基于物聯網技術的配電網智能監控系統分析

張發裕

（廈門海華電力科技有限公司，福建 廈門 361000）

隨著物聯網技術以及5G等先進通信技術的發展，越來越多的物聯網技術在電網領域得到了應用，特別是近幾年增量配電網的試點為這些物聯網技術提供了應用的場景與落地的平臺。物聯網的技術應用對配電網智能監控系統的發展、對衍生出的新一代新型電力系統有著積極的意義。物聯網技術應用于配電網領域將實現電氣設備可觀，可控，可感知，最大程度提升管理水平與故障的分析能力，同時將電網設備的計劃性檢修轉換為在線式檢修，替代傳統人力運維系統的管理模式。

文章從一個城市地區試點的增量配電網內“變電站”“開關站”“配電站”以及與“集控系統”相聯合的角度探討物聯網技術的應用。在配電網智能監控系統的基礎上，將電氣設備的感知層從傳統模式深入到電網的神經末梢，為配電網管理工作創造良好條件。為實現電氣設備互聯互通；構建電氣設備物聯網，實現設備立體感知、數據云邊處理、狀態輔助預判，達到安全智能管控、提升運檢效益的目的。

1 建立統一的電網智能監控系統中心

建立一套統一的電網智能監控系統、集中實現對配用電設備的狀態進行監視、控制、統計等，制定科學合理的運行方式和檢修計劃，保證配電網的安全運行和高質量供電。當發生事故時，能夠實現饋線的故障定位、隔離和自動恢復供電，提高供電可靠性。實現生產運行的集中監控和統一管理，可以促進管理工作的標準化、規范化、信息化。通過對監控信息的統計分析，為決策層和管理層制定生產計劃及考核辦法提供了依據。為實現“無人值守”提供有力的技術支持；同時可以提高配電網的自動化水平和設備可靠性；可以節約人力成本，提高生產效率。

硬件邏輯結構按照信息安全分區建設，在硬件架構層面上分4個區布署功能不同的子系統：安全Ⅰ區主要布署自動化調配子系統、安全Ⅱ區主要布署用電信息采集子系統、安全Ⅲ區布署信息發布子系統、WEB訪問；安全Ⅳ區布署輔助控制系統，實現電網非電氣信息的采集。具體網絡布置見圖1。

安全Ⅰ區（含安全接入區）：安全I區主要布署自動化調配子系統，主要接入設備為變電站的遠動機、環網柜及開閉所的DTU、FTU、TTU設備。為保證信息接入安全，針對DTU、FTU、TTU設備的安全接入，配置配網安全接入區，部署配網前置服務器完成配網數據的前置采集，通過正反向隔離裝置完成數據安全建設。由安全Ⅰ區內調度前置采集服務器通過光纖專網進行變電站數據采集，服務器配置互為主備。由配網安全接入區內的配網前置服務器通過光纖公網或預留后期通過無線公網經防火墻進行環網柜及開閉所內配電數據的采集。

安全Ⅱ區：主要完成用電信息的采集功能，部署用電采集服務器、交換機及相關接口服務器。

安全Ⅲ區：主要完成數據發布及內外網信息交互，安全Ⅲ區通過正反向隔離同安全I區進行連接，通過防火墻與外網進行信息發布。

安全Ⅳ區：輔助控制系統安全區，部署視頻服務器，交換機；獨立于其他區運行。

2 物聯網技術在變電站中的應用

目前智能化變電站是主流的建設模式，借助于先進的數字化技術組成GOOSE網與SV網，達到電氣模擬量轉變為數字量，讓電氣設備運行更安全；文章主要講述物聯網的應用在10 kV開關柜的一些數字化配置領域。

（1）在開關柜上布置一臺獨立于繼保的智能控制設備，智能控制設備與開關柜的手車、地刀形成聯動，具備電動遙控功能；支持與主SCADA系統的互聯互通；實現開關手車與地刀的遙控操作，同時在主SCADA系統實現順控功能。

（2）在10 kV開關柜布置觸點溫度測量，在斷路器上觸頭，電纜頭各裝A/B/C三相溫度傳感器，共六個測溫點；保證在電流負荷比較大的情況下由觸頭溫度判斷開關及電纜設備是否有異常情況發生達到狀態檢修的目的。

（3）開關柜視頻監控功能：在開關柜內斷路器室、電纜室裝配視頻攝像頭，監視手車地刀遙控操作的整個過程和遙信變化情況，增強遙控操作的可靠性，為順控操作提供“雙確認”提供輔助依據。

