基于物联网的新型台区解决方案研究与探讨

周荣乐 杨帅 唐君明

摘要：近年来行业一直关注并持续开展配电台区智能化建设工作，主要可分为初级建设阶段、初步智能化阶段和当前以台区智能融合终端为核心的全面智能化建设阶段。率先开展配电台区的数字化建设，既是提升居民供电可靠性的迫切需求，也与行业数字化转型路线适应。随着物联网技术的不断发展，将物联网技术与低压自动化深度融合构建新型智能台区，为下一步台区的建设、运行、维护方式创新赋能，构建具有设备广泛互联、状态全面感知、应用灵活迭代、决策快速智能、能力开放共享和运维高效便捷六大特征的智能台区。

关键词：新型智能台区;物联网技术;低压自动化;智能融合终端

引言

作为配网的最后一公里，当前的台区受制于低压电网的复杂性以及电网建设两头薄弱的现状，存在以下诸多困难[1]，主要包括：

（1）台区设备类型和数量多，管理与维护工作量大，现有运维人员体系难以支撑数量不断增长的设备运维工作;

（2）低压网络结构复杂，不同区域台区运行情况具有各自特点，传统建设模式不适用智能台区建设的整体规划与快速建设;

（3）当前配电台区缺乏实时的全面监测，并且数据相互独立，营配数据未贯通，发生用电故障后，抢修人员获取故障时间滞后并且难以快速确定故障区段，直接导致停电时间长;

（4）分布式光伏与电动汽车充电桩接入数量不断增加，缺乏监测与有序管控，对当前配电台区正常运行造成带来较大冲击[2]。

本文主要是对以上台区现存问题进行探讨，并基于物联网技术与融合终端对台区智能化进行研究。

1 基于物联网的新型台区解决方案

1.1建设思路

基于“云，管，边，端”的配电物联网技术架构，实现配电台区的数据全采集、设备状态全感知，实现台区的全景监控、多业务功能承载[3]。

1.2整体解决方案

以臺区智能融合终端为核心，台区智能管控模块为支撑，基于边端互联与云边协同技术，以配电台区各类典型业务应用场景为单元开展实用化建设应用，实现台区区域智能自治。

基于物联网的智能台区建设以每个台区为单元开展建设改造，包括配变侧、线路侧和用户侧。

台区配置智能融合终端作为数据汇聚与边缘计算中心，配变侧低压出线、用户侧低压分支箱和电表箱配置低压智能断路器或智能感知终端，实现台区关键节点电气量采集和监测。分布式光伏控制器和电动汽车充电桩配置物联网通信单元，实现通信协议转换与通过HPLC通信方式接入台区智能融合终端。

1.3 核心设备

（1）台区智能融合终端

遵循“硬件平台化、软件APP化”原则，采用分布式边缘计算架构，基于通用硬件资源平台，通过APP以软件定义方式实现业务功能，以虚拟化容器技术实现应用与驱动、容器与容器之间的安全，支持业务快速部署及便捷扩展，支撑中低压配电网一体化信息采集，本地分析，本地决断，快速响应[4]。

（2）台区智能管控模块软件架构

系统应用功能主要包括低压设备运行状态监测、低压图形/模型管理、低压数据采集处理、低压故障研判、低压拓扑自动识别自动成图、电能质量监测分析等功能。

1.4 主要功能

（1）拓扑自动成图

就地生成以低压开关为节点的台区拓扑关系，包括台区归属、相别归属、层级系并上送云主站，解决低压线路图模不清和更新不及时的问题，支撑运检基础业务开展、实现拓扑精细化、可视化管理。

（2）营配数据贯通

台区智能融合终端具备传统配变终端、I型集中器、台区总表功能，直采电表信息数据，并向后台相应业务系统主动上送，解决营配数据之间壁垒、有效提升数据价值。

（3）故障综合研判与主动式抢修

基于全景感知、拓扑成图、智能分析管控、大数据分析等技术，实现对台区故障的快速就地定位、停电快速告知和台区快速复电。其主要实现方式为停电发生后，台区内各节点感知设备上送信息，智能融合终端本地研判故障区段，并快速上送台区智能管控模块，系统快速推图告知;同时通过供服系统向客户主动推送故障及抢修状况，通过抢修平台实现快速主动抢修。

（4）分段分相线损分析

基于基于台区拓扑结构及其监测数据，分析出台区侧任意相、任意区段的小时级线损和总线损占比，线损异常主动上报，解决无法对线损精准定位和分析的难题，支撑线损治理、窃电核查等工作。

（5）智能台区管控平台功能

a）设备运行状态监测：系统通过对配电台区高低压设备电压、电流、电量等信息实时监视，实时监视配电室高低压设备的运行状态。并提供设备状态信息变化及异常信息告警提示。监控范围覆盖配电室、分接箱、表箱;

b）设备环境状态监测：系统支持配电站房、配电电缆、架空线路、配电开关、配电变压器等设备运行环境状态实时监视，支持配用电网运行态势和设备状态感知，为配电设备的综合评价及辅助决策提供数据支撑;

c）台区综合状态分析评价。系统采用大数据分析技术，通过对各个配变的历史负荷信息、故障信息、缺陷信息、重过载信息、电能质量异常信息进行综合分析，并对配变的健康状态进行评估，对配变的改造提供辅助决策依据;

d）综合能源接入监测：系统支持分析分布式电源对低压台区供电质量、供电能力的影响并提炼影响规律，同时支持制定台区内电动汽车充电管理策略，根据用电习惯减少电网与充电负荷冲突，实现电动汽车有序充电管理。

2 经济效益

台区拓扑关系自动识别，降低人工排查与图模维护工作量;设备即插即用，无需调试，显著节约人力成本与建设时间;台区可扩容量实时监测分析，保障台区配变安全稳定运行，相比采用传统建设模式来开展智能台区建设，复杂的图模绘制与维护、大量的低压设备调试需要大量的人力与时间来支撑，而通过智能化自动化的系统方案可显著降低建设工时和人力，依照测算，投入工时下降80%，人力缩减60%。

3 结语

以智能融合终端的实用化应用提出了一种基于物联网的新型台区解决方案，可有效解决目前台区遇到的经济与管理问题，同时也具备分布式能源智能接入管控能力，全面支撑配电网数字化转型升级。

参考文献

[1]周世理，农网智能配电台区建设模式及关键技术研究[J].环球市场 2019.

[2]郇政林，浅析电动汽车大规模接入的并网影响及措施[J]. 科学与财富，2018.

[3]孙浩洋，张冀川，王鹏，林佳颖，郭屾，陈蕾，面向配电物联