宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：在外部環境和內部改革雙重壓力下，國網公司順勢而為，提出建設泛在電力物聯網的戰略。如何將戰略落地，如何構建泛在電力物聯網體系等一系列問題亟需摸索解決。該文主要概述了紹興供電公司在配電側泛在電力物聯網建設進行探索與建設，重點從中壓配網、低壓臺區兩個層級的設備、通信等方面闡述了海樾府小區物聯網建設情況，總結歸納了配電側泛在電力物聯網建設思路和成果，并對將來臺區建設提出展望。
關鍵詞：配電側；電力物聯網；中壓配網；低壓臺區；Mesh ；RFID 標簽
0、引 言
為了落實國網公司泛在電力物聯網建設要求，推動泛在電力物聯網體系構建，加快電力物聯網技術與當前配電網的深度融合實踐，實現配電網感知、數據融合和智能應用的實用化，國網紹興供電公司按照《國家電網公司配電網頂層設計》技術要求與《配電物聯網技術發展構想》，于2019 年下半年，率先在鏡湖新區海樾府小區開展配網泛在電力物聯網試點。
1、現狀
試點小區海樾府小區面積約0.16 km2，小區內現有住戶約973（設計戶數1 841）戶。小區由一組高可靠性的雙環網供電，含5 座10 kV 開關站，其中小區內有3 座（含西區2 座，東區1 座）。網架結構如圖1 所示。
該組雙環網分別由110 kV 靈芝變的10 kV 越商A321 線、越總A301 線和110 kV 界樹變的10 kV 海樾A002 線、傳奇A030 線進行供電。目前，這3 座開關站按配網自動化要求設計及調試，已在2019 年年底完成光纜通道的敷設及上線聯調工作，且具備組合電器與少量斷路器（當負荷超過120 A時接入）。在5 個開關站內已裝有防盜及環境智能檢測裝置各1 套，可24 h 監測室內溫度、濕度、電纜浸水、SF6 泄漏、人員非法入侵等情況。
海樾府小區內有配電房13 座，其中西區9 座，東區4 座。配電房變壓器低壓出線總開關及低壓母聯開關具有三遙功能，低壓出線開關具有二遙功能。此外，配電房在投運初就裝有“配電變壓器綜合智能控制裝置”，具有進線備投、母聯備投、經濟運行等多種功能。
小區內配電房到排屋的低壓電纜由落地式終端箱分支，層由地下室的動力柜分支。高層表箱在每層樓道中，為單表箱。
2、 中壓配網
這里的中壓主要指變電站出線電纜至配電房變壓器高壓側。為建立中壓配網設備狀態全感知泛在電力物聯網，實現設備本體及運行環境的深度感知及全景展示的智能運檢，紹興公司對中壓配網的泛在物聯網改造內容主要有以下幾點。
2.1 電纜可視化
示范區內4 條10 kV 電纜及電纜井共計需安裝低頻RFID 標簽170 個。通過具備寫入功能的電子標簽，將電纜型號長度、出廠時間、電纜頭制作人員、電纜走向、電纜井位置等信息集中寫入管理，形成電纜設備、電纜井的身份標識。同時，搭建一個電纜精益化管控平臺，進行設備資產信息統一管理，巡檢工作統一制定，管線路徑清晰展示。班組運行人員可應用掌上PDA 開展電纜智能巡檢，結合GIS信息系統，確定電纜巡檢路線。巡檢過程中，通過讀取電纜井低頻RFID 電子標簽，進行巡檢路線可視化。通過讀取電纜井高頻RFID 電子標簽，可實現每條電纜從生產到倉儲運輸、安裝施工到運行維護等各環節的狀態可視化，實現防偽、溯源、故障分析定位等多種應用。
2.2 智能運檢
按照配網故障“提前感知、自我診斷、智能決策”的思路，對建設區域內的4 條線路配置1 臺紅外測溫、5 頂智能安全。對建設區域內的5 座開關站配置5 套視頻及門禁、1 套智能機器人以及5 套通信裝置，實現配電房配電信息的全量接入、統一采集和區域管理。
