低壓配電系統(tǒng)的數(shù)字化趨勢(shì)分析

陳喜生

摘? 要：大數(shù)據(jù)是我們所處時(shí)代的科技跨越性變革，電力系統(tǒng)也要跟得上時(shí)代的發(fā)展才能更好地為人們提供能源輸出，文章基于低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀和需求進(jìn)行分析，探索未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合當(dāng)前的配網(wǎng)計(jì)量與5G融合解決方案理念進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng);Masterpact MTZ;數(shù)字化

中圖分類號(hào)：TM72? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）34-0046-02

Abstract： Big data is a great-leap-forward change in science and technology in our time， and the power system must keep up with the development of the times in order to better provide energy output for people. This paper analyzes the present situation and demand of low voltage distribution system， explores the future development trend， and expounds in combination with the current distribution network metering and 5G integration solution concept.

Keywords： low voltage distribution system; Masterpact MTZ; digitization

1 配電網(wǎng)計(jì)量現(xiàn)狀

在我國(guó)當(dāng)前的電力系統(tǒng)行業(yè)當(dāng)中，已經(jīng)基本完成了光線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，但是在中低壓配電網(wǎng)的數(shù)字化應(yīng)用上還較為薄弱，特別是在智能表計(jì)、智能網(wǎng)絡(luò)以及智能運(yùn)行等方面。其中目前的低壓配電系統(tǒng)中的保護(hù)措施和保護(hù)機(jī)制主要針對(duì)主要元器件，既然是器件就不免會(huì)受到現(xiàn)有的物理?xiàng)l件以及器件本身特性影響，例如溫度、濕度、器件老化、器件配置等，這樣的制約條件也就導(dǎo)致了低壓配電系統(tǒng)自身安全的弱勢(shì)，例如出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作、有情況無(wú)動(dòng)作、不報(bào)警或誤報(bào)警，這樣的缺陷導(dǎo)致配電網(wǎng)系統(tǒng)整體性缺乏安全。這樣的現(xiàn)象發(fā)生最為主要的原因可以歸結(jié)為配電網(wǎng)絡(luò)交叉混亂、低壓配電管理缺乏科學(xué)性等，配電網(wǎng)計(jì)量和管理方面薄弱是最為主要的因素，現(xiàn)有的管理模式在檢查和分析數(shù)據(jù)上有著精度低、數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)、巡檢人員能力不夠等多種問(wèn)題，現(xiàn)行的配電網(wǎng)計(jì)量和管理急需一個(gè)高效的管理方式。

2 配網(wǎng)計(jì)量發(fā)展趨勢(shì)及需求

隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展，今后計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)是人類必然的發(fā)展趨勢(shì)，但是互聯(lián)網(wǎng)不僅連接的是計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)的移動(dòng)通信設(shè)備，在廣域上還包含各類物聯(lián)設(shè)備，在越來(lái)越多的領(lǐng)域中會(huì)有更多的設(shè)備被網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，在很多互聯(lián)互通上會(huì)有更多的大數(shù)據(jù)參與進(jìn)來(lái)，也正是由于越來(lái)越多的設(shè)備被包括進(jìn)來(lái)才能促成了大數(shù)據(jù)的形成，在電力系統(tǒng)當(dāng)中正需要這樣具有數(shù)字化、智能化的變革和發(fā)展。在中低壓配電柜的數(shù)字化轉(zhuǎn)換過(guò)程中，主要難點(diǎn)和趨勢(shì)在于控制系統(tǒng)的微處理器的應(yīng)用，首先控制回路子系統(tǒng)對(duì)于參數(shù)的計(jì)量和監(jiān)測(cè)，包括配電柜中的環(huán)境溫度和濕度等，其次是人機(jī)交流和數(shù)據(jù)及時(shí)性，在國(guó)內(nèi)外的中低壓配電柜設(shè)計(jì)和研發(fā)上也存在不小的差異。基于上述，5G技術(shù)就是為了更好地將互聯(lián)通信和物聯(lián)管理更好地融合，這也是未來(lái)配網(wǎng)計(jì)量發(fā)展趨勢(shì)及需求。

