電力物聯網下的配電系統運行維護技術研究

李曉勇

（上海方融智能科技有限公司 上海 200437）

配電網絡的智能運行會隨著技術的發展而日益完善，且國民生活水平大幅提升、社會需求不斷增多要求配電系統現代化、智能化革新。電力物聯網的應用能夠保證供電的連續性，促使電力整體穩定性得以提升，同時，還可以從根本上滿足大眾用電需求，增強用戶滿意度，并提高配電系統運行綜合效益。

1 電力物聯網體系架構研究

電力物聯網圍繞著配電系統各個方面，是融合多種現代化技術而得到的產物，如信息技術、通信技術、移動互聯網技術、人工智能技術等，通過打造電力物聯網，實現電力各環節中的萬物互聯，還能夠在先進技術的支撐下，構建出人機交互系統，實現人與設備的有效“溝通”，具備全面狀態感知功能，還可對各類電力信息進行處理。電力物聯網中擁有極具靈活性的智能服務系統，由應用層、平臺層、網絡層、感知層組成。作為實現配電系統互聯、人機交互及綜合狀態感知的智能服務系統，物聯網技術被廣泛應用于電網布局工作中，助力電力行業高速發展。物聯網配備有5個級別的終端，分別為通信網絡、邊緣計算、人工智能、云平臺及信息收集器，加大電力物聯網建設力度，能夠為配電系統穩定、安全運行提供保障，還可提高系統運行效益。現如今，“三型兩網”持續推進，作為其重要組成部分，將電力物聯網運用到配電系統中，可構建出靈活性的電網系統，實現智能化服務與生活的全面融合，促進配電系統運行與維護工作的智能化轉型，推動電力行業持續、良性發展。

2 電力物聯網下的配電系統運行

2.1 配電系統運行監測

在信息技術未得到發展與大范圍推廣前，若配電系統中的電氣設備發生運行故障，無法第一時間確定故障位置，只能利用人工排查的方式找到故障點，再根據故障類型進行維修。但隨著電力物聯網的不斷發展與完善，也帶來較多新型負載，對配電網絡中的配電質量與安全提出更為嚴苛的要求。標準電力物聯網技術允許并網的配電系統實時查看電氣設備功能狀態，同時也可對各類干擾配電系統運行情況的風險進行評估，并從根本上消除潛在的各類問題。

電力物聯網的應用優化了傳統監測手段，可實現對配電系統運行狀態的實時、全過程監管。在此基礎上，搭配通信系統，管理人員能夠快速判斷出各類運行錯誤，并利用物聯網在線排查，確保配電系統運行穩定與安全。此外，融合電力物聯網的配電系統能夠全面評估各類安全風險。通過自動收集、整理、分析配電系統運行數據，實現對現場風險的有效了解與把控，并準確找出安全性較差的設備，利用人工智能技術，完善、優化該設備性能，增強電力供應連續性、穩定性。

2.2 綜合能源協調運行

依托于傳統傳輸網絡搭建的配電系統，無法保證網格與用戶彼此間邊界的清晰性。除電流外，節點電壓、頻率波動的分布、揮發性能量均表現出不確定性，嚴重影響配電系統運行穩定性，而這一問題是配電系統優化與升級時需著重關注與解決的。

現階段，與國民生活有關的各類系統在運行時均表現出獨立性的特點，如運輸系統、電力系統、燃氣系統等，確保系統之間互不影響。但未來仍需將配電系統調整為同時擁有水、電力、天然氣等設施的當地電網主要樞紐，實現各類能源的綜合協調運行［1］。要想達到這一目標，就需調整、集成配電系統與其他系統，以此滿足整個能源系統的運行需求。注重電力物聯網技術的應用，并做好各分銷網絡的規劃與運營，賦予其更高靈活性與自主權，利用物聯網技術、大數據技術，打造能源操作系統。采集、整理各耗能電力系統的運行數據，將此作為依據，為粒子充電與傳輸構建平滑的模型空間。與此同時，還應借助能夠識別的電力物聯網邊緣計算技術、分布式資源引爆變壓器與能量存儲系統，可起到實時調節用戶負載的作用。并且需科學、合理更改分配拓撲與帶寬分配，可實現在不確定情況下帶寬分配的全面改善。打造電力數據平臺，依據組合式、大型分散式供電系統運行數據，并整合用戶能耗及數據管理網絡運行信息，借助云計算技術，以此了解空間、時間分配的不同特征，為集成傳輸再生、集成電氣系統的實時存儲與多種能源最佳消耗量設計相應的協調方案。

