基于“互联网+”的配电物联网的智能化改造与发展

基于“互联网+”的配电物联网的智能化改造与发展

王增强

  山东正恒电力集团有限公司

摘要：配网自动化系统、计量自动化系统、智能配电房、低压智能台区等，但这些都是配电物联网的初级表现形式。以“互联网+”技术为代表的5G、云计算、边缘计算、物联网等技术不断推动智能化配电物联网不发展，配电网智能化改造的程度也不断加深，透明化、主动化将是配电网的发展必然趋势。不久的将来，配电物联网将实现能源革命与数字革命的深度融合，全力支撑作为能源革命中心环节的电网向能源互联网演进。本文主要分析基于“互联网+”的配电物联网的智能化改造与发展。

关键词：智能配电网；5G通信技术；技术应用

引言

新型电气设备在工业生产和社会生活中得到了广泛应用，但冲击性负荷在设备运行过程中会影响电力系统的安全性，导致电能数据在电网中出现质量扰动问题。在电气化水平提高的情况下，用户对电能质量提出了较高的要求。电能质量扰动在配电物联网中较为复杂，如短时间中断、电压暂降和谐波等都是其中常见的扰动，其检测难度较高，而在配电网中检测电能质量扰动就可以提高电能质量。

1、基于“互联网+”的智能配电网运维管理研究必要性

为更好满足电力需求，近年来大力开展配电网建设，十三五期间佛山南海局自动化开关规模从1220台增加至13998台，数量增长了1047.38%，设备运维管理任务愈发繁重，自动化业务长期以来执行主体为基层供电所，且其在配网运维工作中忽略二次设备，导致局内人员配置、技术技能水平和作业工具等与迅速发展的电网技术之间存在较大差距，原管理模式不能满足最新的智能配电网需求。为此，针对此基础管理问题，进行构建智能配电网自主高效运维管理体系的探索实践。

2、配电线路现状

（1）配电线路的老化。一些电力工程建成时间比较早，配电线路已经运行多年，没有做好定期维修和更换工作，出现严重老化问题，使用中会产生各种故障问题，存在一定的风险。如果配电线路的绝缘老化或者有大量污垢积存在表面，就会影响其抗冲击力，气候环境非常恶劣的情况下，甚至会出现闪络现象。一旦有这种现象发生，配电线路需要承受的电压非常高，并因此造成损坏。（2）配电线路所承受的电压过高。从当前我国配电线路的绝缘情况来看，主要是将针式瓷瓶安装在上面，其面对过电压冲击的时候，抵抗力非常弱，尤其是气候环境非常恶劣的情况下，就会体现出缺点，甚至因此造成严重破坏。我国电力企业所使用的各种配电线路存在不足问题，对于电压承受能力存在局限，如果电压过大，就会导致故障问题，线路无法正常运行。当配电线路使用多年已经老化的时候，配电设备也必然受到影响，不能安全可靠运行，供电质量不良。（3）配电线路损耗严重。从我国多数配电线路施工技术情况来看，虽然积极改进，近年来的技术水平有所提高，但是依然存在不足之处，导致配电线路运行的过程中大量电能损耗。当配电线路处于运行状态的时候，不能做到跟踪管理，不能采用科学有效的管理方式，更为重要的是，对于线路的配置方案不能及时改进，使得配电线路运行的过程中浪费现象严重，主要体现为电力大量损耗。当出现这方面问题的时候，不能由电能用户承担责任，都需要企业承担。所以，当配电线路运行的过程中存在电力损耗问题的时候，如果没有及时解决，必然会导致安全风险问题，企业经济效益受到影响，资源浪费严重。

