浅谈绍兴地区中低压配电侧电力物联网建设-安科瑞王阳
摘 要：在外部环境和内部改革双重压力下，国网公司顺势而为，提出建设泛在电力物联网的战略。如何将战略落地，如何构建泛在电力物联网体系等一系列问题亟需摸索解决。该文主要概述了绍兴供电公司在配电侧泛在电力物联网建设进行探索与建设，从中压配网、低压台区两个层级的设备、通信等方面阐述了海樾府小区物联网建设情况，总结归纳了配电侧泛在电力物联网建设思路和成果，并对将来台区建设提出展望。
关键词：配电侧；电力物联网；中压配网；低压台区；Mesh ；RFID 标签
0、引 言
为了落实国网公司泛在电力物联网建设要求，推动泛在电力物联网体系构建，加速电力物联网技术与当前配电网的实践，实现配电网感知、数据和智能应用的实用化，国网绍兴供电公司按照《国家电网公司配电网顶层设计》技术要求与《配电物联网技术发展构想》，于2019 年下半年，率先在镜湖新区海樾府小区开展配网泛在电力物联网试点。
1、现状
试点小区海樾府小区面积约0.16 km2，小区内现有住户约973（设计户数1 841）户。小区由一组高可靠性的双环网供电，含5 座10 kV 开关站，其中小区内有3 座（含西区2 座，东区1 座）。网架结构如图1 所示。
该组双环网分别由110 kV 灵芝变的10 kV 越商A321 线、越总A301 线和110 kV 界树变的10 kV 海樾A002 线、传奇A030 线进行供电。目前，这3 座开关站按配网自动化要求设计及调试，已在2019 年年底完成光缆通道的敷设及上线联调工作，且具备组合电器与少量断路器（当负荷超过120 A时接入）。在5 个开关站内已装有防盗及环境智能检测装置各1 套，可24 h 监测室内温度、湿度、电缆浸水、SF6 泄漏、人员非法入侵等情况。
海樾府小区内有配电房13 座，其中西区9 座，东区4 座。配电房变压器低压出线总开关及低压母联开关具有三遥功能，低压出线开关具有二遥功能。此外，配电房在投运初就装有“配电变压器综合智能控制装置”，具有进线备投、母联备投、经济运行等多种功能。
小区内配电房到排屋的低压电缆由落地式终端箱分支，顶楼由地下室的动力柜分支。高层表箱在每层楼道中，为单表箱。
2、 中压配网
这里的中压主要指变电站出线电缆至配电房变压器高压侧。为建立中压配网设备状态全感知泛在电力物联网，实现设备本体及运行环境的感知及全景展示的智能运检，绍兴公司对中压配网的泛在物联网改造内容主要有以下几点。
2.1 电缆可视化
示范区内4 条10 kV 电缆及电缆井共计需安装低频RFID 标签170 个。通过具备写入功能的电子标签，将电缆型号长度、出厂时间、电缆头制作人员、电缆走向、电缆井位置等信息集中写入管理，形成电缆设备、电缆井的身份标识。同时，搭建一个电缆精益化管控平台，进行设备资产信息统一管理，巡检工作统一制定，管线路径清晰展示。班组运行人员可应用掌上PDA 开展电缆智能巡检，结合GIS信息系统，确定电缆巡检路线。巡检过程中，通过读取电缆井低频RFID 电子标签，进行巡检路线可视化。通过读取电缆井高频RFID 电子标签，可实现每条电缆从生产到仓储运输、安装施工到运行维护等各环节的状态可视化，实现防伪、溯源、故障分析定位等多种应用。
2.2 智能运检
按照配网故障“提前感知、自我诊断、智能决策”的思路，对建设区域内的4 条线路配置1 台红外测温、5 顶智能安全头盔。对建设区域内的5 座开关站配置5 套视频及门禁、1 套智能机器人以及5 套通信装置，实现配电房配电信息的全量接入、统一采集和区域管理。
通过主动分析物联网上传的数据，进行历史纵向对比、同型设备横向综合分析，主动推送预警信息，发布检修策略。发生故障，则调取日常运行检测数据，主动研判故障信息，自动定位故障设备，减少人工检查时间，提高供电可靠性。
3、低压台区延伸
本次示范区低压台区部分因为工期及设备规模的原因，只选择3 号配电房作为试点。3 号配电房主要为小区内4 幢排屋和2 栋高层供电，台区低压层级如图2 所示。改造内容主要涉及安装新型智能终端、替换安装智能开关及带辅助节点的微断、安装低压监测单元、组建RF-Mesh 无线微功率网。
3.1 新型智能终端（TTU）
小区内13 座配电房内的26 台变压器台区终端全部更换成具备物联网边缘计算的新型智能配变终端（TTU）作为台区数据中心，这有利于构建“一套设备、统一管控”的低压配网管控体系，研究实现智能配变的电压质量检测、户变关系识别、台区线损治理及负荷重分配等功能。海樾府示范区采用通过无线微功率网RF-Mesh，将低压挂接设备的采集信息在TTU 汇集，然后定时通过4G 专网将采集数据上传至云化主站的模式。这种模式主要利用Mesh 网络的动态自组织、自配置、自维护、安装简单、成本较低等突出特点，可解决电力系统数据“一公里”的问题。