3 在物聯(lián)網(wǎng)背景下，配網(wǎng)計(jì)量與5G融合解決方案

近些年隨著科技的不斷發(fā)展， 5G作為最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)疑是未來(lái)信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。5G在未來(lái)的物聯(lián)設(shè)備以及遠(yuǎn)距離控制方面有著很大優(yōu)勢(shì)，但是在5G數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)也同樣具有復(fù)雜性和多樣性。首先在狀態(tài)信息采集方面，其數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其次是網(wǎng)絡(luò)延時(shí)極低，通過(guò)主系統(tǒng)的控制可以及時(shí)檢測(cè)到配電電路的計(jì)量數(shù)據(jù)和運(yùn)行環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和分析問(wèn)題，并能將數(shù)據(jù)傳輸回來(lái)做參考。5G智能電網(wǎng)符合目前物料網(wǎng)的運(yùn)行需求，由于其運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)大量的連接和覆蓋測(cè)量體量，要有安全可靠的網(wǎng)絡(luò)位置技術(shù)支撐，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)也有較苛刻要求，所以需針對(duì)于配網(wǎng)計(jì)量與5G融合尋求解決最佳方案[1]。

3.1 Masterpact MTZ 低壓框架斷路器

Masterpact MTZ作為首款智能化斷路器，打破了傳統(tǒng)斷路器的技術(shù)局限，而是將低壓框架斷路器從硬件到軟件全新定義，具有無(wú)限互聯(lián)互通、極致精準(zhǔn)測(cè)量、隨時(shí)隨地升級(jí)、無(wú)懼嚴(yán)酷環(huán)境、架構(gòu)無(wú)縫兼容、便捷安裝調(diào)試、綠色環(huán)保承諾等諸多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)Masterpact MTZ還將藍(lán)牙無(wú)線連接技術(shù)和近場(chǎng)通信連接運(yùn)用到低壓框架斷路器，并將遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與其連接，操作人員可通過(guò)智能手機(jī)在App上實(shí)現(xiàn)對(duì)于框架斷路器的操控。具體實(shí)現(xiàn)方法，我們可以在子系統(tǒng)中采用Corex-3內(nèi)核微處理器，依托其強(qiáng)大的處理功能性，可以保證內(nèi)核脈沖達(dá)到72mpa，其中還配置了20kb sram閃存，可以幫助我們有效完成配電柜的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，同時(shí)為了加強(qiáng)子系統(tǒng)與各單元之間的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，可以采用can總線連接。但是對(duì)于數(shù)據(jù)中心配置方面還需要我們加強(qiáng)電路中斷以后的準(zhǔn)備和工作，由于5G時(shí)代的到來(lái)很多設(shè)備都需要依靠網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，沒(méi)有電能作為保障就會(huì)造成大面積設(shè)備停運(yùn)。

3.2 應(yīng)用場(chǎng)景

Masterpact MTZ低壓框架斷路器作為本區(qū)域內(nèi)的連接方案，可以將目前的智能手機(jī)通信APP與斷路器進(jìn)行高效連接和操作，能夠在實(shí)用范圍內(nèi)將Masterpact MTZ低壓框架斷路器同時(shí)進(jìn)行數(shù)字化管理。

