摘要：物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術的重要組成部分，其核心仍然是互聯(lián)網(wǎng)，但是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎之上進行了拓展和驗收，實現(xiàn)了用戶與物品、物品與物品之間的信息交換和數(shù)據(jù)通信。近年來，智能電網(wǎng)在全國范圍內得到了推廣和普及，將物聯(lián)技術應用到中低壓變電站的智能運維系統(tǒng)中，不僅能夠有效改善電網(wǎng)系統(tǒng)的供電質量，而且對于實現(xiàn)電力基礎資源的整合、提升電力智能化水平起到了重要作用。
關鍵詞：物聯(lián)技術；中低壓變電站；智能運維系統(tǒng)
國內中低壓變電網(wǎng)絡具有電壓等級交錯、各級變電站數(shù)量不一以及分布零散等特點，給中低壓變電站的運維管理帶來了較大的困難。基于物聯(lián)技術的變電站智能運維系統(tǒng)，可以實現(xiàn)智能監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、分析處理等多種功能，從而為電力單位開展電力設備工況檢測提供了必要的技術支持，并在此基礎上降低運維成本，保障電力網(wǎng)絡的平穩(wěn)運行。文章首先對物聯(lián)網(wǎng)的特點和相關技術進行了簡單概述，隨后結合中低壓變電站的工作需要，對如何構建智能運維系統(tǒng)提出了幾點建議。
1、物聯(lián)網(wǎng)技術的概述
2017年4月份，國家**印發(fā)了《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2016-2030）》，其中明確提出了截至2020年，非化石能源結構 比例達到15%以上。新能源的使用，會對現(xiàn)有電網(wǎng)的架構模式帶來較大的沖擊影響，因此推行更加靈活和更加智能的電網(wǎng)，成為電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。而物聯(lián)技術的應用，無疑成為促進電力行業(yè)智能化發(fā)展的重要動力。
1.1、物聯(lián)網(wǎng)的基本特征
（1）可感知。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的定義可知，物聯(lián)技術可以利用射頻識別、紅外感應和GPS 等信息傳感設備，對目標設備進行跟蹤和監(jiān)測，并將采集到的數(shù)據(jù)信息進行集中處理，實現(xiàn)對目標設備的“透明”管理。因此，借助于物聯(lián)技術，管理人員可以感知物聯(lián)網(wǎng)覆蓋下的任何設備或物體的實時信息，為強化管理提供了必要的參考依據(jù)。
（2）可互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，將電力設備或其他物體接入到信息網(wǎng)絡后，就可以借助于網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)不同終端設備的信息共享。這樣一來，作為整個系統(tǒng)的管理人員，就可以根據(jù)具體管理需要，隨時調用和查看物聯(lián)網(wǎng)中各個電氣設備的相關信息，實現(xiàn)動態(tài)化的控制。
（3）智能化。為用戶提供更加便捷和智能的服務，是現(xiàn)階段物聯(lián)技術發(fā)展的趨勢之一。物聯(lián)網(wǎng)可以借助于計算機實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)信息的分析和處理，一方面減輕了變電站工作人員的工作壓力，另一方面也可以利用專門的計算機軟件實現(xiàn)智能化決策。
1.2、物聯(lián)網(wǎng)的技術內涵
物聯(lián)技術是一個綜合性的概念，其中包含了傳感技術、信息技術、網(wǎng)絡技術等。按照技術內容的不同，可以將物聯(lián)網(wǎng)分為三個層次：其中頂端的為管理層，主要是利用監(jiān)控技術、通信技術等，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)的管 理和控制；同時，管理層還能夠根據(jù)技術人員的控制，對下級發(fā)布區(qū)控制指令，實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的運 維管理；中間為網(wǎng)絡層，主要是利用互聯(lián)網(wǎng)、云計算、云存儲，實現(xiàn)各類電氣設備的互聯(lián)互通，并在管理層和感知層之間起到連接作用；底部為感知層，包含了大量的傳感器、射頻器等，用來收集各類電氣設備的相關信息，并利用無線網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息的傳遞。
2、中低壓變電站職能運維系統(tǒng)中物聯(lián)技術的應用
2.1、智能運維系統(tǒng)架構
智能運維系統(tǒng)可以實現(xiàn)變電站調度、變電站間和變電設備等系統(tǒng)的相互連接?；谖锫?lián)技術所實現(xiàn)的系統(tǒng)包括以下幾種：一種是調度自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是在變電站終端計算機的控制之下，完成對基層各監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。利用這些基本信息，對變電站中個電氣設備的運行狀態(tài)有一個動態(tài)的了解，以便于及時采取相應的管理和維護措施。當電氣設備出現(xiàn)異常狀況后，還能夠自動發(fā)出警報，便于運維技術人員快速確定故障。另一種是傳感監(jiān)測網(wǎng)絡。中低壓變電站智能運維系統(tǒng)中包含了大量的傳感器和數(shù)據(jù)節(jié)點，例如溫度傳感器、煙霧傳感器、電壓諧波和相位監(jiān)測節(jié)點等。