3.2 智能断路器及低压监测单元（LTU）
海樾府小区低压延伸部分的开关节点主要有变压器低压出线柜开关、终端箱（动力柜）分支开关、表箱进线开关。本次改造范围为终端箱和动力柜分支开关以及表箱进线开关。分支开关有ABB SACE A1 和RMM1-250S 系列，全部改装成国电通的ZDFHM3EL 系列的智能断路器。表箱侧空开全部更换成带辅助节点的微断。这样一来，从变压器至用户表箱的每一层级的开关都能采集开关位置信息，为停电分析到户、故障研判的应用场景提供策略。
近两年来，安科瑞已经陆续参与各县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设，包括云平台、智能网关、终端设备等产品，各类用户端云平台在各地运行案例700多套，并且根据用户需求不断完善产品功能，这些都是未来泛在电力物联网的一部分。
综合能源服务是以电为中心，把电力系统网络、供热网络、工业系统、交通系统、建筑系统等紧密结合起来，实现电、气、冷、热等多能互补和“源-网-荷-储”各环节高度协调优化，生产和消费双向互动，集中与分布相结合的能源服务。
4.1安科瑞智能网关、终端设备
4.2 安科瑞智能运维平台介绍
平台结构
变配电站通过安装多温湿度传感器，水浸传感器，烟雾传感器，门磁开关等传感器，通过网关经无线（3G/4G）或有线的方式将数据上传云服务器上，并将数据进行集中存储、统一管理。具有权限的用户可通过PC、PAD、手机等各类终端设备访问数据、接收报警信息，监控变配电站环境状态。
运维平台功能：
安科瑞变电所运维云平台（AcrelCloud-1000）根据市场需求反馈，运用互联网和大数据技术，为电力运维公司提供配套线上运维服务。该平台作为连接运维单位和用电企业的纽带，监视用户配电系统的运行状态和电量数据，为客户提供更好的运维服务，平台提供系统总览、电力数据监测、电能质量分析、用电统计分析和日/月/年电能统计报表、异常预警、事故报警和事件记录、运行环境监测、运维巡检派单等功能，并支持多平台、多终端数据访问。
电力监测
通过矢量配电图监测变电所用电情况，画面响应遥信变位、遥测越限报警，点击某个配电回路后可以查询该配电回路的各类详细用电参数，包括实时值、平均值；
实时监测变压器运行情况，包括功率、负荷率、需量、绕组温度等。
提供多种类型的查询报表，可以查询各配电回路的各类电力参数(电压、电流、功率、频率、谐波、三相不平衡度等),系统可以对某电力参数按照天、月进行统计。
可实现漏电监测、线缆及母排温度监测。
故障报警
平台可配置遥信变位报警（水浸、烟雾、门磁、开关跳闸等）、遥测越限报警（过压、欠压、过流、线缆温度过高、绕组温度过高等）、运行报警（仪表离线、网关离线等），并将接收到的报警通过短信、网页推送，报警上下限可根据现场情况灵活配置。
能效分析
按照配电回路、区域、部门、分项（照明、空调、动力等）统计每时、每天、每月、每年用电数据，并进行同环比分析；
按尖、峰、平、谷统计各配电回路的用电量及用电金额；
统计四象限电能并计算每天、每月的平均功率因数；
按月统计每个回路的需量及发生值，为需量申报提供依据。
设备档案
系统可配置每个变电所内变压器、进线柜、出线柜、计量柜、高压电缆等设备信息，记录设备的厂家、型号、投运日期等，并可灵活定义设备的巡检项、缺陷类别等信息。
巡检消缺
通过系统编制巡检计划，并将计划下发到巡检人员手机上，巡检人员在变电所现场根据巡检要求执行巡检任务，如果在巡检过程中发现缺陷，可记录缺陷并在系统中生成消缺任务。
用户报告
手机APP
通过手机APP实现配电图查看、视频监视及回放、电力参数查询、需量统计、用能分析，并可通过手机接收报警、执行巡检、记录缺陷.
5、结语
绍兴供电公司通过上述举措建设配电物联网示范区，以落实“云- 管- 边- 端”配电物联网架构体系的规模化示范应用，并将数据上传至配电自动化IV 区主站和供电服务指挥系统，用来支撑验证智能配变终端在低压配网综合管控、故障研判、拓扑识别、同期线损等应用成效，提高中低压配网故障综合研判能力，提升故障抢修效率、供电可靠性和客户服务水平。
感知设备的安装、装置、数据就地边缘代理等是未来配网物联网建设的趋势。但设备的大量安装将对日常运维带来不便，所以除了加强设备可靠性之外进行装置。目前国网公司已开发完成了台区总表、台区集中器（I 型）和台区配变终端，且基于IP 化的双模通信组网的智能终端。对于浙江城镇地区常见的是Ⅱ型集中器模式，故未来Ⅱ型集中器与LTU 是肯定的。2020 年，绍兴供电公司将在“源网荷储”4 个环节建立新能源汽车充电、光伏、储能站等清洁能源全信息感知体系，开展客户侧“源网荷储”协同服务，提升综合能源利用效率，继续推进泛在电力物联网探索，加速推进“三型两网”建设，在电力体制改革背景下，主动把握物联网技术前沿趋势，抢占制高点。