3.2.1 數(shù)字化日常巡檢——藍(lán)牙無(wú)線連接

通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線連接的Masterpact MTZ低壓框架斷路器主要是以智能手機(jī)上的應(yīng)用程序作為數(shù)據(jù)讀取應(yīng)用，不僅可以將斷路器中的全部信息讀取，還能針對(duì)不同的電氣參數(shù)進(jìn)行分類讀取，特別是斷路器中的負(fù)載信息、報(bào)警信息，以及關(guān)鍵性的參數(shù)指令都能夠詳細(xì)獲取。藍(lán)牙無(wú)線連接在數(shù)字化日常巡檢過(guò)程中是以三種顏色進(jìn)行狀態(tài)提示，可以很明顯地將斷路器在正常工作情況下的運(yùn)行健康程度反映出來(lái)。如果Masterpact MTZ低壓框架斷路器發(fā)生跳閘或電路報(bào)警燈突發(fā)情況，也會(huì)被完全記錄，而且標(biāo)注時(shí)間線，保證斷路器可以時(shí)時(shí)被檢查全過(guò)程。工作人員在進(jìn)行日常檢查時(shí)亦可以查看保護(hù)設(shè)定值的合理性，工作人員在手機(jī)APP上就可以輸入權(quán)限密碼后進(jìn)行調(diào)整，而且所有修改過(guò)程和修改記錄都會(huì)作為一種管理信息被存儲(chǔ)，既能降低操作失誤，也為今后整體數(shù)據(jù)檢查做記錄。藍(lán)牙無(wú)線連接讓日常巡檢更加高效便捷，將智能手機(jī)APP中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)云平臺(tái)，可以快速形成巡檢報(bào)告，讓巡檢工作更加系統(tǒng)化、集成化。

3.2.2 數(shù)字化恢復(fù)供電——近場(chǎng)通信連接

電力系統(tǒng)作為我們?nèi)祟惸壳暗淖畲竽芰?，在適用范圍和用量上都具有極大的優(yōu)勢(shì)，這也使得我們很多領(lǐng)域都和電力不可分割，但是一旦發(fā)生斷電也可能致使部分行業(yè)產(chǎn)生不可估量的損失，在社會(huì)層面甚至引發(fā)心理恐慌，所以在現(xiàn)代社會(huì)中追求平穩(wěn)、安全、高效是電力系統(tǒng)的主要目標(biāo)。近場(chǎng)通信連接作為數(shù)字化恢復(fù)供電措施，即使在Masterpact MTZ低壓框架斷路器發(fā)生斷電的情況下，也能通過(guò)智能手機(jī)APP獲取相應(yīng)的故障訊息，從根本上解決了斷電后無(wú)法了解斷電有關(guān)情況。當(dāng)工程師在現(xiàn)場(chǎng)排查情況的時(shí)候，近場(chǎng)通信連接還可以給出故障電流值、故障發(fā)生節(jié)點(diǎn)、可能的故障類型等等訊息，幫助工程師進(jìn)行排查和分析，如果這樣的信息不能精準(zhǔn)的確定故障，也可以用波形捕捉功能詳細(xì)排查，解決故障后也不需重新翻找和整理排查過(guò)程，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)形成故障檢修數(shù)據(jù)。最后APP會(huì)提示合閘恢復(fù)供電指導(dǎo)，整個(gè)過(guò)程以圖文并茂的形式呈獻(xiàn)簡(jiǎn)單易懂，讓一切工作都有章可循、有據(jù)可依、避免斷電后的恐慌心理。

3.3 數(shù)字化配電系統(tǒng)的前瞻性

伴隨著移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)，5G作為今后的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持將有大規(guī)模終端接入，只有充分發(fā)揮電力系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)和穩(wěn)定性才能更好的服務(wù)社會(huì)。我們應(yīng)該重視的問(wèn)題首先是5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端節(jié)點(diǎn)眾多，導(dǎo)致安全防護(hù)更加重要，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)安全，如何防止攻擊是重要的研究課題。其次是5G基站建設(shè)更為密集，關(guān)于維護(hù)和建設(shè)成本需要多角度考慮。我們可以在以下兩方面進(jìn)行發(fā)力，一個(gè)是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生雙極閉鎖等緊急事故時(shí)，5G技術(shù)協(xié)助在毫秒級(jí)的時(shí)延內(nèi)精準(zhǔn)切斷制冷等可中斷負(fù)荷，另外是在配網(wǎng)局部發(fā)生故障時(shí)，5G通信系統(tǒng)構(gòu)建毫秒級(jí)自動(dòng)定位并隔離故障，以確保非故障區(qū)域的不間斷供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化和智能化是未來(lái)低壓配電系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢(shì)，我們要更多的根據(jù)目前的配電網(wǎng)計(jì)量現(xiàn)狀進(jìn)行分析和探索，更多關(guān)注當(dāng)前電力系統(tǒng)的需求，注重?cái)?shù)字化設(shè)備的使用和普及，讓前沿科技更好地為人們服務(wù)。

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