輸配電設備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設思路與發(fā)展趨勢

摘

要：首先分析了輸電線路物聯(lián)網(wǎng)、變電站物聯(lián)網(wǎng)、配電物聯(lián)網(wǎng)的總體建設思路，然后闡述了輸配電設備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢，對今后構建電力系統(tǒng)的泛在物聯(lián)網(wǎng)運營體系提供了重要的參考依據(jù)，對推進輸配電泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設與發(fā)展進程起到積極作用。關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；建設思路；發(fā)展趨勢

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引言為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標，近年來，國家加大了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設力度，明確了輸電線路物聯(lián)網(wǎng)、變電站物聯(lián)網(wǎng)、配電物聯(lián)網(wǎng)的建設思路，利用衛(wèi)星遙感、智能傳感、數(shù)據(jù)分析等高科技技術，逐步推進輸配電設備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設進程。

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輸配電設備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設思路1.1

輸電線路物聯(lián)網(wǎng)建設思路輸電線路空間跨度大、運行環(huán)境差，跨越區(qū)域的氣候條件具有較大差異，因此，應充分考慮輸電線路廣域、海量監(jiān)測小數(shù)據(jù)以及長時間間隔的特點，構建泛在物聯(lián)網(wǎng)。在空中，利用雷達遙感衛(wèi)星監(jiān)測輸電線路的山火、通道異物以及桿塔；在地面，將導線溫度監(jiān)測裝置、分布式故障定位裝置等作為邊緣計算設備，借助于LoRa等微功率無線通信方式收集數(shù)據(jù)信號，進而通過邊緣計算設備回傳海量小數(shù)據(jù)，以有效解決山區(qū)輸電信號弱的問題。輸電線路物聯(lián)網(wǎng)的高級應用包括故障/缺陷事前預警模塊、事中快速處理和事后準確評估模塊。其中，事前預警模塊能夠及時發(fā)現(xiàn)傳輸通道內(nèi)的違章建筑、各種異物以及超高樹木等，并發(fā)出預警信號，為故障排除贏取大量時間。極端工況沙盤推演功能可以對線路的實時運行工況進行推演，以確定輸電線路的薄弱環(huán)節(jié)，然后通過加固舉措，提高輸電線路的故障風險防御能力。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)總體框架如圖1所示。1.2

變電站物聯(lián)網(wǎng)建設思路由于變電設備中的變壓器、氣體絕緣金屬封閉開關、刀閘等設備同時運轉(zhuǎn)，內(nèi)部物理空間相對較為復雜，因此，構建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時，首先應當利用多點同步監(jiān)測功能實現(xiàn)初步定位，同時通過本地的變電設備測量表征參量以及設備衰減速度較快的參量。在變電站物聯(lián)網(wǎng)中，站域級邊緣計算設備融合了變電站環(huán)境、運行狀態(tài)、電氣參量等信息，具有深度感知、風險預警及預警信息推送功能，其中站域級集成感知陣列具有傳感視頻、紅外、聲音、氣味的功能屬性，因此，無需接觸變電站設備，就能夠利用全球定位系統(tǒng)采集樣本。變電站物聯(lián)網(wǎng)的高級應用包括故障智能診斷系統(tǒng)、作業(yè)人員安全管控系統(tǒng)以及主輔設備聯(lián)動系統(tǒng)，智能診斷就是借助于人工智能技術，測量和確定變電站設備的故障類型與故障位置，進而降低變電站發(fā)生故障的概率。作業(yè)人員安全管控系統(tǒng)利用視頻監(jiān)控，監(jiān)督作業(yè)人員的個人操作行為，當作業(yè)人員違規(guī)操作規(guī)范時，系統(tǒng)將第一時間發(fā)出報警信號，提醒作業(yè)人員遵守操作規(guī)范，能夠有效降低事故率。而主輔設備聯(lián)動系統(tǒng)主要針對變電設備過熱、水浸、失火等異常工作狀況，隨時啟動風機、空調(diào)、水泵等輔助設備，使變電設備能夠正常運轉(zhuǎn)。變電站物聯(lián)網(wǎng)建設架構如圖2所示。

1.3

配電物聯(lián)網(wǎng)建設思路配電設備是整個電力系統(tǒng)中的關鍵設備，一旦配電設備發(fā)生故障，將發(fā)生區(qū)域性停電事件，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有96%以上的停電事件是由配電設備故障引起的。因此，在構建配電物聯(lián)網(wǎng)時，應全面考慮配電網(wǎng)絡的復雜性與多變性。尤其在選擇邊緣計算設備與電力設備的云后臺通信方式時，應當符合地域性特點，在城市區(qū)域應當選擇無線網(wǎng)絡、光纖網(wǎng)絡、5G網(wǎng)絡，在偏遠山區(qū)可以選擇電力系統(tǒng)的專業(yè)NB-IoT通信方式。配電物聯(lián)網(wǎng)的高級應用包括故障預警、故障處理以及用戶服務三大模塊。故障預警模塊能夠準確定位配電設備的故障位置，并及時發(fā)出故障預警信號。故障處理模塊能夠自動辨識停電臺區(qū)的數(shù)據(jù)信息，并輔助故障指示裝置定位故障位置。而用戶服務模塊能夠結合不同時段的線損變化，精準識別出漏電與竊電等異常工況，并對用戶的電力能源質(zhì)量進行跟蹤監(jiān)測，以確保用戶能夠正常使用電力能源。配電物聯(lián)網(wǎng)建設架構如圖3所示。

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輸配電設備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展趨勢從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術層面看，未來一段時期內(nèi)，它將有效帶動取能、傳感、數(shù)據(jù)應用等技術的同步發(fā)展。其中，取能技術能夠滿足電力系統(tǒng)的低功耗要求，使系統(tǒng)級芯片系統(tǒng)向著節(jié)能降耗方向發(fā)展。新型的傳感技術將大幅提高電力裝置的安全可靠性，成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)感知技術大規(guī)模應用的突破口。數(shù)據(jù)應用技術則朝著安全及智能化分析方向發(fā)展，安全防控模塊也將涵蓋身份認證、分類授權、預警信息自動分發(fā)等功能，進而為電力系統(tǒng)的安全運行保駕護航。

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結語綜上所述，構建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)框架是新時代、新背景下電力行