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

薛宇健

摘 要：輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)是推進(jìn)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要建設(shè)之一。本文從輸電線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)、變電站物聯(lián)網(wǎng)和配電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)方面的建設(shè)思路進(jìn)行分析和探討，為大力推進(jìn)建設(shè)進(jìn)程起到積極作用。

關(guān)鍵詞：輸配電設(shè)備;泛在電力物聯(lián)網(wǎng);建設(shè)思路

前言：輸配電設(shè)備在電力系統(tǒng)中起著主導(dǎo)性作用，輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可以使輸配電設(shè)備充分利用物聯(lián)網(wǎng)，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的深度感知，對(duì)故障預(yù)警和處理等問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，切實(shí)幫助電力企業(yè)維護(hù)和提高電網(wǎng)運(yùn)行能力。

1建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的必要性

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以電網(wǎng)為主要平臺(tái)，分別將用戶(hù)、企業(yè)、供應(yīng)商與相應(yīng)的設(shè)備，以及人與物進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享從而服務(wù)于整個(gè)社會(huì)，為市場(chǎng)提供更多增值可能性。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是智能芯片、通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。智能芯片具有高精度和低功耗的特點(diǎn)，采集信息準(zhǔn)確而快速。如現(xiàn)代5G技術(shù)可用于輸電線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)控視頻下，實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)進(jìn)程，還可以用于智能化機(jī)器人中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和云計(jì)算能力，能對(duì)眾多數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面分析。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠有效提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，實(shí)時(shí)監(jiān)控各戶(hù)各廠(chǎng)的負(fù)荷量，排查電網(wǎng)故障，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)切除故障，確保電網(wǎng)正常工作運(yùn)行。同時(shí)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還能提高能源利用率，有效搭建綜合能源服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源的互補(bǔ)和協(xié)調(diào)。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中輸配電設(shè)備的建設(shè)思路

2.1輸電線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

輸電線(xiàn)路由于其設(shè)計(jì)范圍廣，需要跨越的空間幅度較大，其運(yùn)行環(huán)境也相對(duì)較差，所跨越的每個(gè)區(qū)域由于天氣氣候不同，外在自然因素條件也有很大差異，因此，在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)時(shí)要考慮輸電線(xiàn)路所跨越的區(qū)域范圍、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和時(shí)長(zhǎng)間隔等問(wèn)題。在空中搭建輸電線(xiàn)路時(shí)，要提前檢測(cè)好桿塔、通道異物或者山火等，以防止輸電線(xiàn)路發(fā)生意外故障。在地面搭建輸電線(xiàn)路時(shí)，借助類(lèi)似于LoRa等微功率無(wú)線(xiàn)通信方式，來(lái)收集電力數(shù)據(jù)信號(hào)，運(yùn)用邊緣計(jì)算設(shè)備回傳數(shù)據(jù)，如利用導(dǎo)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)裝置、分布式故障定位裝置等裝置，協(xié)助電力系統(tǒng)解決山區(qū)輸電信號(hào)較弱的長(zhǎng)期問(wèn)題。

輸電線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)不僅含有基礎(chǔ)應(yīng)用模塊，還有高級(jí)應(yīng)用模塊，其中包括故障或缺陷事前預(yù)警模塊、事中快速處理和事后準(zhǔn)確評(píng)估。故障或缺陷事前預(yù)警模塊能夠及時(shí)檢測(cè)傳輸通道內(nèi)是否存在一些違章建筑物或是其他有阻礙性的異物，或是存在超出高度的樹(shù)木，當(dāng)檢測(cè)到這些障礙物時(shí)，會(huì)主動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提供預(yù)警信息，相關(guān)工作人員可以根據(jù)預(yù)警報(bào)告來(lái)進(jìn)行故障排除工作。此外，輸電線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)還具有沙盤(pán)推演功能，當(dāng)出現(xiàn)極端工況時(shí)，就可以實(shí)時(shí)利用沙盤(pán)推演功能，找出輸電線(xiàn)路中需要加強(qiáng)的地方，運(yùn)用加固的相關(guān)措施，加強(qiáng)輸電線(xiàn)路防御故障風(fēng)險(xiǎn)的能力。

2.2變電站物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

變電設(shè)備的內(nèi)部物理空間較為復(fù)雜，其中包括變壓器、刀閘和氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)等電力設(shè)備都需要在同一時(shí)間同時(shí)運(yùn)行。建設(shè)變電站物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，首先需要實(shí)現(xiàn)初步定位，而初步定位要運(yùn)用多點(diǎn)同步監(jiān)測(cè)功能進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，還需要利用變電設(shè)備測(cè)量表征參量和設(shè)備衰減速度較快參量，共同建設(shè)變電站物聯(lián)網(wǎng)[1]。

站域級(jí)邊緣計(jì)算設(shè)備是變電站物聯(lián)網(wǎng)中必不可少的一項(xiàng)現(xiàn)代化設(shè)備，該設(shè)備融合了變電站的環(huán)境狀況、運(yùn)行狀態(tài)和電氣參量等相關(guān)信息，還可以對(duì)變電站進(jìn)行深度感知，能夠監(jiān)測(cè)出變電站的風(fēng)險(xiǎn)程度，并將相關(guān)信息進(jìn)行推送，實(shí)現(xiàn)信息推送功能。此外，站域級(jí)邊緣計(jì)算設(shè)備中包含集成感知陣列，集成感知陣列不需要和變電站設(shè)備相連接，其具有聲音、氣味、紅外和傳感等特殊功能，直接利用全球定位系統(tǒng)就可以采集到相關(guān)樣本，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化采集功能。