這些傳感器作為整個智能運維系統(tǒng)的前端裝置，借助于物聯(lián)技術實現(xiàn)信息的收集和傳遞，并且將數(shù)據(jù)進行初步的加工處理后上傳到主機。還有一種是警衛(wèi)系統(tǒng)?；谖锫?lián)技術的變電站智能運維系統(tǒng)雖然具有操作簡便、快捷等諸多優(yōu)點，但是也面臨著系統(tǒng)問題。近年來，許多投入使用的智能運維系統(tǒng)也暴露出數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)無響應等問題，給中低壓變電站的正常運轉也造成了不利影響。基于物聯(lián)技術的警衛(wèi)系統(tǒng)，融合了現(xiàn)階段較為先進的節(jié)點協(xié)同感知網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)目標的自動識別、多個設備的協(xié)同感知，對于智能運維系統(tǒng)中的隱患能夠自動識別出來，從而保障了系統(tǒng)的完好。
2.2、傳感器設置和預警控制
根據(jù)工況下需要監(jiān)測的設備和對象，需要大量多類型工業(yè)傳感器，如：壓力、加速度、角度、紅外、渦流、放電、漏電、特種氣體和噪聲等。從主要的變電一次設備和二次設備來看，可在站內靈活設置多傳感器，用來監(jiān)測各變電設備的運行狀態(tài)，構成基于無線網(wǎng)絡、局域網(wǎng)絡和互連網(wǎng)絡的傳感網(wǎng)絡，各站之間利用*域網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
2.3、系統(tǒng)的主要功能
設備級智能融合監(jiān)控：一次、二次變電設備和變電運行環(huán)境監(jiān)測，如：主變套管、穿墻套管等接頭設備溫度，避雷器的泄漏總電流、諧波電流和阻眭電流，變電站水浸、漏水報警，優(yōu)化動力環(huán)境控制方案。
運維級站內檢修維護行為的智能認證與監(jiān)督：自動分析操作票，物物確認操作對象，自動圖像識別檢修過程；自動完成路徑引導和巡檢詳細采集、報表生成和填表引導。
3、安科瑞變電所運維云平臺及硬件的選型
3.1、云平臺簡介
隨著*改革政策的逐步推進和落實，普通線下運維模式已無法滿足市場需求，迫切需要配套智能化線上運維管理和服務平臺，安科瑞變電所運維云平臺（AcrelCloud-1000）根據(jù)市場需求反饋，運用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術，為電力運維公司提供配套線上運維服務，該平臺作為連接運維單位和用電企業(yè)的紐帶，監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為客戶提供更好的運維服務，平臺提供系統(tǒng)總覽、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質量分析、用電統(tǒng)計分析和日/月/年電能統(tǒng)計報表、異常預警、事故報警和事件記錄、運行環(huán)境監(jiān)測、運維巡檢派單等功能，并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問，
3.2、應用場所：
（一）電力運行維護企業(yè)；
（二）連鎖商業(yè)、門店；
（三）物業(yè)管理企業(yè)；
（四）集團企業(yè)；
（五）院校主管單位；
（六）智慧社區(qū)，
3.3、平臺結構
3.4、平臺主要功能
3.5、云平臺配置
現(xiàn)場硬件配置
應用場合 | 型號 | 功 能 |
高壓進線 | AM5/AM5SE | 三段式過流/零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、三相一次重合閘、低頻減載、后加速過流、逆功率保護 |
AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
ACR230EFLH | 三相（I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ），四象限電能計量，THDu，THDi，2~31次各次諧波分量，CF（電壓波峰系數(shù)），THFF（波形因子），KF（電流K系數(shù)），εu(電壓不平衡度），εi(電流不平衡度）計算，電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量，平均值，RS485/Modbus，大屏幕點陣式LCD圖形顯示，全中文菜單 | |
APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
高壓出線 | AM5/AM5SE | 三段式過流/零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、三相一次重合閘、低頻減載、后加速過流、逆功率保護 |
AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
ACR220EFL | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），RS485/Modbus，四象限電能，LCD顯示 | |
低壓進線 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 |
ACR230EFLH | 三相（I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ），四象限電能計量，THDu，THDi，2~31次各次諧波分量，CF（電壓波峰系數(shù)），THFF（波形因子），KF（電流K系數(shù)），εu(電壓不平衡度），εi(電流不平衡度）計算，電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量，平均值，RS485/Modbus，大屏幕點陣式LCD圖形顯示，全中文菜單 | |
低壓出線 | AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