通過主動分析物聯網上傳的數據，進行歷史縱向對比、同型設備橫向綜合分析，主動推送預警信息，發布檢修策略。發生故障，則調取日常運行檢測數據，主動研判故障信息，自動定位故障設備，減少人工巡視時間，提高供電可靠性。
3、低壓臺區延伸
本次示范區低壓臺區部分因為工期及設備規模的原因，只選擇3 號配電房作為試點。3 號配電房主要為小區內4 幢排屋和2 棟高層供電，臺區低壓層級如圖2 所示。改造內容主要涉及安裝新型智能終端、替換安裝智能開關及帶輔助節點的微斷、安裝低壓監測單元、組建RF-Mesh 無線微功率網。
3.1 新型智能終端（TTU）
小區內13 座配電房內的26 臺變壓器臺區終端全部更換成具備物聯網邊緣計算的新型智能配變終端（TTU）作為臺區數據中心，這有利于構建“一套設備、統一管控”的低壓配網一體化管控體系，研究實現智能配變的電壓質量檢測、戶變關系識別、臺區線損治理及負荷重分配等功能。海樾府示范區采用通過無線微功率網RF-Mesh，將低壓掛接設備的采集信息在TTU 匯集，然后定時通過4G 專網將采集數據上傳至云化主站的模式。這種模式主要利用Mesh 網絡的動態自組織、自配置、自維護、安裝簡單、成本較低等突出特點，可有效解決電力系統數據“一公里”的問題。
3.2 智能斷路器及低壓監測單元（LTU）
海樾府小區低壓延伸部分的開關節點主要有變壓器低壓出線柜開關、終端箱（動力柜）分支開關、表箱進線開關。本次改造范圍為終端箱和動力柜分支開關以及表箱進線開關。分支開關有ABB SACE A1 和RMM1-250S 系列，全部改裝成國電通的ZDFHM3EL 系列的智能斷路器。表箱側空開全部更換成帶輔助節點的微斷。這樣一來，從變壓器至用戶表箱的每一層級的開關都能采集開關位置信息，為停電分析到戶、故障研判的應用場景提供策略。
4、安科瑞配電系統智能運維產品選型及介紹
近兩年來，安科瑞已經陸續參與各縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網綜合能源服務平臺、上海嘉定區147所學校電力運維平臺等相關平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網關、終端設備等產品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶需求不斷完善產品功能，這些都是未來泛在電力物聯網的一部分。
綜合能源服務是以電為中心，把電力系統與天然氣網絡、供熱網絡、工業系統、交通系統、建筑系統等緊密結合起來，實現電、氣、冷、熱、可再生能源等多能互補和“源-網-荷-儲”各環節高度協調優化，生產和消費雙向互動，集中與分布相結合的能源服務。
4.1安科瑞智能網關、終端設備選型
4.2 安科瑞智能運維平臺介紹
平臺結構
變配電站通過安裝多溫濕度傳感器，水浸傳感器，煙霧傳感器，門磁開關等傳感器，通過網關經無線（3G/4G）或有線的方式將數據上傳云服務器上，并將數據進行集中存儲、統一管理。具有權限的用戶可通過PC、PAD、手機等各類終端設備訪問數據、接收報警信息，監控變配電站環境狀態。
運維平臺功能：
安科瑞變電所運維云平臺（AcrelCloud-1000）根據市場需求反饋，運用互聯網和大數據技術，為電力運維公司提供配套線上運維服務。該平臺作為連接運維單位和用電企業的紐帶，監視用戶配電系統的運行狀態和電量數據，為客戶提供更好的運維服務，平臺提供系統總覽、電力數據監測、電能質量分析、用電統計分析和日/月/年電能統計報表、異常預警、事故報警和事件記錄、運行環境監測、運維巡檢派單等功能，并支持多平臺、多終端數據訪問。