變電站物聯(lián)網(wǎng)和輸電線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)都具有高級(jí)應(yīng)用模塊，變電站物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)應(yīng)用模塊的智能化水平相對(duì)較高，能夠充分保障變電站設(shè)備正常運(yùn)行。其中故障智能診斷系統(tǒng)是利用人工智能技術(shù)，當(dāng)變電站設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)量和確定故障類(lèi)型和所在位置，盡快解決故障，并有效防護(hù)故障的再次發(fā)生。變電站物聯(lián)網(wǎng)還可以進(jìn)行安全監(jiān)控，利用監(jiān)控視頻技術(shù)，查看正在工作的工作人員，如有操作不當(dāng)或操作失誤等情況，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示工作人員需要按照規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，避免違規(guī)操作的情況發(fā)生。另外，變電站物聯(lián)網(wǎng)還具有主輔設(shè)備聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是針對(duì)變電設(shè)備遇到過(guò)熱、水浸或失火等意外情況時(shí)，可以立刻啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、空調(diào)或水泵等輔助設(shè)備，利用主設(shè)備和輔設(shè)備同時(shí)聯(lián)動(dòng)處理意外情況，保證變電設(shè)備正常工作。

2.3配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路

電力系統(tǒng)中的配電設(shè)備對(duì)整個(gè)電力運(yùn)行工作的影響十分關(guān)鍵，當(dāng)配電設(shè)備出現(xiàn)故障情況時(shí)，不僅是線(xiàn)路短路的情況發(fā)生，甚至?xí)斐蓞^(qū)域性停電，總體影響后果較為嚴(yán)重。根據(jù)調(diào)查顯示，全國(guó)96%以上的區(qū)域性停電情況都是由于配電設(shè)備出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的，因此，配電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)更應(yīng)該充分考慮保護(hù)配電網(wǎng)絡(luò)的安全性，根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)自身的復(fù)雜性進(jìn)行構(gòu)建。構(gòu)建配電物聯(lián)網(wǎng)需要選擇邊緣計(jì)算設(shè)備，還有配備云后臺(tái)的通信方式，不同的地域需要采用不同的設(shè)備和方式。例如：在城市中心可以選擇無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)或者光纖網(wǎng)絡(luò)，而在較為偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和山區(qū)等地，可以選擇專(zhuān)業(yè)NB-IoT的通信方式，更符合鄉(xiāng)鎮(zhèn)山區(qū)的通信特點(diǎn)。

配電物聯(lián)網(wǎng)也具有高級(jí)應(yīng)用模塊，可以進(jìn)行高級(jí)運(yùn)作，如故障報(bào)警、故障處理和用戶(hù)服務(wù)。故障報(bào)警模塊也同樣具備準(zhǔn)確定位的功能，配電設(shè)備發(fā)生緊急情況或出現(xiàn)故障時(shí)，可以第一時(shí)間定位并發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒相關(guān)工作人員注意該情況，并及時(shí)處理。而故障處理模塊是在停電發(fā)生時(shí)，可以迅速辨別出停電區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，并加以分析，準(zhǔn)確定位故障位置，協(xié)助工作人員處理故障問(wèn)題。用戶(hù)服務(wù)是為用戶(hù)實(shí)行監(jiān)督跟蹤監(jiān)測(cè)工作，每個(gè)時(shí)段都進(jìn)行觀測(cè)，可以精準(zhǔn)識(shí)別出異常工況，確保用戶(hù)正常使用配電設(shè)備。

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)

輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)總體較好。首先，從運(yùn)行管理方面來(lái)說(shuō)，由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在使用過(guò)程中，內(nèi)部數(shù)據(jù)是十分安全可靠的，這樣對(duì)于輸配電設(shè)備的安全性、高效性有了很大的保證，而且還可以降低企業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)利益安全最大化，有效提高設(shè)備運(yùn)行的效率。其次，在應(yīng)用模式上，配電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的故障，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以收集故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)可以與供應(yīng)商共享，共同解決故障問(wèn)題，提升設(shè)備的總質(zhì)量。最后，技術(shù)發(fā)展十分關(guān)鍵。全面利用取能技術(shù)，取能技術(shù)可以利用傳感器和無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)确绞竭M(jìn)行低能功耗采集工作[2]。還可以利用新型傳感技術(shù)，提高存儲(chǔ)和傳輸功能，減少感知成本，提升設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量。

結(jié)論：綜上所述，科技的快速發(fā)展也為電力行業(yè)發(fā)展進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在一定程度上對(duì)輸配電設(shè)備的安全性起到了保護(hù)和監(jiān)督作用，但在未來(lái)的發(fā)展中，還需要借助更加先進(jìn)的技術(shù)加速解決電力故障問(wèn)題，促進(jìn)高質(zhì)量能源體系的形成，保障電力設(shè)備安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏可情，徐群，林楓，等.基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)智能技術(shù)分析[J].電子測(cè)試，2021（12）：78-79.

[2]沈夢(mèng)雪.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景研究[J].電工技術(shù)，2021（10）：95-96+99.