ACR220EFL | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），RS485/Modbus，四象限電能，LCD顯示 | |
AEW100 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；RS485接口、470MHz無線通訊、紅外通訊；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度1級,無功電能精度2級 | |
變壓器溫度監(jiān)測 | ARTM-8 | 8路溫度巡檢，熱電阻信號輸入，RS485接口，2路繼電器輸出 |
線纜剩余電流/溫度監(jiān)測 | ARCM300-J1/T4 | 1路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，1路繼電器輸出，事件記錄，LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊 |
無線測溫 | ASD-320 | 一次動態(tài)模擬圖、語音提示、帶電顯示及閉鎖、溫濕度數(shù)字控制、液晶顯示、分合閘、儲能、遠方/就地、柜內照明操作、人體感應，無線測溫功能（標配3點），RS485/Modbus |
ARTM-Pn | 可以單獨安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內，每臺裝置可以接收3、6、9、12、18個傳感器的數(shù)據(jù)，傳感器型號可選配ATE100、ATE200、ATE300。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控。 | |
ATC-200/400 | 一款帶有一路485接口的溫度收發(fā)器，可同時接收ATE100/200/300傳感器發(fā)射的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控。 | |
ARTM-100 | 可以嵌入式安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內，每臺裝置可以接收240個傳感器的數(shù)據(jù)，可與ATE100、ATE200、ATE300三種傳感器選配使用。裝置帶有一路485接口、可選配一路以太網(wǎng)口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控。 | |
環(huán)境溫濕度 | WHD96-22 | 測量并顯示控制2路溫度、2路濕度。 |
水浸 | RS-SJ-*-2 接觸式水浸傳感器 | 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V 工作溫度：-20℃~+60℃ 工作濕度：0%RH~80%RH 響應時間：1s 繼電器輸出：常開觸點 |
攝像機 | CS-C5C-3B1WFR | 支持720P高清圖像，支持分辨率可達到130萬像素（1280*960）內置麥克風與揚聲器具有語音雙向對講功能，支持螢石云互聯(lián)網(wǎng)服務，通過手機、PC等終端實現(xiàn)遠程互動和視頻觀看 |
煙霧傳感器 | BRJ-307 | 光電式煙霧傳感; 電源正極（DC 12V）：+12V 繼電器輸出：常開觸點 |
門禁 | MC-58（常開型） | 常開型；感應距離：30-50mm 材質：鋅合金，銀灰色電度 干接點輸出 |
配套附件 | ARTU-K16 | 16路開關量輸入 |
KDYA-DG30-24K | 輸出 DC 24V ；24V電源 | |
KDYA-DG30-12K | 輸出 DC 12V；12V電源 | |
網(wǎng)關 | ANet-YW1E2/2G | 1路10M/100M以太網(wǎng)口 2路RS485，1路2G（移動）上傳通道，工作電源：24V直流 用于安科瑞電力運維系統(tǒng)，支持能耗管理系統(tǒng) |
ANet-YW1E2/4G | 1路10M/100M以太網(wǎng)口 2路RS485，1路4g（全網(wǎng)通）上傳通道，工作電源：24V直流 用于安科瑞電力運維系統(tǒng)，支持能耗管理系統(tǒng) | |
ANet-YW1E1 | 1路10M/100M以太網(wǎng)口 1路RS485,1路4G(移動）上傳通道，工作電源：24V直流 僅支持采集點數(shù)100個點，用于安科瑞電力運維系統(tǒng)，支持能耗管理系統(tǒng) | |
ANet-YW2E4 | 2網(wǎng)4串 工作電源：24V直流 用于安科瑞電力運維系統(tǒng)，支持能耗管理系統(tǒng) | |
平臺系統(tǒng) | 變電所運維云平臺 | 平臺提供用戶概況、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質量分析、用電分析、日/月/年用能數(shù)據(jù)報表、異常事件報警和記錄、運行環(huán)境監(jiān)測、設備臺賬、售電服務、運維派單等功能，并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問。 |
4、結束語
為了更好的滿足電力用戶的用電需求，中低壓變電站與時俱進的引進新技術，實現(xiàn)運維系統(tǒng)的優(yōu)化和升級。物聯(lián)技術能夠很好的滿足中低壓變電站智能運維系統(tǒng)的需要，不僅實現(xiàn)了電網(wǎng)系統(tǒng)的工況巡檢、設備監(jiān)測，而且還能夠發(fā)揮智能識別和自動保護等功能，對于推動中低壓變電站的智能化改造和信息化升級起到了推動作用。
參考文獻
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[3]企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版.
[4] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.01版.
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