基于泛在電力物聯網的低壓臺區全息感知技術

徐基前　楊黃河　程鑫

摘 要：現階段低壓臺區泛在電力物聯網與“全息感知、泛在連接、開放共享、融合創新” 的目標相比，仍存在一些不足。主要表現在感知深度廣度不足、業務即時性不足及感知層資源共享不足等。系統在停電感知、臺區線損、安全防護方面亟待改進。針對以上問題，文中提出一種低壓臺區全息感知技術，充分利用現有智能終端升級改造、臺區分支線加裝監測模塊，智能融合終端等設備，實現臺區側停電、分支箱停電監測、表箱停電監測、戶內戶外停電的臺區全息感知，實現了臺區線損分段監測、相位識別、到戶分類負荷識別等功能。利用防護設備提升現場計量設備的安全防護等級，減少工作人員誤操作、竊電等情況的發生，實現了停電范圍精準判定，自動分析停電原因，并實時主動上報，提升故障搶修響應速度和供電服務質量。該方案目前已成功應用于國網安徽合肥濱湖區泛在電力物聯網低壓臺區全息感知示范工程，并取得了預期成果。

關鍵詞：泛在電力物聯網;全息感知;智能臺區;表后停電;相位識別;HPLC

中圖分類號：TP39;TM714 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2020）07-00-02

0 引 言

電能表作為電網的末端設備，國網安裝量已達4.69億只，有著天然的泛在屬性[1-4]。在泛在電力物聯網建設大背景下，圍繞提升電能表的感知及接入能力，電能表作為家庭能源網關，建立能源企業與用戶，充電樁、分布式光伏等新接入設備與電網互動的高速通道，充分利用現有智能終端升級改造、臺區分支線加裝監測模塊[5-6]、非侵入式負荷識別智能電能表，實現臺區側停電監測、分支箱停電監測、表箱停電監測、戶內戶外停電的臺區全息感知與臺區線損分段監測、相位識別、到戶分類負荷識別等功能。

1 臺區停電全息感知

當前低壓臺區停電感知存在的問題：系統未能獲取實時智能電表停上電信息和量測信息，無法很好地支撐配電網的主動搶修和主動用戶服務，還需進一步擴大系統對配電低壓側的數據采集[7-8]。

停電信息主動上報及診斷基于電壓電流監測、開關變位、停電事件和設備狀態等感知信息，實現停電范圍精準判定，自動分析停電原因，并實時主動上報，提升故障搶修響應速度和供電服務質量。臺區停電全息感知在停電全息感知范圍內分臺區停電、分支線停電、表箱戶內戶外停電等。

為建設合肥泛在電力物聯網智慧低壓臺區，提升低壓臺區全面感知能力，實現居民用戶表前表后停電的全息感知，提出了兩種解決方案。

1.1 方案一

加裝末端電源感知模塊，在表后斷路器開關出線側接入感知線，實現用戶表后停電信息的實時準確感知，并通過485通道上報至末端感知終端，經末端感知終端綜合分析，通過HPLC寬帶模塊+RF無線雙模模塊準確上報到集中器和主站，實現表后停電實時感知。方案一架構如圖1所示。

優點：兼容現場已有的斷路器，通過HPLC+RF雙通道確保事件準確上報。

缺點：斷路器開關出線側接入感知線，容易引起用戶疑惑;現場一個表箱12塊表，需要加裝1只末端感知終端和

2只電源感知模塊，外觀存在接線，不整潔、不美觀;建設成本偏高。

1.2 方案二

更換表后斷路器開關為藍牙斷路器，將表箱內的任何一只電表的HPLC模塊更換為藍牙HPLC模塊，實現與表箱內斷路器的一對多通信[9-10]。通過集中器、藍牙HPLC模塊與藍牙斷路器通信，實現對藍牙斷路器的數據抄讀、監測、上報，實時感知表后停電。方案二架構如圖2所示。

主站與集中器之間的數據交互遵循DLT698.45協議，針對斷路器的采集與上報，擴展了相應的DLT698.45協議。集中器與集中器本地通信單元的通信遵循Q/GDW1376.2協議，針對斷路器的采集與上報，擴展Q/GDW1376.2協議。

上行通道基于HPLC通信系統的組網與數據采集，主站采集斷路器數據并實現遙測功能;下行通道通過藍牙與用戶端的藍牙斷路器通信。HPLC藍牙模塊為主機模塊，最大支持16個藍牙從節點，具備斷路器從節點地址管理功能，實時檢測斷路器運行狀態并上報。

同上一種方案相比，現場安裝無接線，整潔美觀，通過電表的藍牙HPLC模塊實時感知藍牙斷路器的開關狀態;建設成本適中;每塊表對應的斷路器信息在主站都存在一一對應關系，便于故障定位、系統升級。因此采取方案二作為試點的表后停電感知方案。

2 臺區分段線損治理

目前由于老舊臺區環境復雜，布線繁瑣，線損較為嚴重，存在一定的漏電或竊電情況。

通過對臺區進線、分支出線、表箱進線、用戶電能表、臺區總表多個層級階段數據的采集（采集終端如智能開關、LTU），結合配電網的拓撲結構，實現對各節點的供入電量、供出電量、線損和線損率分時統計、日統計和月統計，分別計算出臺區總線損、配變側線損和分段線損，增加精細化線損分析手段，提升臺區線損合理率。具體采取如下

措施：

（1）分相線損數據分析：通過末端感知終端分相計量功能（表箱分相計量功能）、雙模單相表中模塊自帶的相位識別功能，實現核算集中器、表箱、用戶的分相線損

數據;

（2）分段線損數據分析：通過末端感知終端表箱計量功能，核算集中器到分支箱、分支箱到表箱、表箱到用戶的分段線損數據。

3 安全防護

現有安全防護設備多采用傳統機械鎖，存在安全防護性低、管理規范性差、數據信息匱乏等問題，亟需從智能管理、信息物聯、安全防護三方面的客觀需求著手，研制計量智能物聯安全鎖具，全面改善電力計量設施鎖具的應用現狀。

國網計量工作指導意見中，進一步明確了加強計量箱及內部設備管理，因此，通過防護設備對計量箱破損、導線裸露等存在的嚴重安全隱患與竊電風險進行監控，強化計量資產全壽命周期管理。