2.3 用戶個性化功能服務

用戶是分銷網絡的重要組成，但當前用戶僅以接收者的身份參與到分銷網絡運作中。近些年，電價逐漸向用電者轉變，為能源消耗的優化及分銷網絡運行不足的彌補提供有利條件，且電力物聯網的發展與應用促使網絡、物聯網設備滲透到用戶中，在這一背景下，使得高級用戶角色逐漸消失。融合電力物聯網的配電系統運行優勢主要表現在兩方面。

第一，在先進配電系統的支撐下，打造小型且可移動的“風電場”，將其安裝于用戶住房頂端，配備小型風力發電機，可實現用戶身份的轉變，即從配電網絡參與者變化為電力供應商。若以廣義的角度進行分析，配電網絡中的能量存儲設備也可以是建筑內部空氣或熱水器。

第二，優化智能能耗終端，包括電熱水器、智能空調等，同時，還可進一步豐富用電信息，為不同區域供電。由此可見，應重視起電力物聯網與配電系統個人電源服務的開發與應用，有助于用戶整體體驗感的增強，還可以保證能源消耗的合理性。在此基礎上，適當擴大用戶參與深度與范圍，利用集成創造技術，促使用戶生成主動意識，自覺參與到分銷網絡優化工作中。與此同時，應注重人工智能技術、云計算技術、大數據技術的運用，對能源用戶能源消耗情況進行分析，并針對不同用戶，制定相應的能源消耗準則，有助于個人能源消耗體驗的增強。此外，還需基于運行配電網技術的主動優化與成本激勵機制，將各類應用程序與配電網相對應，包括熱水器、空調、網絡中的分布式設備等二次電源，實現設備的智能化、集成化管理。能源云作為一種用戶友好型設備，能夠準確響應傳輸網絡的操作模式與配置，促使協調網絡靈活性得以增強［2］。

3 電力物聯網下的配電系統維護

3.1 配電系統維護要求

配電系統應具備實時監測、控制配電網運行狀態的功能。配電網日常運行中，需安排專業人員定期巡視與維護，作好運行數據的記錄，匯總成運行報表后移交給上級相關部門，防范運行故障的發生，定期巡視與維護工作可細分為兩種類型。（1）周期性維護。是指在規定的時間執行配電網維護工作，例如，每日安排人員進行簡單巡檢，每周執行1次一般巡檢工作，每月則需進行全方位、精細化巡護，但任何一種巡視、維護工作均需由2名以上的工作人員參與。（2）特殊性維護。是指在特殊時期下所開展的維護工作，如高溫時、暴風雨后、重大節假日前等。打造配電系統時，融合物聯網技術以滿足配電網巡視、維護基本需求，同時，還需注重感知層技術運用，科學連接起系統中各電氣設備，實現對設備運行狀態的全過程監測，并自動采集運行數據，若有隱藏運行故障，可自動發出預警，達到故障集中處理的效果。依托于維護經驗及具體數據信息，探究設備運行規律，以此消除各類運行隱患。

此外，配電網智慧運行與維護時，需始終遵循3項操作原則。第一，每周安排專業運維人員深入性、全面性分析配電系統匯總的運行數據，依托于分析結果，科學、適當調整配電網巡檢、維護頻率。第二，開展特殊性維護工作時，應實時、全過程監管配電網設備運行狀態，在此基礎上，對配電系統中存在或隱藏的故障問題加以集中化處理，作出響應，總結經驗，確保后期配電網運維、檢修工作有序進行。第三，巡視維護期間，若發現有較為明顯的隱患或缺陷存在，則需將該部位或設備歸入到精細化管理范疇中，并組織專業人員分析缺陷類型及產生原因，再針對性地制定處理措施，直至隱患消除。另外，還需運用大數據技術對配電網整體運行情況進行重新評估，根據評估結果重新智能化設定巡檢頻率［3］。

3.2 配電系統維護需求

首先，需針對配電系統中的各類電氣設備構建智能化評估體系，利用電力物聯網感知層，智能、集中收集配電設備各項參數，包括運行時長、電壓等級、負荷情況等，再借助大數據技術，對參數進行綜合評估處理，而各單位管轄范圍內的配電設備則需單獨評估，并設定相對應的評估標準，還應整合各標準，做好分析與歸類工作，為配電設備運行狀態判定提供可靠、完整評估依據。此外，還需為不同設備設計不同的評估方式，區分新、老設備，增強設備管理工作合理性，還能實現各類管理資源的充分利用，確保選用的運維方法有效。