（4）在開關柜布置局放在線監測功能，采用超聲波和暫態對地電壓相結合的檢測技術對開關設備各種類型局放進行在線監測。

（5）在開關柜控制回路上監視斷路器儲能電機的動作特性曲線，實時進行斷路器機械特性監測與采集，包括合分閘時間、電流、速度、運動行程等進行監視。

3 物聯網技術在配電站房的應用

3.1 智能視頻監控

對于智能視頻監控，主要是利用“全景攝像機”“槍機”以及“網絡高清紅外球機”等，進行視頻采集工作。能夠和“防盜探測器”和“燈光探測器”實現聯動“拍攝”，也可以利用“圖像識別”技術，對“表計示數進行讀取”，或者識別開關位置。

3.2 智能門禁安防監控

作為智能門禁系統，能夠自動對運行人員出/入變電所進行記錄，包括“時間”和“個體信息”。對于站內出現的不良入侵事件，也可以及時進行監控，確保站內設備在運行過程中，更具安全性。另外，還能實現和風機的有效聯動，自動啟動和暫停風機，確保人員進入更加安全。

3.3 智能環境監測

智能環境監測包括“越限報警”“濕度和溫度”以及“水位”等方面的監測。在這過程中，對于現場燈光，可以對開關狀態進行自動采集，既可以實現遠程控制，還能將節能效率加以提升。如表1所示，為智能環境監測的主要兩種類型及內容，重點表現在兩個方面。

表1 智能環境監測主要類型及內容

3.3.1 對于水位監測

第一，監測電纜溝積水。這種現象通常產生于“電纜溝”進線處 ，主要是因為該位置“防水和密封”不好，使得雨水隨著電纜進入相應的“電纜溝”中。監測電纜溝積水，主要在溝底鋪設“漏水線”或者利用“定點安裝漏水電極”的方法進行。對于在溝底鋪設的“漏水線”，一旦電纜溝有水進入，就會出現報警，這種報警比較輕微。但是，對于漏水嚴重的情況，電纜溝就會一直進水，若是水位到達電極安裝相應位置，就會出現“嚴重警告”，這時就需要盡快處理“電纜溝的積水”。監測室外積水。想要實現雨水快速排出，在變電站外圍，通常會設置一些排水溝，并且與“共用下水道”進行相連，變電站周邊有時會出現排水溝堵塞問題，引導排水不暢，如果積水過高，則會經過變電站門倒灌至站內“設備室”。面對這種現象，就要在變電站門外設置“水位探頭”，對室外積水進行動態化監測。在設備安裝“監測設備”，想要對誤報情況進行有效防止，就應使用“浮標式水位探頭”，因為它在輕微的水淋時不會出現報警，只有水位達到相應高度才會出現報警，能夠避免雨天“誤報”情況。第三，監測水泵工作異常情況。電纜溝排水工作中，水泵發揮著重要作用，想要盡快排水，最為普遍的方式就是隔半小時進行啟動。然而，由于水泵本身在“電纜溝”中，如果出現故障，很難被發現，這就需要在近地面位置安裝相應的“漏水電極”，監測水泵周圍水位，若是水位到達“漏水電極”高度，證明存在積水，并且水泵沒有盡快將其排除，通過這一現象，我們就可以判斷水泵運轉出現異常，進行故障警告。3.3.2 溫度和濕度監測

需要設定相應的“濕度”和“溫度”監測點，監測的主要數據來源于“數據采集設備”，經過采集之后，會統一送至“環境監控系統”中。該系統如果發現“濕度和溫度”超過正常界限，就會出現報警提示，管理工作者可以及時查看電氣設備，對設備出現的問題加以檢修，主要涉及設備有“風機與空調”和“除濕機”等。這樣可以防止設備出現故障產生的不良影響。對于環境檢測系統，可以結合采集的“溫度”“濕度”和“空調設定參數”，實現智能化的判斷。若是在期限內，環境溫度沒有到達空調設定的具體問題，就會出現“空調設備”故障警告。

4 物聯網技術在低壓配電的應用

（1）0.4 kV低壓進線柜采用智能框架開關，低壓出線柜抽屜回路采用帶電動操作的塑殼開關，實現低壓進出線遠程合分閘控制。進線柜及每個抽屜回路配置多功能電表，實現開關的全電量采集及故障狀態采集。低壓抽屜回路增加火災漏電傳感器，防止漏電火災的發生。

（2）樓層配電箱采用智能型數字化配電箱，配電箱內配置遠程可控空開關，實現配電箱電量管理及分配、節能管理、斷電重合開關、全電量監測、火災消防報警、故障及運行記錄、遠程近程控制等。

5 結語

綜上所述，想要實現物聯網技術在配電網智能監控系統的有效應用，相關人員就要樹立正確思想，對配電網智能監控系統的組成進行準確認識，了解其中存在的缺點和問題，不斷將智能監控系統利用到其中，通過科學合理的方式，將運維工作的壓力減輕，增強配電網的“可控性”，完成配電網監管工作的最終目標，實現專業化和可持續化發展。