?電力監測
通過矢量配電圖監測變電所用電情況，畫面響應遙信變位、遙測越限報警，點擊某個配電回路后可以查詢該配電回路的各類詳細用電參數，包括實時值、平均值；
實時監測變壓器運行情況，包括功率、負荷率、需量、繞組溫度等。
提供多種類型的查詢報表，可以查詢各配電回路的各類電力參數(電壓、電流、功率、頻率、諧波、三相不平衡度等),系統可以對某電力參數按照天、月進行統計。
可實現漏電監測、線纜及母排溫度監測。
?故障報警
平臺可配置遙信變位報警（水浸、煙霧、門磁、開關跳閘等）、遙測越限報警（過壓、欠壓、過流、線纜溫度過高、繞組溫度過高等）、運行報警（儀表離線、網關離線等），并將接收到的報警通過短信、網頁推送，報警上下限可根據現場情況靈活配置。
?能效分析
按照配電回路、區域、部門、分項（照明、空調、動力等）統計每時、每天、每月、每年用電數據，并進行同環比分析；
按尖、峰、平、谷統計各配電回路的用電量及用電金額；
統計四象限電能并計算每天、每月的平均功率因數；
按月統計每個回路的需量及發生值，為需量申報提供依據。
?設備檔案
系統可配置每個變電所內變壓器、進線柜、出線柜、計量柜、高壓電纜等設備信息，記錄設備的廠家、型號、投運日期等，并可靈活定義設備的巡檢項、缺陷類別等信息。
?巡檢消缺
通過系統編制巡檢計劃，并將計劃下發到巡檢人員手機上，巡檢人員在變電所現場根據巡檢要求執行巡檢任務，如果在巡檢過程中發現缺陷，可記錄缺陷并在系統中生成消缺任務。
?用戶報告
?手機APP
通過手機APP實現配電圖查看、視頻監視及回放、電力參數查詢、需量統計、用能分析，并可通過手機接收報警、執行巡檢、記錄缺陷.
5、結語
紹興供電公司通過上述舉措建設配電物聯網示范區，以落實“云- 管- 邊- 端”配電物聯網架構體系的規模化示范應用，并將數據上傳至配電自動化IV 區主站和供電服務指揮系統，用來支撐驗證智能配變終端在低壓配網綜合管控、故障研判、拓撲識別、同期線損等應用成效，提高中低壓配網故障綜合研判能力，提升故障搶修效率、供電可靠性和客戶服務水平。
感知設備的安裝、裝置的融合、數據就地邊緣代理等是未來配網物聯網建設的趨勢。但設備的大量安裝將對日常運維帶來不便，所以除了加強設備可靠性之外進行裝置的融合。目前國網公司已開發完成融合了臺區總表、臺區集中器（I 型）和臺區配變終端，且基于IP 化的雙模通信組網的智能終端。對于浙江城鎮地區常見的是Ⅱ型集中器模式，故未來Ⅱ型集中器與LTU 的融合是必然的。2020 年，紹興供電公司將在“源網荷儲”4 個環節重點建立新能源汽車充電、光伏、儲能站等清潔能源全信息感知體系，開展客戶側“源網荷儲”協同服務，提升綜合能源利用效率，繼續推進泛在電力物聯網探索，加快推進“三型兩網”建設，在電力體制改革背景下，主動把握物聯網技術前沿趨勢，搶占制高點。
參考文獻
【1】王瑋，李睿，姜久春. 面向能源互聯網的配電系統規劃關鍵問題研究綜述與展望[J]. 高電壓技術
【2】殷常斌，莫亦驊 紹興配電側泛在電力物聯網建設
【3】安科瑞企業微電網設計及應用手冊.2020.06版
作者簡介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為絕緣監測及剩余電流監測， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）
