配电物联网智能终端的概念及应用讨论

配电物联网智能终端的概念及应用讨论

束俊强、周衍

山东健文力德电气有限公司 山东 济南 250000

摘要：在社会发展中，如今配电网逐渐朝向智能、信息化发展。智能终端是配电物联网中的核心设备和基础元件，得到全社会的关注。本文以配电物联网的建设为基础，总结配电物联网智能终端内涵和特征，以最新的智能配电终端作为参考，总结计算存储以及通信中的配电物联网智能终端变化，提高设备的运维能力，降低设备的改造成本。

关键词：配电网；物联网；智能终端；概念；应用

前言：国民经济和社会发展的基础是配电网。处于电网末端的低压配电网，肩负着直接为用户供电以及输电网连接责任，是保障供电质量的重要环节。国内低压配电网智能水平低、设备种类多，没有统一的标准，缺少范式的管理措施和技术手段。国内配电台区的设备调控与运维相对落后，用户体验也不好。国家电网近些年一直在积极建设智能电网，提高电网安全性。配电网从原先的服务客户和传输电能渐渐演变为智能应用、数据融合、全面感知。配电物联网实现了物联网技术和传统工业技术融合，使用配电网设备全面互操作、互通、互联，就可以满足精益化管理配电网的要求。

一、配电物联网的智能终端

（一）定位

配电物联网的架构包括云、管、边、端一共四个层级。其中云说的是云主站，创新组织方法和信息系统，实现了智能决策、协同自治、开放应用与互联。管指的是数据传输的通道，传输通道安全、高效且实时^[1]。边指的是靠近数据源头或物，在网络边缘分布智能代理，其拓展云管理数据和搜集数据能力与范围。端指的是配电物联网结构状态感知以及执行控制主体的终端单元。边设备里面包括智能终端，端设备也包括智能终端。以物理层面来看，边设备和端设备可以融为一体^[2]。比如智能配电变终端软件提供业务和互联，实现了边和端结合。以逻辑架构层面来看边有着独立性特征。使用软件定义，就能解耦终端侧软硬件，不需要变更硬件条件下，满足配电台区变化要求，能够拓展智能配电终端适用范围。以计算资源层面来看，终端侧增加边缘计算层级可以本地化处理感知数据，实现端层边缘计算和云层大数据高效协同，解决了计算要求。

（二）内涵

以本质的角度来看，配电物联网属于软件定义终端，使用开放式架构，分离了优化决策层、数据分析层、控制接口层、通信接口、采集接口功能。设备功能取决于优化决策层和分析层软件的定义，能够智能化、平台化设备。比如智能手机的功能，就和用户所下载的APP有关。配电领域中的软件定义终端，按照行业特点落地，需要进一步设计和研究。本文智能终端以配电物联网物连接上网接入单元，向上提供物联网环境、设备以及运行情况数据，向下就地控制和执行决策命令。配电物联网的智能终端如今变成了平台，靠着来源广泛的软件定义功能。装置生命周期以内可以持续删减和增加功能设计，用于满足多种多样服务要求和业务融合要求。实用软件存储、网络、计算统一管理硬件资源。应用个性化、多样化服务。具有安装简单、维护方便且即插即用功能。所以配电物联网的智能终端属于配电物联网架构执行主体、感知主题。使用各种软硬件，就可以自动化使用终端。

（三）智能终端特征

其具有硬件平台化、软件APP化、高度标准化一共三个特点。

1.软件平台化

配电网中有着众多的终端设备，安装完众多设备以后最大的问题是维护困难。通信功能和业务功能的集成，使得其只有单一的功能，无法进行扩展，浪费了硬件资源。对比分析得出的是，主要包括对外通讯接口、主控模块、遥信遥测遥控^[2]。在主控模块中实现功能，其余模块有着几乎相同的功能。智能终端运用平台化理念设计，将控制接口、通信接口、数据采集接口进行封装。平台按照使用需求，可以灵活拓展和自由拼装组合各种传感器模块。多回路交直流采集，不同厂商可以互换硬件，按照也无需求，伸缩主控模块。

2.软件APP化

过去终端设备的软件结构设计，倾向于过程整体化，各个业务的单元软件模块有着较大的耦合性。在智能终端业务模块变得越来越多的同时，智能终端软件越来越复杂。新增业务的处理十分复杂，软件开发也只能靠终端硬件商，无法灵活调整业务和快速部署与安装。APP软件决定业务功能，自由组合软件的功能，可以提高软件独立性^[3]。以互联网思路为基础，开发APP市场，用集体的智慧，进行软件开发，实现数据监测和采集。

3.高度标准化

众所周知配电设备数量多，分布广泛，电压等级低的情况下特性非常明显。所以配电终端需要免维护、易安装、低成本。标准化是达成这一目的的关键。

二、终端使用

（一）终端产品

按照配电物联网的软硬件解耦和整体开发思路，国家电网开发智能配电终端。使用单芯多核CPU，一体化设计基本结构，模块化设计通信部分。按照使用要求，灵活拓展和使用有线通信、无线通信模块。各个厂商的产品，可以进行互换。以Linux系统为基础，用虚拟化技术，解决了硬件差异问题。容器中运行消息交互协议和数据库，具有智能决策、就地处理、信息传输、数据采集功能。

（二）应用分类

使用APP方法自由扩展功能。APP包括三个层次，分别为基础管理、采集监测、应用分析。基础管理可以实现配变台账信息维护、APP管理、智能配变终端状态管理。采集监测可以采集低压设备信息和基础计算，属于智能配变终端边缘计算源头，包括用户端、低压分录、变配交采等。应用分析层可以分析，包括分析台区的电压分布、低压故障位置、回路阻抗。

（三）使用成效

当前国内许多地区均已使用智能配变终端，如北京、上海、江苏等，5000多个配电台区，使用无功补偿控制系统，效果非常好。如南京的溧水区10kV线下属典型台区，为提升电能质量，部署了综合分析电能质量和载调压变APP，集中了通讯模块、无功补偿和集中器，节省了2个小时调试工作量，停电时间也减少了4个小时。

结语：配电物联网智能终端，实现了配电网管理思想的转变，以软件形式拓展功能。管理层面，不再靠不断增加硬件和投资方法管理配电网，物联网的开发、共享和平台全部融合到配电终端制造与开发环节。业务层面，业务终端使用软件形式实现功能，所有单位与工作人员都能参与其中。建设配电网的过程中，物联网具有开放、经济特点，信息化、数字化水平显著提高。

参考文献：

[1]许金彤,吴希韬,霍凯龙.低压配电物联网断路器及其智能运维系统研究[J].电工材料,2021(02):50-52.

[2]刘克军,单冠华,唐述刚等.电力物联网建设背景下配电变压器技术现状与总结[J].电工电气,2021(04):66-68+71.

[3]曹伟.探析5G时代物联网技术在电力系统中的应用[J].数字通信世界,2021(04):148-149.