3、智能化配电网

过去的传统配电网主要以安全供电为重心，其运行、控制和管理模式都是被动的。中压（10kV）和低压（380V）配电网作为电网的最后一公里，通常被称为“电网末端”，提供给众多的电力用户稳定可靠的电源。但是，随着多元负荷（新能源和电动汽车等）快速发展，配电网的规划建设和运营管理要求向主动化和智能化方向发展。智能化配电网系统建设通常包括主站、通信系统、自动化终端设备三大部分。其中，通信系统作为系统数据传输的关键和核心，一直都是配网系统智能化改造的重点。传统的光纤和电力载波通信方式并不能满足全面智能化发展的要求，而以“互联网+”为代表的多种新型通信手段提供了很好的方案和补充。

3.1配网自动化系统

配网自动化系统作为中压配电网的能源管理系统，主要负责配电网中压部分的数据采集与监视控制（SCADA）。配电网自动化系统的功能包括：配电网的三遥（遥信、遥测、遥控）功能：馈线自动化功能、配电网的故障定位与故障隔离功能；还包括配电线路自动合环功能（线路故障自愈）等主动化高级应用。以上这些功能的实现目前主要依赖于配电网的各种设备与终端，可以分为变电站站内配电设备与站外的配电自动化终端。

3.2计量自动化系统

计量自动化系统，通过一系列的计量装置实现远程采集与管理变电站、电厂、专变大客户、配变、低压客户的供用电数据，主要业务范畴集中在配电网，在功能上实现负荷管理和负荷控制，厂站电能量数据采集、配电监测、低压抄表、防窃电、预付费、“四分”线损统计和需求侧管理等于一体的业务管理，能够对数据进行自动统计、考核结算、报表打印、信息发布。计量装置厂家众多，种类繁多，终端主要可以分为变电站终端、大用户负控终端、配变监测终端和居民集中器和采集器等；智能电表主要分为三相多功能表，居民用三相电能表和居民用单相电能表等。计量网络，也可以分为本地通信网和远程通信网。本地通信网，指计量终端和智能电表之间的通信，采用RS-485和电力载波两种通信方式。电力载波通信可分为宽带和窄带两类。远程通信网，指计量终端与计量主站的通信，采用光纤网络、拨号专线或无线GPRS公网等方式。

3.3应用数字化管理平台，支撑班组作业管理精准高效

科学运用各种智慧管控系统，融合各类专业系统数据，对班组作业信息及设备数据进行一站式展示，实时掌握设备运行参数及线路故障信息，实现设备缺陷及外部隐患主动式预测预警。应用数字化平台，南海局配网班作业管理精准高效，实现全局配网自愈线路数1593条，自愈率从2019年底39.4%提升至100%，成为南网自愈投入线路规模最大的县区局和实现无人机自动巡检全覆盖，是自动化机巡全覆盖规模最大的班组。

3.4应用互联网技术构建配电线路管理系统

配电线路的自动化改造过程中，互联网技术是不可或缺的，就是塑造互联网环境促使配电线路良性运行。应用互联网技术构建配电线路管理系统，通过发挥互联网技术的作用将新型配电线路结构构建起来，使用配电线路将发电设备与储能设备连接起来，实现能量传输和信息传输。随着配电线路自动化运行，可以实现配电线路的远程管理，在线路中安装有多个设备，除了自动化配电系统之外，还要能源传输系统之以及管理系统。通过对配电线路实施自动化改造，促使配电线路运行中有良好的安全稳定性。

结束语

在这一轮数字化科技革命中，配电物联网在充分利用先进的信息通信技术的基础上，突破了一系列的技术瓶颈和解决了一部分的业务难点，提供了全地区全方位的准确、稳定、可靠、实时的配电网信息，提高了配电网的可视、可观、可控、可测水平，可以为配电网的众多应用场景提供海量的数据基础，对内可为电网规划建设、生产运行、电力营销、企业管理、供电服务提供数据支撑和平台化服务，对外可为电力用户、分布式能源、新能源汽车、政府及社会提供数据共享和增值服务，实现供电可靠性、能源管理能力、客户满意度、经济效益和社会价值的有效提高。

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