物聯網技術在配電系統中的應用

鄭瑩 郝斌 胡常鑫 盧迪

摘要：近年來，物聯網技術不斷發展進步，涉及電網規劃、道路交通、環境監測、公共安全等多個領域都被廣泛應用。電網中的發、輸、變系統之間通過電力通信系統已實現全覆蓋，達到滿足業務需求的信息采集。

關鍵詞：配電物聯網，智能感知，數據融合

當前階段，各行各業的發展建設均對電力系統運行控制效率與穩定性提出了新的需求與調整。此環境下，電力系統建設人員應將電網智能化，作為當前及未來的主要發展方向，以加快實現系統運行的信息化、自動化以及可靠性等功能目標。然而，在實踐過程中，物聯網技術在電力系統智能電網中的應用效果并不理想，這就阻礙了電力行業的快速穩定發展，進而在一定程度上拖慢了涉及地區的現代化經濟建設步伐。為此，研究人員應從智能電網建設的發電、輸變電、配電以及用電環節出發，以使物聯網技術能夠高效服務于現代化經濟建設背景下的全面發展進程

1物聯網在電力系統中的應用特點

按照新一代電網發展的需求，為更好地利用物聯網相關技術，以實現設備與設備、人與設備之間信息交互，加快物聯網與智能電網的相互融合和促進。（1）在設備狀態檢修中的應用。在電網的設備狀態檢修中，通過物聯網技術可以更準確地感知設備的運行狀況，對缺陷管理提供更多的技術支持，與常規的設備檢修比較，利用變電站的檢測輔助系統，是的狀態檢修工作更加透明化，科學化。（2）在設備狀態監測中的應用。在配網自動化的建設體系基礎上，通過配電網的電力載波通信、無線局域網、Zigbee解決了對用電信息的感知與采集，改善了以往遠程監測信號差的問題。在電力系統設備狀態檢測的基礎上，通過識別作業人員身份，以及與作業人員進行視頻互動，可以對現場狀態檢修的標準化作業進行指導糾偏[2，3]。（3）在設備巡檢中的應用。利用電力系統成熟的數據庫，搭載先進的激光掃描技術，對電力系統內各設備進行狀態感知識別。同時利用射頻識別技術、監測技術對運行狀態中的設備進行實時監測。

2物聯網技術在電力系統發電環節中的運用

研究表明，要想使物聯網技術的運用提高整個電力系統的智能化建設，需從智能電網的發電環節入手，即將物聯網技術應用于電廠設備的管理、光伏發電以及巡檢等工作，以將技術應用的效果價值充分發揮出來。具體來說，就是將傳感測量、數據挖掘信息共享以及無線通信技術作用于智能電網中，以使相關人員獲取分布式電源的功率變化，進而將電源的出力控制在既定的范圍內。這樣一來，不僅消除了分布式電源使用工程中對電網帶來的擾動影響，還能滿足智能電網調度系統的需求。從上述內容中能夠發現，物聯網技術在電力系統發電環節中的應用，幫助電力系統實現節能減耗。尤其是對電網發電、電網供電等方面，積極開展實時監測，對電力系統適當調節。幫助電力系統提高設備運行期間的安全性與穩定性，實時監測期間，及時了解設備運行狀況，提高風險評估能力，及時發出風險預警。提高了人身安全的保障性。電力系統發電環節中，需要執行檢修，倒閘等技術操作，這些都要求專業人員完成，物聯網對這些工作人員采取定位跟蹤的方式，保障工作人員安全，防止因為操作上的失誤造成各種傷害事件發生。物聯網積極實施無紙化應用研究。尤其是電氣設備掃描方面，采取電子標簽的方式，獲取臺賬以及各種檢修信息，這樣的形式很好的取代了手抄數據方式，既實現了節約、節能，又能夠提高數據記錄效率。物聯網技術在電力系統發電環節應用，為其節省了很多不必要的步驟，同時還將工作效率進行了提升，雖然這方面還需要一段時間的磨合，但是只要結合發展實際為基礎，對電網企業中的電力設備、生產人員以及管理人員進行物聯網技術培訓，提高物聯網技術的應用質量，真正將電網企業中的物與物、人與人之間實現信息交互，就能夠提高發電環節運維能力，提高電力企業整體的管理水平以及運營水平。