其次，細分運維方式。配電系統中的電氣設備設置較為分散，且構造復雜，對此，應針對不同設備的運維方式進行細分，主要有兩種，即精細運維和一般運維。其中，精細運維通常針對特殊情況，需深入分析電氣設備，確保設備各類信息的完整獲取，將其同正常運行狀態下的設備參數進行對比，以此找出隱藏的故障隱患，再統一管理與處理，確保設備良性運作。

再次，優化運維內容。由配電系統自動分析與整理設備運維數據，在此基礎上，全面優化數據，精細化管理特殊設備，實現設備的定點、定時、定量管理。

最后，確保運維工作高效執行與完成。利用大數據技術，分析配電系統運維結果，做好各項結果的分類、整理工作，將其作為后期配電系統運維工作的開展依據，提高數據調用與運維效率。同時，還需分級評估分析結果，打造相對應的評估管理體系，增強運維工作針對性。盡管智能化配電系統主要是由計算機操作，但仍需采取人工的方式對系統進行日常維護，如檢查設備與配電系統運行狀態，并上報檢查結果。這一過程可借助移動設備執行，只需同配電系統相連接，便可實現瞬間上報，從而達到實時記錄、反饋配電現場運行情況的目的，有助于系統維護效率的大幅提升［4］。

4 電力物聯網下的配電系統總體設計

4.1 配電系統設備評估

（1）采集基礎數據。依托于電力物聯網技術，采集、整理配電網中的各類設備信息，并根據不同設備所表現出的特點，著手于數據的分類工作，從而得到設備的基礎數據。

（2）錄入評估要素。自動評估系統是保障配電系統智能化運作的關鍵，系統的運行原理是利用大數據技術，對配電系統中各類電氣設備的基礎數據進行評估數據篩選，而評估要素則為配電網中較為重要或有代表性的數據。

（3）生成評估結果。該環節是對前期錄入的評估要素進行分析與整理，再依據配電網運行、維護要求準則，全面、細致地評估分析結果。另外，區別整理評估數值，并對其所屬范疇進行劃分，主要有一般運維范疇、精細運維范疇。為保證評估結果完整性、分類準確性，允許運維人員手動調整。完成此項工作后，將評估結果上傳于系統中，并以表格的形式加以呈現。

（4）調整評估體系。這一過程主要是運用智能技術，全面調整、優化評估體系，賦予評估體系增、刪、改、查等基本功能，實現對設備評估要素的有效處理。此外，融合大數據技術的配電系統還具備自我評估功能，搭配人工線下錄入手段，為評估標準科學、合理提供保障［5］。

4.2 配電系統運維管理

在對配電系統運行與維護進行管理時，需著手以下3項工作。

首先，作好工作記錄。配電系統每完成1 次運維操作時，會自動將運維數據存儲于搭建的數據庫中，同時，還能智慧分類、保存運維結果，為后期配網作業提供可靠數據參考。而數據庫中的數據信息可用于對比系統新采集到的數據結果，并在系統中進行匯總，幫助運維人員了解系統運維狀態。

其次，系統運維管理。配電系統依托于電力物聯網智能化、自動化的優勢，實現對運維數據的智能分析，還可依據運維結果作出相應的判斷，集合運行整體狀態，找出隱藏的故障隱患，并針對性地制定可行且有效的處理措施。此外，能夠自動執行運維記錄與結果的增加、刪除、查看與修改工作，在此期間，如果一些數據結果無法刪除與修改，配電系統會依據設備運維時長加以判斷。電力物聯網技術的應用可實現配電系統與移動端相互連通，實時同步移動端所采集的數據信息，從而達到數據實時更新與共享的目的。

最后，移動設備記錄。移動端通常由運維人員操控，開展人工運維工作時，將配電系統發出指令或反饋的結果作為依據，對設備進行實時、實地維護，增強運維工作時效性、準確性。與此同時，配電系統可全過程反饋由移動端設備接收到的運維結果，達到數據互通的效果［6］。

5 結語

配電系統運行過程中，通過融合電力物聯網技術，不僅可實現智能化運作，還能夠實時采集系統中各類電氣設備運行狀態信息，從而達到配電網運維全過程監管的目的，降低人力成本投入的同時，提高配電系統運維效率，推動配電系統運維自動化、智能化發展。