滿振梅

（南京九維測控科技有限公司）

0 引言

電力物聯(lián)網(wǎng)是指利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對電力設(shè)備、用電環(huán)境以及電力系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測、控制和管理。隨著能源行業(yè)的發(fā)展和智能化水平的提高，電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中的應用日益增長。智能配電網(wǎng)是一種基于先進傳感器、通信和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的電力系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和遠程控制等功能。通過將各類電力設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)進行連接，智能配電網(wǎng)可以實時獲取電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)、負荷變化和能源消耗情況，從而幫助電力企業(yè)更好地管理和運營配電系統(tǒng)。

近年來，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和大規(guī)模智能儀表的部署，電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中扮演著越來越重要的角色。首先，電力物聯(lián)網(wǎng)可以實時監(jiān)測配電設(shè)備的工作狀態(tài)，包括開關(guān)、線路和變壓器等，以及電能計量和電流電壓質(zhì)量等指標。通過這些數(shù)據(jù)的采集和分析，電力企業(yè)可以快速了解設(shè)備的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)故障并采取相應措施，保障供電的可靠性和穩(wěn)定性。其次，電力物聯(lián)網(wǎng)可以幫助實時監(jiān)測配電系統(tǒng)的負荷變化和能源消耗情況。通過智能儀表和傳感器的數(shù)據(jù)采集，電力企業(yè)可以了解用戶的用電需求和能源消耗情況，并根據(jù)需求進行合理的調(diào)度和管理。這不僅有助于優(yōu)化配電系統(tǒng)的能源利用效率，減少供需的不平衡，還可以為用戶提供更加智能和便捷的用電服務。最后，電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中還可以與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深度分析和智能決策。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的分析，可以挖掘出潛在的問題和優(yōu)化方案，進一步提高配電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。

通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)對電力設(shè)備、用電環(huán)境以及電力系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)測和管理，為電力企業(yè)的運營和用戶的用電體驗提供更為可靠、高效和智能的解決方案。

1 智能配電網(wǎng)

智能配電網(wǎng)是一種基于先進的技術(shù)和全面數(shù)字化的系統(tǒng)，旨在更高效地管理和分配電能資源。它通過集成物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析和自動化控制等技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化和自適應性。

智能配電網(wǎng)能夠?qū)崟r監(jiān)測電力網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點的電能流動情況和負載變化，使得能源供給與需求之間保持平衡，并及時調(diào)整電力分配。通過智能傳感器和智能計量設(shè)備，智能配電網(wǎng)可以精確測量電力消耗和負荷信息，從而提供準確的電能定價和用電統(tǒng)計數(shù)據(jù)。此外，智能配電網(wǎng)還可以有效檢測并快速定位電力故障，實現(xiàn)在最短時間內(nèi)進行修復和恢復供電。具體智能配電網(wǎng)特征情況見下表1所示。

表1 智能配電網(wǎng)基本特征

智能配電網(wǎng)的應用范圍廣泛，不僅可以應對城市和工業(yè)領(lǐng)域日益增長的用電需求，還可以為新能源接入和電動汽車充電等提供可靠的電力支持。通過智能配電網(wǎng)，能源管理者可以實時監(jiān)測并優(yōu)化電網(wǎng)運行狀態(tài)，提高供電的可靠性和利用率，減少能源損耗和環(huán)境污染。

2 電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)是指將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于電力系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)對電力設(shè)備、用電環(huán)境和電力系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)框架。其主要包括感知、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層以及應用層等四個部分，具體見圖1所示。

圖1 電力物聯(lián)網(wǎng)分層體系架構(gòu)

感知層是整個體系架構(gòu)的基礎(chǔ)，負責將電力設(shè)備和用電環(huán)境的相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并采集。這些節(jié)點可以包括溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等，用于獲取實時的設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)通信層是連接各個傳感器節(jié)點以及傳輸數(shù)據(jù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以建立無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或者有線網(wǎng)絡(luò)，將傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理與分析層。網(wǎng)絡(luò)通信層還可以實現(xiàn)節(jié)點之間的通信和協(xié)調(diào)，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

平臺層是對傳感器數(shù)據(jù)進行處理和分析的核心部分。在這一層，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量的數(shù)據(jù)進行存儲、清洗和處理，提取有價值的信息和知識。同時，可以借助人工智能和機器學習算法對數(shù)據(jù)進行分析和預測，以實現(xiàn)對電力設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)的智能監(jiān)測和診斷。

應用層是根據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析的結(jié)果，提供相應的應用和服務。這包括電力設(shè)備故障診斷與預警、負荷調(diào)度與優(yōu)化、能源管理與節(jié)約等方面。通過對數(shù)據(jù)的深度分析和智能決策，可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的快速響應和優(yōu)化控制。

通過各層級間的相互協(xié)作能夠?qū)崿F(xiàn)對電力設(shè)備、用電環(huán)境和電力系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)測和管理，為電力企業(yè)的運營和用戶的用電體驗提供更為可靠、高效和智能的解決方案。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和應用，電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)也將不斷完善，為未來電力系統(tǒng)的智能化和數(shù)字化提供強有力的支撐。

3 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作用

（1）實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和管理：通過電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，包括電力生產(chǎn)、輸送、配送等?？梢钥焖侔l(fā)現(xiàn)故障、異常情況，并及時進行處理和管理。