3物聯網技術在電力系統輸變電環節中的運用

電力系統輸變電環節應用的物聯網技術，可從兩方面進行分析研究，一方面，輸電過程應用的物聯網技術，就是通過遍布電網傳感器，以實時監測系統涉及線路的運行狀態。當反饋給調度系統全局電能損耗情況后，就可幫助調度人員充分掌握系統的運行方式，進而采取最具效用的優化網絡措施，以降低傳輸網損。另一方面，變電緩解，就是運用物聯網技術對智能電網進行巡檢，以提高所處電力系統的故障處理能力以及縮短檢修實踐。此外，基于物聯網技術，還可構建傳感器檢測網絡，即全方面分析變電站運行的各個影響因素，進而提高智能設備管理的可靠性與經濟性。在傳感網測控數據平臺前提下建立的智能檢測與輔助控制系統，實現了圖像化監視、火災報警以及采暖通風等功能，成功解決了輔助系統獨立運行、管理工作繁重等局限問題。3、物聯網技術在電力系統配電環節中的運用在電力系統的配電環節，智能化目標的實現，需更為迅速的反映故障，以保證電力供應的可靠性。而目前電力系統智能電網采用的配電設置為：光纖通信與載波通信以及無線寬帶技術等，并不能保證系統運行的安全性與經濟性。為此，物聯網技術人員應將工作重點放在配電終端與配電主站之間的通信問題控制，以將配電網涉及設備與部件均與物聯網進行連接，以完成智能電網系統所提出的配網通信工作。與此同時，還應實現配電網系統的信息控制目標，即遙控、遙測與遙信，以避免GPS與載波通信技術應用過程出現的問題局限。如此，電力系統智能電網的配電環節，就能最大限度的避免運行過程受外界環境因素影響而出現的故障。

4電力物聯網在中壓側的方案

我國目前的10kV配電網中，接地故障占比故障總量的65%以上，有些地區甚至占到80%以上，所以進一步提高對單相接地故障的檢測準確，對于提高區供電可靠性具有重要意義。4.1方案比較與方案制定

利用故障指示器。利用安裝在導線上的故障指示器，檢測線路的電壓、電流等信號，當發生故障時，故障指示器通過顏色或發光等狀態變化給出判斷指示。但故障指示器在處理故障時運算簡單，對復雜的故障需結合多種數據分析，準確率不高，造成誤判的情況時有發生，對故障區段的位置判斷還需通過主站的分析比對，故障判斷超前性不足。利用分界開關。分界開關保護的整定值需要與系統保護相互配合，否則容易造成誤動作或越級跳閘。分界開關對故障的判斷類型有所局限，并且對設備的選型要求很高，對于單項接地故障無法及時做出判斷，只能依靠手動操作與變電所相互配合，看是否接地故障消除。注入信號法。注入S信號法是通過母線上的電壓互感器向接地相的線路注入S信號電流，然后通過專門的信號探測儀器查找故障線路。脈沖注入法是周期間歇性的信號，相對S信號注入法，其頻率更低，便于控制。兩種方法的投資成本都很高，受到電壓互感器的上限容量控制。此外，當系統發生間歇性電弧接地時，注入的信號特征將被破壞，無法進行有效的檢測。穩態零序電流法。通常情況下，接地故障的電流很小，當故障點頻繁故障，導致通過穩態電流檢測到故障的可靠性就降低了，抗干擾能力不強，對瞬時性接地故障無法判斷。在諧振系統中，應用穩態電流法需要調整變電所內的消弧線圈補償度或者投入中電阻，并且存在一定隱患，當電阻不能及時切除會造成故障電流增大，特別是電纜線路故障時，極易造成相間短路，對系統故障點的破壞程度擴大了。暫態法。用暫態法來檢測進行故障選線與定位，不需要加裝其他設備，相對來講投資小，但是檢測方法相對被動。各個終端檢測設備都需要向主站傳送故障錄波數據，對通信系統的要求會很高，并且主站對故障選線定位的算法相對復雜，不同廠家的產品配合起來存在一定的問題。

4.2建設方案

當故障接地電阻很大時，對于暫態接地電流，它的幅值也只有幾安倍，以上所討論的方法都會因為檢測的信號過小而失去作用。因此，本方案設計基于“相不對稱”接地檢測方法，用于改善小電流接地故障檢測不足的問題。“相不對稱”檢測手段是基于接地故障發生時的暫態特征的檢測，但與傳統的暫態檢測不同，從相電流對稱的角度入手，去獲取更有實用意義的穩定的故障判據。圖1為故障線路與非故障線路相電流變化。

結束語：

通過廣泛應用大數據分析、物聯網、邊緣計算、互聯網等技術，實現配電網各個環節萬物互聯，大力提高數據感知應用能力。實現電力設備狀況的全面感知，網絡信息高速處理、智能應用便捷靈活，為配電網安全可靠運行、提高企業經營利潤、改善服務水平提供強有力的數據資源支撐。

參考文獻

[1]楊挺，翟峰，趙英杰，盆海波.泛在電力物聯網釋義與研究展望[J].電力系統自動化，2019，43（13）：9-20+53.

[2]孫其博，劉杰，黎羴，范春曉，孫娟娟.物聯網：概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報，2010，33（03）：1-9.