电力物联网在智能配变管理终端的应用

电力物联网在智能配变管理终端的应用

王茜

(保定市冀能电力自动化设备有限公司)

摘要：2019年1月，国家电网公司提出了建设“三型两网”的目标，所谓的两网，指的就是坚强智能电网和泛在电力物联网，本文电力物联网在智能配变管理终端的应用就是泛在电力物联网的范畴，围绕配电网系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，实现电压、电流、漏电流、温度、功率、用电量以及各种用电故障报警信息的实时采集，并通过管理终端平台进行统计比对、大数据分析等，建设多维、丰富的基础数据。此外，用户可通过手机APP，实现远程设置、查询、遥控或定时开关线路，以及完成漏电保护功能自动自检等功能。

前言：

随着物联网的飞速发展，传统产业在新型物联网技术的加持下迎来发展新机遇，尤其是工业4.0以及电动汽车等行业的发展，导致电力发电、输电、变电、配电和用电各环节不断涌现出越来越多的复杂需求，但是接入问题越来越突出。鉴于此，电力物联网在智能配变管理终端的应用研究应运而生。

关键词：电力物联网；智能配电网；泛在电力物联网

在电力配电系统中，智能配变管理终端用于对配电变压器的信息采集和控制，在基于电力物联网大数据的整合下，管理终端能够实时监测配电变压器的运行工况，并能将采集的信息传送到主站或其他的智能装置，提供配电系统运行控制及管理所需的数据。

电力物联网在智能配变管理终端主要用于低压配电箱,终端采用无线数据通讯方式,以物联网为载体,辅助以现场RS485总线、红外线等通讯方式,将配电箱内的断路器、剩余电流漏电动作断路器、无功补偿投切状态、配电变压器工况、计量电能表等为主要控制管理对象,对相关的用电信息进行监测,实现供用电监测、控制和管理,具有远程抄表、用电异常信息报警、负荷管理与控制等多种功能。

该终端软件采用先进嵌入式操作系统开发,硬件采用32位内核CPU,8Mbit静态SRAM和256MbitNandFLASH大容量数据存储器;通信信道采用高速全双工的工业级GPRS/CDMA模块;终端内置TCP/P协议,支持各种有无线网络通信方式,支持网络在线升级。

1领先的无线通信技术，打造基于电力物联网的配、变电的智能通信终端，通过多样融合的接入通信全面感知电力终端，有线、无线高速通信网络进行实时可靠传输，云数据中心整合、共享配电网数据信息支撑电力业务智能分析和管理，为建设更加智能的电网提供有力的保障，无线通信终端为电网全环节海量终端与运营中心搭建高速、稳定的传输通道，实现数据的7*24小时实时传输。

根据配电自动化系统的要求，配变监测终端对上能与配电子站或主站进行通信，将终端采集的实时信息上报，同时接收子站/主站下达的各种控制命令，对下要求可与附近的配变监测终端或其他智能设备进行通信。因此，对终端通信功能的要求比较严格，无论通信方式、通信协议、通信接口都要满足配网自动化系统的要求。

在通信上，通信接口通过电力线接收来自主站的命令信息，经过滤波放大后，命令经过解调送到控制器，然后控制器通过串口将主站命令发送给数据采集与处理模块。数据采集与处理模块根据接收到的主站命令对配电变压器的数据进行采集，经过分析处理后，将数据信息通过串口发送给通信模块的控制器，再经过调制，最后经由接口发送到电力线上，等待主站接收。

2智能终端监测并记录配电变压器运行工况,根据低压侧三相电压、电流采样值,每隔1~2分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数,记录并保存一段时间(一周或一个月)和典型日上述数组的整点值,电压、电流的最大值、最小值及其出现时间,供电中断时间及恢复时间,记录数据保存在装置的不挥发内存中,在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通过通信系统定时读取TTU测量值及历史记录,及时发现变压器过负荷及停电等运行问题,根据记录数据,统计分析电压合格率、供电可靠性以及负荷特性,并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。如不具备通信条件,使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录,事后转存到配网主站或其它分析系统。

3本研究使用基于Spark内存计算框架的深度学习方法来进行配变管理终端的监测，该方法充分选取更多维更广泛的特征，最大程度上利用了上一次数据经过基于历史数据挖掘的配电网态势感知算法处理得到的结果，能更精确、快速地预测短期态势趋势。考虑到用电态势本身周期性和规律性的特征，首先基于历史数据建模的配网态势感知算法得出态势感知情况，寻找海量态势数据中的共性，再通过基于DBN的态势分类器对待预测日的态势曲线类别进行分类，并最终将对应的典型态势曲线作为一个特征应用到基于SAE的态势预测器中。

4鉴于传统配电网状态估计量测不足的现状以及配电网中存在大量历史数据的现状，本研究使用了一种基于历史数据挖掘的配变管理终端的感知方法。该方法首先利用历史数据对配电网运行状态进行历史数据建模，并将建模结果输入作为虚拟量测输入状态估计器中，以期获得精度较高的配电网实时运行状态。该方法不仅为配电网的主动管理提供了全面、准确地实时数据库，更丰富了配电网的态势信息，从而为配电网安全、可靠、经济运行提供了基础和保障。

5本技术方案融合了低功耗广域窄带物联网先进技术，能够提供多达100倍的深度覆盖增益和千倍以上的联接能力，功耗只有LTE的1/10，占用更少的网络资源，可大大减少电站压力和有效降低网络建设成本。

结语：

管理终端平台能够满足客户在配电数据采集、远程抄表、故障定位、状态实时上报、配变电站远程监控、业务统计、物资管理调度等多方面的业务需求，且设置了标准接口、串口的无线模组和数据接入单元，可以实现与现网配电设备、智能电表、主站系统的无缝对接，更好的做到电力与物联网的融合。