基于泛在電力物聯網的智能變（配）電監控系統

楊兆權 賈麗峰 李釗 史麗珍 劉斌 李紅衛 樊元龍

關鍵詞：泛在電力物聯網? 智能變配電? 監控系統

摘要：基于泛在電力物聯網的智能變（配）電監控系統是在在配電環節部署具有一定感知、計算、執行和通信等功能的大數據管理系統。利用電力信息通信網絡，實現電網各個環節上的智能終端、設備信息的高效傳輸、分析、處理，從而進一步提高智能電網各個環節的信息感知深度和廣度、電力系統分析、預警、自愈及防范災害的能力以及電網安全運行水平，實現電力從生產到消費各環節的精細化管理，達到節能降耗、經濟高效的目的，其本質是智能電網建設的進一步深化。

1、研究背景

智能電網建設是我國在能源領域的重要戰略部署，將逐步推動我國電力基礎生產模式的改變，定位于先進的通信、信息和控制技術，構建信息化、自動化、互動化為特征的國際領先、自主創新、中國特色的智能電網，是電力行業的發展方向。智能電網的實現，首先依賴于電網各個環節重要運行參數的在線監測和實時信息掌控，物聯網技術成為推動智能電網發展的重要技術手段。

國家智能電網建設中，輸變電系統的智能化信息化已具備相當高的水平，而配電網由于其使用環境和結構的復雜性使得智能化信息化水平較低，隨著智能電網工作的進一步深入，配網智能化信息化已成為下一步的主要工作之一。國家電網于2011年把配電網智能監測列入技術導則，但是由于存在信息采集種類繁多，缺少傳輸通道，缺少綜合的主站軟件等原因，國內應用較少。針對這一問題，利用現代最新的計算機技術、網絡技術、圖像技術、安防監控和防盜報警、安全環境綜合監測技術，提出的基于泛在物聯網的智能變（配）電監控系統，對區域配電系統實施全面的集中監測監控管理。

2、研究內容

基于泛在電力物聯網的智能變（配）電監控系統是利用配電物聯網技術，按照感知層、網絡層、應用層的標準架構，對變配電系統中的開關站、配電站房、戶外環網箱、箱式變電站、電纜及電纜井、柱上變壓器和柱上開關等設備的各類環境和設備進行數據監測、動態展示和故障預警。

系統主要架構如下圖所示：

配電物聯網網絡架構分為三個層次：感知層、網絡層和應用層。

（1）感知層

主要利用多種傳感器實現信息的采集、識別和匯聚，包括傳感器層與數據匯聚層兩部分，需滿足對配電設備監測服務要求。

（2）網絡層

網絡層設備主要接入網關組成，配電物聯網感知的數據既可已通過APN/4G/5G專用/光纖網絡上傳，也可以借助DTU/FTU的通信接口通過配電網自動化網絡上傳。

網絡層負責實現終端設備和物聯網平臺之間的數據傳輸，包括終端上行發送的采集數據、應答信號和網絡心跳等信息，以及物聯網平臺下發的控制命令、廣播信息和應答信息等功能。

（3）應用層

應用層主要由各類系統主站及各類數據、應用服務組成，主要用于從接入網關接收傳感器采集上傳的監測數據，進行抽取、分析、展示等處理工作，共同構成一個完整的智能配電物聯網應用系統一體化信息平臺系統。

基于泛在電力物聯網的智能變（配）電監控系統按照功能來講，可以分為動態環境監控系統、視頻監視系統、智能門禁管理系統、功能性監測系統、智能綜合在線監控主站系統。

（1）動態環境監控系統：

配置紅外探測器，配電室入口處安裝探測器用于入室監測，防止入侵;

配置液位或水浸傳感器，監測電纜溝內是否進水，并在電纜溝內進行防火封堵措施;

配置溫濕度變送器均分布用于監測設備溫度和濕度，環境溫度和濕度;

配置SF6+O2傳感器用于監測配電房SF6氣體是否超標，防止運檢人員進入造成傷害;

配置可燃氣體、有毒氣體檢測報警傳感器，甲烷、硫化氫、一氧化碳等有害氣體上發服務器報警;

配置臭氧傳感器用于測量環境中臭氣濃度，防止設備氧化過快;

配置空調控制器用于控制現場空調;

配置主變超溫溫度傳感器用于監測變壓器外殼溫度。 并在每個配電室配置環境監控主機用于采集各傳感器狀態及數據信息，主機具有控制現場燈光、風機、空調、除濕機等功能，數據集中整理后上傳至智能通信服務器。

視頻監視系統：配置視頻監視系統，用于工作人員遠程對高壓室內環境及高壓設備進行巡視。

（2）智能門禁管理系統：

配置防火防盜不銹鋼門：在配電房失火或者外部入侵時保證配電房安全。

配置門禁管理系統：用于管理人員進出，可遠程開門，也可以遠程進行開門操作，系統具備 自動識別智能卡上的身份信息和門禁權限信息，持卡人只有在規定的時間和在有權限的門禁點 刷卡后，門禁才能自動開門放行允許出入，否則對非法入侵拒絕開門并輸出報警信號。并可與環境、動力數據結合，符合開門條件后，才可刷卡進入。

（3）功能性監測系統：

配置局放綜合監測傳感器、蓄電池在線監測傳感器、傾角傳感器、變壓器接地電阻傳感器。

（4）智能綜合在線監控主站系統：

監控中心配置 1 套智能綜合在線監控主站系統，主要包括硬件平臺和軟件平臺，硬 件平臺包括網絡通訊設備、服務器、短信報警模塊等，服務器是整個系統的核心，基本任務是數據的維護和數據的處理。軟件平臺主要功能包括集中采集、管理各個站端系統，平面顯示各站端實時情況，包括當地地圖、主接線、設備工況、實時檢測數據曲線與歷史數據曲線等界面，直觀的描述現場環境狀態。

1）平臺可采集多點配電房環境數據集中展示;

2）可實現歷史數據的查詢;

3）具備各配電房動力設備的遠程遙控;

4）擁有自定義報表平臺，可方面用戶構建需要的報表數據;

5）平臺具備組態系統功能，可任意接入其他廠家設備;

6）平臺可實現瀏覽器遠程查看系統，方便用戶。

3、技術創新點

（1）終端：實現終端泛在接入，狀態全面感知;感知終端存在感知部件覆蓋不足、快速響應能力不足、取能技術尚待突破等問題，“高可靠性，小型化、集成化，低功耗、無源化，高安全性。

（2）網絡：實現網絡全時空覆蓋，信息高效傳輸;配網物聯網感知的數據既可以通過 APN/4G/5G 專網/光纖網絡上傳，也 可以借助 DTU/FTU/TTU 的通信接口通過配網自動化網絡上傳。

（3）應用：驅動業務持續創新，應用便捷靈活;主要用于從接入網關接收傳感器采集上傳的監測數據，進行抽取、分析、展示等處理工作，共同構成一個完整的智能配電網物聯網應用系統一體化監管平臺系統。

4、結束語

本文基于泛在電力物聯網的智能變（配）電監控系統利用現代最新的計算機技術、網絡技術、圖像技術、安防監控和防盜報警、安全環境綜合監測技術，在配電環節部署具有一定感知、計算、執行和通信等功能的大數據管理系統。全面提升運行、規劃、檢修等各領域效率水平，實現精益化管理。

參考文獻：

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