智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測技術(shù)研究

張冬冬

摘要：傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)，其降噪能力較差，導(dǎo)致遠(yuǎn)程監(jiān)測結(jié)果失真，因此，研究全新的智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)通過分析智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)在自由空間中的傳輸損耗，對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償;根據(jù)監(jiān)測技術(shù)的基本監(jiān)測手段，綜合設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)的動(dòng)態(tài)組網(wǎng)方式，重新設(shè)置監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);利用自回歸滑動(dòng)平均模型（ARMA模型），模擬監(jiān)測噪聲波形信號(hào)，計(jì)算背景噪聲的衰減特性，通過可靠傳輸算法降低監(jiān)測噪聲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)相比，所研究監(jiān)測技術(shù)的降噪能力更強(qiáng)，所獲監(jiān)測信號(hào)的信噪比更高。由此可見，該技術(shù)滿足智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測，對(duì)監(jiān)測技術(shù)的最新要求。

關(guān)鍵詞：智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng);遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測;傳輸損耗;組網(wǎng)方式;降噪

引言

現(xiàn)階段，雖然配電自動(dòng)化建設(shè)已經(jīng)成為電力行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一，但整體水平依舊處于發(fā)展的初級(jí)階段，原因在于配網(wǎng)建設(shè)投人資金低于主網(wǎng)建設(shè)，且實(shí)際自動(dòng)化水平不高，最終導(dǎo)致我國供電質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際水平。同時(shí)，受性能較低的配網(wǎng)設(shè)備技術(shù)影響，全國各地供電恢復(fù)速度較慢，且出現(xiàn)安全事故的概率非常高，這樣不僅會(huì)影響城市居民的生活質(zhì)量，而且會(huì)制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。因此，在我國電力市場經(jīng)濟(jì)逐漸構(gòu)成的同時(shí)，有關(guān)負(fù)責(zé)人要在明確配網(wǎng)問題后，對(duì)城市配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)工作進(jìn)行全面探索，并將一體化智能環(huán)網(wǎng)柜引用到工作中，只有這樣才能加快我國配網(wǎng)建設(shè)步伐。下面對(duì)一體化智能環(huán)網(wǎng)柜在遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測建設(shè)中的運(yùn)用進(jìn)行研究。

1智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測技術(shù)的重要性

環(huán)網(wǎng)柜作為電力中重要的電能傳輸銜接設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、輸電和配電的各個(gè)環(huán)節(jié)，環(huán)網(wǎng)柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行將直接影響供電的可靠性。柜內(nèi)電氣設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)因絕緣老化和濕度過大等原因?qū)е碌碾姇灧烹姮F(xiàn)象，嚴(yán)重的可能因操作機(jī)構(gòu)損壞導(dǎo)致突發(fā)斷電，觸頭接觸不良導(dǎo)致溫升過高，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故。此外，柜內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測功能的缺失以及運(yùn)維效率低下，嚴(yán)重制約了環(huán)網(wǎng)柜智能化和集約化的發(fā)展。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出與建設(shè)，環(huán)網(wǎng)柜也逐步向設(shè)備智能化、規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化、配置先進(jìn)化、設(shè)計(jì)模塊化和功能集中化等方向發(fā)展。利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的狀態(tài)監(jiān)測和健康度評(píng)估;借助物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)各設(shè)備之間及柜與柜之間的信息互聯(lián);建立環(huán)網(wǎng)柜的智能運(yùn)維主站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各環(huán)網(wǎng)柜的差異化遠(yuǎn)程運(yùn)維。采用這些方式及早預(yù)防和發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行過程中存在的問題，對(duì)于保證環(huán)網(wǎng)柜的正常穩(wěn)定運(yùn)行和提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性具有重要意義。

2智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測技術(shù)

2.1智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸損耗

由于在監(jiān)測智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)過程中，受其他無線電波的影響，監(jiān)測數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中會(huì)發(fā)生損耗，從而影響了監(jiān)測技術(shù)的可靠性能，因此，需要對(duì)該傳輸損耗進(jìn)行分析，環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)發(fā)出信號(hào)與接收信號(hào)，在自由空間內(nèi)的傳輸損耗，自由空間是一個(gè)相對(duì)的理想空間，在該空間中的監(jiān)測信號(hào)不被干擾、吸收。當(dāng)監(jiān)測信號(hào)超出理想空間后，受監(jiān)測背景環(huán)境和環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行的影響，監(jiān)測信號(hào)會(huì)出現(xiàn)傳輸損耗。因此，假設(shè)表示監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)出信號(hào)原點(diǎn)，配網(wǎng)數(shù)據(jù)通過該原點(diǎn)，向各個(gè)方向傳輸，則監(jiān)測信號(hào)在理想空間內(nèi)的有效活動(dòng)密度。

