基于物聯(lián)網技術的統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控的智能配電臺區(qū)研究

祝習宇，宋慶旭，羅 軍

（國網青海省電力公司黃化供電公司，青海 黃南州 811200）

0 引 言

國家電網在電源建設方面持續(xù)穩(wěn)定增長。2017年，全國全口徑發(fā)電設備容量為1.78×109kW，同比增長了7.9%，增速稍有下滑；2018年前11個月，全國全口徑發(fā)電設備新增容量為9.877×107kW，全國全口徑發(fā)電設備達到1.88×109kW，依然保持穩(wěn)定的增長態(tài)勢。

1 配電臺區(qū)的概念和現(xiàn)狀

1.1 配電臺區(qū)的概念分析

在電力系統(tǒng)中，配電臺區(qū)主要是指變壓器的供電范圍或區(qū)域，是電力經濟運行管理過程中非常重要的組成部分。圖1為單柱式配電臺區(qū)架，組成部分包括電桿、配電箱、支架、避雷裝置、保險、變壓器和第一接地線。其中，標號為3的結構即為變壓器，所能供電的范圍由標號為12的供電線所決定，即為配電臺區(qū)。

1.2 配電臺區(qū)的現(xiàn)狀分析

隨著經濟社會的發(fā)展，人們生產生活的用電范圍和用電量在持續(xù)增多。在這樣的背景下，如何提高供電服務和配電臺區(qū)管理水平是現(xiàn)階段電網公司發(fā)展需要解決的重點問題。表1是某農村配電臺區(qū)用電概況。該村共有950臺變壓器，其中130臺變壓器存在不同程度的過載現(xiàn)象，長此以往可能會影響住戶用電安全。

圖1 單柱式配電臺區(qū)架

表1 某農村配電臺區(qū)統(tǒng)計表

2 基于物聯(lián)網技術的統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控的智能配電臺區(qū)的優(yōu)勢

2.1 信息資源整合程度高

在智能配電臺區(qū)的管理方面，可以利用物聯(lián)網技術的智能數(shù)據存取優(yōu)勢，有效整合配電臺區(qū)的工作數(shù)據資源，從而實現(xiàn)對智能配電臺區(qū)的統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控，有利于在最大程度上減少智能配電臺區(qū)的故障發(fā)生概率，提高電力輸送效率。

2.2 信息獲取更加方便快捷

為了實現(xiàn)對智能配電臺區(qū)的有效管理，應該借助物聯(lián)網技術的智慧數(shù)據收集優(yōu)勢，根據自動生成的智能清單有效追蹤配電臺區(qū)工作情況，從而使得信息獲取更加方便快捷，提高對配電臺區(qū)的管理水平。

2.3 運行維護的方式更加多樣

在智能配電臺區(qū)的運行維護方面，可以利用物聯(lián)網技術的智慧機器溝通和流程優(yōu)化優(yōu)勢，有效簡化配電臺區(qū)的日常檢查維護流程，通過電網建設的物聯(lián)網裝置實現(xiàn)數(shù)據的有效交互，加強對配電臺區(qū)運行維護的必要性分析，從而實現(xiàn)對智能配電臺區(qū)的有效監(jiān)控。

3 基于物聯(lián)網技術智能配電臺區(qū)的建設思路分析

3.1 基于物聯(lián)網技術的智能配電臺區(qū)的整體框架設計

在進行整體框架設計時，要根據配電臺區(qū)的組成構建一個基于物聯(lián)網技術的一體化監(jiān)測管控體系，主要包含4部分內容[1]。

（1）設計總控制平臺，也可以稱為智能控制終端。建設時可以根據配電臺區(qū)管理的具體內容，充分利用現(xiàn)階段先進的計算機網絡技術和云平臺技術建立一個數(shù)據平臺終端，方便展示采集信息和監(jiān)控信息。

