輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路與發(fā)展趨勢(shì)

摘要：首先分析了輸電線路物聯(lián)網(wǎng)、變電站物聯(lián)網(wǎng)、配電物聯(lián)網(wǎng)的總體建設(shè)思路，然后闡述了輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)今后構(gòu)建電力系統(tǒng)的泛在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)體系提供了重要的參考依據(jù)，對(duì)推進(jìn)輸配電泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展進(jìn)程起了到積極作用。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);建設(shè)思路;發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)，近年來(lái)，國(guó)家加大了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)力度，明確了輸電線路物聯(lián)網(wǎng)、變電站物聯(lián)網(wǎng)、配電物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路，利用衛(wèi)星遙感、智能傳感、數(shù)據(jù)分析等高科技技術(shù)，逐步推進(jìn)輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程。

1 輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

1.1 ? ?輸電線路物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

輸電線路空間跨度大、運(yùn)行環(huán)境差，跨越區(qū)域的氣候條件具有較大差異，因此，應(yīng)充分考慮輸電線路廣域、海量監(jiān)測(cè)小數(shù)據(jù)以及長(zhǎng)時(shí)間間隔的特點(diǎn)，構(gòu)建泛在物聯(lián)網(wǎng)。在空中，利用雷達(dá)遙感衛(wèi)星監(jiān)測(cè)輸電線路的山火、通道異物以及桿塔;在地面，將導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)裝置、分布式故障定位裝置等作為邊緣計(jì)算設(shè)備，借助于LoRa等微功率無(wú)線通信方式收集數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)邊緣計(jì)算設(shè)備回傳海量小數(shù)據(jù)，以有效解決山區(qū)輸電信號(hào)弱的問(wèn)題。

輸電線路物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)應(yīng)用包括故障/缺陷事前預(yù)警模塊、事中快速處理和事后準(zhǔn)確評(píng)估模塊。其中，事前預(yù)警模塊能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳輸通道內(nèi)的違章建筑、各種異物以及超高樹(shù)木等，并發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為故障排除贏取大量時(shí)間。極端工況沙盤(pán)推演功能可以對(duì)線路的實(shí)時(shí)運(yùn)行工況進(jìn)行推演，以確定輸電線路的薄弱環(huán)節(jié)，然后通過(guò)加固舉措，提高輸電線路的故障風(fēng)險(xiǎn)防御能力[1]。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)總體框架如圖1所示。

1.2 ? ?變電站物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

由于變電設(shè)備中的變壓器、氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)、刀閘等設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)部物理空間相對(duì)較為復(fù)雜，因此，構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)利用多點(diǎn)同步監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)初步定位，同時(shí)通過(guò)本地的變電設(shè)備測(cè)量表征參量以及設(shè)備衰減速度較快的參量。

在變電站物聯(lián)網(wǎng)中，站域級(jí)邊緣計(jì)算設(shè)備融合了變電站環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)、電氣參量等信息，具有深度感知、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及預(yù)警信息推送功能，其中站域級(jí)集成感知陣列具有傳感視頻、紅外、聲音、氣味的功能屬性，因此，無(wú)需接觸變電站設(shè)備，就能夠利用全球定位系統(tǒng)采集樣本。

變電站物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)應(yīng)用包括故障智能診斷系統(tǒng)、作業(yè)人員安全管控系統(tǒng)以及主輔設(shè)備聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，智能診斷就是借助于人工智能技術(shù)，測(cè)量和確定變電站設(shè)備的故障類型與故障位置，進(jìn)而降低變電站發(fā)生故障的概率。作業(yè)人員安全管控系統(tǒng)利用視頻監(jiān)控，監(jiān)督作業(yè)人員的個(gè)人操作行為，當(dāng)作業(yè)人員違規(guī)操作規(guī)范時(shí)，系統(tǒng)將第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒作業(yè)人員遵守操作規(guī)范，能夠有效降低事故率。而主輔設(shè)備聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)主要針對(duì)變電設(shè)備過(guò)熱、水浸、失火等異常工作狀況，隨時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、空調(diào)、水泵等輔助設(shè)備，使變電設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

變電站物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)架構(gòu)如圖2所示。

1.3 ? ?配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

配電設(shè)備是整個(gè)電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，一旦配電設(shè)備發(fā)生故障，將發(fā)生區(qū)域性停電事件，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有96%以上的停電事件是由配電設(shè)備故障引起的。因此，在構(gòu)建配電物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)全面考慮配電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性與多變性。尤其在選擇邊緣計(jì)算設(shè)備與電力設(shè)備的云后臺(tái)通信方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)符合地域性特點(diǎn)，在城市區(qū)域應(yīng)當(dāng)選擇無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)，在偏遠(yuǎn)山區(qū)可以選擇電力系統(tǒng)的專業(yè)NB-IoT通信方式。

配電物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)應(yīng)用包括故障預(yù)警、故障處理以及用戶服務(wù)三大模塊。故障預(yù)警模塊能夠準(zhǔn)確定位配電設(shè)備的故障位置，并及時(shí)發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)。故障處理模塊能夠自動(dòng)辨識(shí)停電臺(tái)區(qū)的數(shù)據(jù)信息，并輔助故障指示裝置定位故障位置。而用戶服務(wù)模塊能夠結(jié)合不同時(shí)段的線損變化，精準(zhǔn)識(shí)別出漏電與竊電等異常工況，并對(duì)用戶的電力能源質(zhì)量進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，以確保用戶能夠正常使用電力能源[2]。

配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)架構(gòu)如圖3所示。

2 輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)層面看，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，它將有效帶動(dòng)取能、傳感、數(shù)據(jù)應(yīng)用等技術(shù)的同步發(fā)展。其中，取能技術(shù)能夠滿足電力系統(tǒng)的低功耗要求，使系統(tǒng)級(jí)芯片系統(tǒng)向著節(jié)能降耗方向發(fā)展。新型的傳感技術(shù)將大幅提高電力裝置的安全可靠性，成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的突破口。數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)則朝著安全及智能化分析方向發(fā)展，安全防控模塊也將涵蓋身份認(rèn)證、分類授權(quán)、預(yù)警信息自動(dòng)分發(fā)等功能，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)框架是新時(shí)代、新背景下電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一項(xiàng)重要舉措，向著實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的美好愿景邁出了關(guān)鍵一步。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路的日漸純熟，將無(wú)法撼動(dòng)電力能源企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的主導(dǎo)地位，與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距也將逐步縮減。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 周峰.探究泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[J].城鎮(zhèn)建設(shè)，2019（12）：268.

[2] 楊懷琴.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（29）：169-170.

收稿日期：2020-01-07

作者簡(jiǎn)介：梁天宇（1991—），女，山西呂梁人，助理工程師，研究方向：電氣工程。