要針對整體結(jié)構(gòu)、控制模塊、邊緣計(jì)算層、電源自供操作系統(tǒng)以及平臺應(yīng)用層進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完整的智能環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)，進(jìn)而保證配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。