（2）整體架構方面，可以采用物聯(lián)技術分站模式，設置主站和下級用戶站點。配電臺區(qū)系統(tǒng)結構如圖2所示，應該利用有線或無線網絡作為媒介，將多個數(shù)據采集裝置并聯(lián)，從而有利于信息的匯總，最終將匯總完成的信息傳輸至數(shù)據分析工作站或手提式PC端進行數(shù)據查看和分析。其中，主站方面（即數(shù)據分析工作站）主要是對下級用戶站點的信息進行總結和分析，而下級用戶站點方面要完成信息的采集和傳輸。

圖2 配電臺區(qū)系統(tǒng)結構圖

（3）設計智能配電臺區(qū)管理系統(tǒng)的通信部分。主要通過現(xiàn)階段先進的光纖網絡進行連接，實現(xiàn)兩者之間的實時信息通信，在提高監(jiān)控效率和監(jiān)控準確性的基礎上，加快故障問題處理的速度。

（4）下級用戶站點中信息收集和監(jiān)控的布局設計。它主要是對配電臺區(qū)中的配電變壓器和低壓配電箱進行監(jiān)控和信息采集，從而保證供電的安全穩(wěn)定性，提高用戶的用電體驗，增強配電臺區(qū)管理的水平。以基于WiMAX通信的智能配電臺區(qū)通信方案為例，借助OPNET仿真軟件進行不同規(guī)模臺區(qū)系統(tǒng)的搭建，并依據相應的網絡參考模型，有效優(yōu)化和調整智能配電臺區(qū)的網絡實體和接入業(yè)務網絡即ASN和連接業(yè)務網絡（CSN），并根據SS和MSS的IP網絡開關科學分配PoA地址。為了準確獲取智能配電臺區(qū)的IP地址，應該采用DHCP動態(tài)主機配置協(xié)議進行查找，從而實現(xiàn)對智能配電臺區(qū)通信部分的有效設計。

3.2 硬件設備方面的設計和填充

3.2.1 主站系統(tǒng)方面

主站系統(tǒng)方面主要是根據主站的工作需要進行設計和填充。例如，可以在配電臺區(qū)增設前置服務器、數(shù)據庫、交換機、防火墻、配電加密認證裝置以及計算機顯示屏幕等設備，從而保證信息采集、轉換、儲存和運行等功能的正常，同時滿足基本的信息保密、信息展示等功能[2]。通過光纖網絡技術，實現(xiàn)主站與下級用戶站點和智能控制終端之間的通信聯(lián)系。在實際連接過程中，要注意先經過防火墻和數(shù)據隔離組件后，再與主站的前置服務器建立連接，從而實現(xiàn)業(yè)務交互通道與管理通道數(shù)據等功能。

3.2.2 配電變壓器方面

配電變壓器方面主要是在變壓器的關鍵部分安裝信息采集系統(tǒng)設備。首先，在選擇傳感設備時，要根據每種監(jiān)測因素特點的不同，選擇對靈敏度高的傳感器設備，保證信息收集和監(jiān)控的準確性，提高配電臺區(qū)管理的效率和質量。其次，信息傳輸方面。可以采用先進的信息轉換設備，把每種監(jiān)控因素的數(shù)據信息轉換為電流信號，并通過架設好的通信管道傳遞到智能配電變壓終端。最后，智能配電變壓終端的安裝。安裝時，可以選擇安裝在低壓配電箱內的方式。安裝前要檢查低壓配電箱的通信功能，當?shù)蛪号潆娤洳痪邆渫ㄐ殴δ軙r，要及時更換，保證信息能夠傳遞到智能配電變壓終端。更換時要注意漏電保護裝置的設置，提高配電臺區(qū)的供電穩(wěn)定性。