2.2多智能環(huán)網(wǎng)柜集約化架構(gòu)設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能通信設(shè)計(jì)和運(yùn)維主站設(shè)計(jì)三方面闡述智能環(huán)網(wǎng)柜集約化設(shè)計(jì)研究方案。為了實(shí)現(xiàn)集約化的目標(biāo)，環(huán)網(wǎng)柜采用結(jié)構(gòu)模塊化、功能集中化、接口標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)并采用一系列高精度的綜合監(jiān)測組件進(jìn)行環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行態(tài)的全面監(jiān)測;設(shè)計(jì)的智能控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)確保環(huán)網(wǎng)柜安全可靠運(yùn)行，控制器集成的故障研判模塊有效識(shí)別各類故障并可實(shí)現(xiàn)故障的選線和區(qū)間定位;智能運(yùn)維主站根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，針對(duì)所有指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)、人為配置以及運(yùn)維對(duì)報(bào)警的反饋信息實(shí)現(xiàn)故障預(yù)判、遠(yuǎn)方運(yùn)維等高級(jí)功能。

2.3智能化執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)中，執(zhí)行操作機(jī)構(gòu)主要是用于環(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)本體以實(shí)現(xiàn)分、合閘動(dòng)作的操作機(jī)構(gòu)，一般為手動(dòng)或電動(dòng)彈簧操作機(jī)構(gòu)，但操作機(jī)構(gòu)目前僅能單純地完成分、合閘動(dòng)作，尚不符合環(huán)網(wǎng)柜智能化的發(fā)展需求。為此，對(duì)柜體內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了智能化設(shè)計(jì)。智能化執(zhí)行結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)方面：一是控制分合閘的操作機(jī)構(gòu)，二是調(diào)節(jié)柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由開關(guān)量輸入、傳感器輸入、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和通信部分構(gòu)成。與傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜相比，本方案不僅在原有的操作機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，還增加了調(diào)節(jié)溫度、濕度、密度等的加熱器、軸流式風(fēng)扇等在內(nèi)的調(diào)節(jié)裝置，最重要的是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加了通信功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)層內(nèi)設(shè)備的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)傳感器一次設(shè)備、終端以及主站間的層間智能協(xié)同。

3智能環(huán)網(wǎng)柜配網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

3.1供電一次方案結(jié)構(gòu)因?yàn)槌鞘信潆妼?duì)供電有效性的要求非常高，且環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)較多，整體供電結(jié)構(gòu)較為繁瑣，所以在建設(shè)中會(huì)選擇環(huán)網(wǎng)供電模式進(jìn)行操作。通常情況下，這一模式需要引用全絕負(fù)荷開關(guān)柜、SGN口系列全密封這一供電模式作為載體，其中包含母線提升單元、斷路器單元及負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器單元等，在運(yùn)行過程中與避雷器、電流等器件組合應(yīng)用，能獲取多樣化的功能單元模塊，此時(shí)在各個(gè)單元之間添加母線，可以讓各個(gè)氣箱隨意組合與拓展，這樣有助于獲取全模塊化的組合結(jié)構(gòu)。其作為現(xiàn)階段典型的配電系統(tǒng)拓?fù)鋱D，變電站的出線配置斷路器和對(duì)應(yīng)保護(hù)，主線路中引用開關(guān)分段，各分支線路結(jié)合負(fù)荷開關(guān)的方式進(jìn)行配置，且全部開關(guān)都具有合閘等功能。因?yàn)榉侄伍_關(guān)與負(fù)荷開關(guān)在運(yùn)行期間，難以斷開短路電流，所以不需要安裝保護(hù)設(shè)施。

3.2裝置通信

通信作為自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的核心內(nèi)容，現(xiàn)階段以光纖通信為核心的通信方式得到了社會(huì)各界的認(rèn)可。因此，在配電自動(dòng)化建設(shè)工作中，工作人員也要以光纖通信為核心，讓各個(gè)終端可以快速傳遞信息，并實(shí)現(xiàn)資源貢獻(xiàn)，這樣有助于配電自動(dòng)化充分展現(xiàn)自身擁有的功能。同時(shí)，由于配電自動(dòng)化建設(shè)工作具備有效性高、抗干擾力強(qiáng)，且不會(huì)受外界因素制約等特點(diǎn)，所以可以用作圖像、語言等內(nèi)容的傳遞平臺(tái)。

結(jié)語

此次提出的遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測技術(shù)，在傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過增強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)的降噪能力，對(duì)周期性噪聲、突發(fā)性噪聲以及背景噪聲進(jìn)行降噪處理，通過在監(jiān)測信號(hào)源頭遏制、在監(jiān)測過程中剔除以及在監(jiān)測結(jié)果中篩選，實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲信號(hào)的分離，增強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)下智能環(huán)網(wǎng)柜在配網(wǎng)過程中的信噪比，提升監(jiān)測結(jié)果的可靠性和真實(shí)性。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在相同的實(shí)驗(yàn)條件之下，所研究的監(jiān)測技術(shù)，滿足近距離監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)測兩方面要求，當(dāng)擴(kuò)大監(jiān)測距離時(shí)，監(jiān)測結(jié)果不會(huì)受到空間結(jié)構(gòu)的影響，可以利用自身的降噪手段解決遠(yuǎn)距離監(jiān)測下，監(jiān)測信號(hào)中包含的監(jiān)測噪聲，保證該監(jiān)測技術(shù)的多樣性和全面性。但此次提出的監(jiān)測技術(shù)，對(duì)周期性噪聲、突發(fā)性噪聲的剔除是在理想空間內(nèi)進(jìn)行假設(shè)的，可能存在一定局限性，今后的研究工作中，可以對(duì)該研究條件進(jìn)行補(bǔ)充或優(yōu)化。

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