（2）節(jié)能和優(yōu)化使用：電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助電力系統(tǒng)進行能源管理和節(jié)能優(yōu)化，通過采集大量的數(shù)據(jù)并進行分析，找出能耗高、效率低的環(huán)節(jié)，并提供相應的解決方案，用電更加經(jīng)濟高效。

（3）預測和預警系統(tǒng)：通過電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以建立一個完善的預測和預警系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行全面監(jiān)測和分析，提前預測可能的故障和問題，并提供相應的預警措施，以避免事故的發(fā)生。

（4）負荷平衡和優(yōu)化調(diào)度：電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對電力系統(tǒng)的負荷進行動態(tài)平衡和優(yōu)化調(diào)度，根據(jù)實時數(shù)據(jù)和需求預測，對電力的供應進行合理分配，確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行和供應可靠性。

（5）設(shè)備管理和維護：通過電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)對電力設(shè)備的遠程管理和監(jiān)控，包括設(shè)備狀態(tài)、運行狀況、維護需求等?？梢蕴崆鞍l(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和異常情況，并進行及時的維修和保養(yǎng)，延長設(shè)備壽命，提高設(shè)備運行效率。

電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面監(jiān)控和管理，優(yōu)化能源使用和供應，提高電力系統(tǒng)的運行效率和整體效益。

4 基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

當前，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，存在配電網(wǎng)自動化水平不足的問題，這導致了配網(wǎng)故障頻繁發(fā)生并影響了用戶供電。為了提高電網(wǎng)企業(yè)的服務水平，需要及時獲取故障信息，并進行搶修工作。然而，由于某些地區(qū)未配備配網(wǎng)自動化設(shè)備，配備配網(wǎng)自動化設(shè)備的投資規(guī)模較大，因此需要開發(fā)配電網(wǎng)智能化狀態(tài)監(jiān)測平臺來解決這一問題。在配電網(wǎng)智能化狀態(tài)監(jiān)測平臺的設(shè)計中，首先通過配電臺區(qū)數(shù)據(jù)綜合分析判斷，實現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享功能。通過同步相量數(shù)據(jù)集中器裝置匯集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)故障區(qū)域的快速定位。通過建立分支線斷線不接地故障的主要特征庫，并使用頻繁模式樹對結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)進行分析，以實現(xiàn)故障的診斷和定位。通過挖掘出強關(guān)聯(lián)規(guī)則，可以進一步確定故障區(qū)域，并提供給搶修人員參考。該智能化狀態(tài)監(jiān)測平臺還通過采集終端上報的配電臺區(qū)電壓等數(shù)據(jù)，并進行綜合分析，實現(xiàn)對配電臺區(qū)的精細化管理。根據(jù)配電臺區(qū)運行數(shù)據(jù)的變化，實施對配網(wǎng)運行的監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提供停電區(qū)域的提示，以實現(xiàn)主動搶修服務。此外，還可以發(fā)布搶修信息，提高搶修服務水平。最后，將配電網(wǎng)智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應用于電力公司，并驗證其實用性。通過曲線等展示臺區(qū)配電運行工況、臺區(qū)配電負荷和三相不平衡率等指標，以及低壓網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)平均值的分析，可以對低壓網(wǎng)絡(luò)運行異常狀況進行提示告警，為配電臺區(qū)的運維提供數(shù)據(jù)支持，并改變以往被動處理配網(wǎng)故障的局面。同時，通過分析臺區(qū)運行工況，可以準確評估配電臺區(qū)的狀態(tài)，為用電客戶提供優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。

5 結(jié)束語

電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中的應用研究具有重要的意義和潛在價值。通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對電力設(shè)備、用電環(huán)境以及電力系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測、控制和管理，可以為電力企業(yè)的運營和用戶的用電體驗提供更為可靠、高效和智能的解決方案。首先，電力物聯(lián)網(wǎng)可以實時監(jiān)測配電設(shè)備的工作狀態(tài)，包括開關(guān)、線路和變壓器等，以及電能計量和電流電壓質(zhì)量等指標。這有助于電力企業(yè)快速了解設(shè)備的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)故障并采取相應措施，保障供電的可靠性和穩(wěn)定性。其次，電力物聯(lián)網(wǎng)可以幫助實時監(jiān)測配電系統(tǒng)的負荷變化和能源消耗情況。通過智能儀表和傳感器的數(shù)據(jù)采集，電力企業(yè)可以了解用戶的用電需求和能源消耗情況，并根據(jù)需求進行合理的調(diào)度和管理。這有助于優(yōu)化配電系統(tǒng)的能源利用效率，減少供需的不平衡，為用戶提供更加智能和便捷的用電服務。最后，電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測中還可以與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深度分析和智能決策。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的分析，可以挖掘出潛在的問題和優(yōu)化方案，進一步提高配電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)對電力設(shè)備、用電環(huán)境以及電力系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)測和管理，為電力企業(yè)的運營和用戶的用電體驗提供更為可靠、高效和智能的解決方案。隨著能源行業(yè)的不斷發(fā)展和智能化水平的提升，電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)中的應用前景將更加廣闊，并將為未來的能源供應和能源管理帶來巨大的改變和機遇。