3.2.3 下級用戶站點方面

在對下級用戶站點的硬件設備進行設計和完善時，要按照配電臺區(qū)內的電表箱數(shù)量，準備好相應數(shù)量的信息采集系統(tǒng)。在電表箱接線的方向安裝一臺信息采集系統(tǒng)，監(jiān)測電表箱中總進線電壓、電流以及開關位置信號等因素，實現(xiàn)對配電臺區(qū)的信息采集和監(jiān)控。不僅如此，在設計完善下級用戶站點的硬件設備時，還要在信息采集系統(tǒng)中加入本地通信模塊，從而實現(xiàn)智能配電變壓終端與下級用戶站點之間的信息交互，增強配電臺區(qū)管理的準確性。在智能配電變壓終端與本地通信模塊的交互過程中，應該先識別流程，將智能配電變壓終端即集中器通過路由設備RESET管腳進行復位路由，之后進行通信單元上報。過程持續(xù)約2 min，如果超出時間限制，則應該由管理員進行“本地通信模塊運行模式信息”查詢指令的下達，并通過設置主節(jié)點地址（指令為AFN=05H—F1）的方式進行命令驗證，根據運行模式參數(shù)進行智能配電變壓終端相關抄表機制的確認并結束識別流程，從而提高信息交互的有效性。

3.3 軟件功能技術方面的設計和填充

在探究基于物聯(lián)網技術的智能配電臺區(qū)時，除了更新配電臺區(qū)中的設備以外，還要設計和完善基于物聯(lián)網技術的智能配電臺區(qū)的軟件功能技術方面，從而滿足配電臺區(qū)管理的需求，提高配電臺區(qū)管理的智能化水平，促進電網企業(yè)的發(fā)展。應該根據實際情況構建低壓配電臺區(qū)采集監(jiān)控體系，通過物聯(lián)網技術的鑲嵌功能，地圖式展現(xiàn)配電臺區(qū)的實時運行情況。要設計系統(tǒng)拓撲結構識別體系，加強對智能配電臺區(qū)的智慧化管理，大大降低人工工作的時間，充分發(fā)揮軟件功能技術的作用。

例如，在探究基于物聯(lián)網技術的智能配電臺區(qū)時，可以通過對智能配電臺區(qū)管理系統(tǒng)軟件功能方面進行設計和完善的方式，提高配電臺區(qū)管理的智能化水平。在對基于物聯(lián)網技術的智能配電臺區(qū)的軟件功能方面進行設計和完善時，要充分利用物聯(lián)網技術的優(yōu)勢特點，構建全面系統(tǒng)的低壓配電臺區(qū)采集監(jiān)控體系?？梢圆捎瞄T戶網站或App的方式，把配電臺區(qū)管理的相關內容鑲嵌到軟件中，實現(xiàn)隨時隨地進行查看和監(jiān)控，從而提高配電臺區(qū)管理的便捷性[3]。例如，以配電臺區(qū)內配電變壓器與用戶站點的具體數(shù)量和位置為參考，通過分區(qū)域顯示的模式，使用類似地圖的方式進行展現(xiàn)。當需要查看某一地區(qū)的具體情況時，直接點擊地圖中的對應區(qū)域進入界面，明確顯示使用者的用電狀態(tài)、電壓、電流以及故障情況等信息，從而為配電臺區(qū)管理提供便利。不僅如此，還要在軟件中設置緊急報修和故障排查板塊，提高解決供電故障的效率和質量，保證用戶的用電體驗。在軟件功能方面進行設計和完善時，要展示和完善支持臺區(qū)戶表拓撲關系識別、相位識別以及表箱終端自注冊等功能，進一步支撐臺區(qū)設備資產的有序管理，提高智能配電臺區(qū)管理系統(tǒng)的便捷性和智能化水平。

4 結 論

為了有效解決目前在統(tǒng)一采集與集中監(jiān)控方面出現(xiàn)的智能配電臺區(qū)的管理問題，更好地促進智能配電臺區(qū)工作效率的提升，應該加強對物聯(lián)網技術的有效應用。本文在對配電臺區(qū)的概念和現(xiàn)狀進行充分分析后，總結整合了物聯(lián)網技術在智能配電臺區(qū)應用方面的優(yōu)勢，從基于物聯(lián)網技術的智能配電臺區(qū)的整體框架設計、硬件設備方面的設計和填充、軟件功能技術方面的設計和填充3方面入手，提出了相應的改進措施，以期能夠為智能配電臺區(qū)的有效管理提供借鑒。