摘要：物聯網作為新一代信息技術的重要組成部分，其核心仍然是互聯網，但是在互聯網的基礎之上進行了拓展和驗收，實現了用戶與物品、物品與物品之間的信息交換和數據通信。近年來，智能電網在全國范圍內得到了推廣和普及，將物聯技術應用到中低壓變電站的智能運維系統中，不僅能夠有效改善電網系統的供電質量，而且對于實現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：物聯技術；中低壓變電站；智能運維系統
國內中低壓變電網絡具有電壓等級交錯、各級變電站數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。基于物聯技術的變電站智能運維系統，可以實現智能監控、數據采集、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，保障電力網絡的平穩運行。文章首先對物聯網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提出了幾點建議。
1、物聯網技術的概述
2017年4月份，國家**印發了《能源生產和消費革命戰略（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，會對現有電網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，成為電力行業發展的必然趨勢。而物聯技術的應用，無疑成為促進電力行業智能化發展的重要動力。
1.1、物聯網的基本特征
（1）可感知。根據物聯網的定義可知，物聯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測，并將采集到的數據信息進行集中處理，實現對目標設備的“透明”管理。因此，借助于物聯技術，管理人員可以感知物聯網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。
（2）可互聯。物聯網的核心基礎仍然是互聯網，將電力設備或其他物體接入到信息網絡后，就可以借助于網絡平臺實現不同終端設備的信息共享。這樣一來，作為整個系統的管理人員，就可以根據具體管理需要，隨時調用和查看物聯網中各個電氣設備的相關信息，實現動態化的控制。
（3）智能化。為用戶提供更加便捷和智能的服務，是現階段物聯技術發展的趨勢之一。物聯網可以借助于計算機實現對海量數據信息的分析和處理，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智能化決策。
1.2、物聯網的技術內涵
物聯技術是一個綜合性的概念，其中包含了傳感技術、信息技術、網絡技術等。按照技術內容的不同，可以將物聯網分為三個層次：其中頂端的為管理層，主要是利用監控技術、通信技術等，實現對智能電網的管 理和控制；同時，管理層還能夠根據技術人員的控制，對下級發布區控制指令，實現電網系統的運 維管理；中間為網絡層，主要是利用互聯網、云計算、云存儲，實現各類電氣設備的互聯互通，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，并利用無線網絡或互聯網實現信息的傳遞。
2、中低壓變電站職能運維系統中物聯技術的應用
2.1、智能運維系統架構
智能運維系統可以實現變電站調度、變電站間和變電設備等系統的相互連接。基于物聯技術所實現的系統包括以下幾種：一種是調度自動化系統，該系統的主要功能是在變電站終端計算機的控制之下，完成對基層各監控平臺的數據采集和監測。利用這些基本信息，對變電站中個電氣設備的運行狀態有一個動態的了解，以便于及時采取相應的管理和維護措施。當電氣設備出現異常狀況后，還能夠自動發出警報，便于運維技術人員快速確定故障。另一種是傳感監測網絡。中低壓變電站智能運維系統中包含了大量的傳感器和數據節點，例如溫度傳感器、煙霧傳感器、電壓諧波和相位監測節點等。這些傳感器作為整個智能運維系統的前端裝置，借助于物聯技術實現信息的收集和傳遞，并且將數據進行初步的加工處理后上傳到主機。還有一種是警衛系統。基于物聯技術的變電站智能運維系統雖然具有操作簡便、快捷等諸多優點，但是也面臨著系統問題。近年來，許多投入使用的智能運維系統也暴露出數據丟失、系統無響應等問題，給中低壓變電站的正常運轉也造成了不利影響。基于物聯技術的警衛系統，融合了現階段較為先進的節點協同感知網絡，可以實現目標的自動識別、多個設備的協同感知，對于智能運維系統中的隱患能夠自動識別出來，從而保障了系統的完好。
2.2、傳感器設置和預警控制
根據工況下需要監測的設備和對象，需要大量多類型工業傳感器，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，用來監測各變電設備的運行狀態，構成基于無線網絡、局域網絡和互連網絡的傳感網絡，各站之間利用*域網實現數據通信。
2.3、系統的主要功能
設備級智能融合監控：一次、二次變電設備和變電運行環境監測，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，優化動力環境控制方案。
運維級站內檢修維護行為的智能認證與監督：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）根據市場需求反饋，運用互聯網和大數據技術，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的紐帶，監視用戶配電系統的運行狀態和電量數據，為客戶提供更好的運維服務，平臺提供系統總覽、電力數據監測、電能質量分析、用電統計分析和日/月/年電能統計報表、異常預警、事故報警和事件記錄、運行環境監測、運維巡檢派單等功能，并支持多平臺、多終端數據訪問，
3.2、應用場所：
（一）電力運行維護企業；
（二）連鎖商業、門店；
（三）物業管理企業；
（四）集團企業；
（五）院校主管單位；
（六）智慧社區，
3.3、平臺結構
3.4、平臺主要功能
3.5、云平臺配置
現場硬件配置
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計，正反向無功電能統計；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），THFF（波形因子），KF（電流K系數），εu(電壓不平衡度），εi(電流不平衡度）計算，電網電壓電流正、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計，正反向無功電能統計；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），THFF（波形因子），KF（電流K系數），εu(電壓不平衡度），εi(電流不平衡度）計算，電網電壓電流正、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計，正反向無功電能統計；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計，總正反向無功電能統計；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/溫度監測 | ARCM300-J1/T4 | 1路剩余電流監測，4路溫度監測，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 | 一次動態模擬圖、語音提示、帶電顯示及閉鎖、溫濕度數字控制、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個傳感器的數據，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據上傳到監控。 | |
ATC-200/400 | 一款帶有一路485接口的溫度收發器，可同時接收ATE100/200/300傳感器發射的數據并將采集到的數據上傳到監控。 | |
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個傳感器的數據，可與ATE100、ATE200、ATE300三種傳感器選配使用。裝置帶有一路485接口、可選配一路以太網口，可將采集到的溫度數據上傳到監控。 | |
環境溫濕度 | 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，支持螢石云互聯網服務，通過手機、PC等終端實現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 | |
網關 | ANet-YW1E2/2G | 1路10M/100M以太網口 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，支持能耗管理系統 |
ANet-YW1E2/4G | 1路10M/100M以太網口 2路RS485，1路4g（全網通）上傳通道，工作電源：24V直流 用于安科瑞電力運維系統，支持能耗管理系統 | |
ANet-YW1E1 | 1路10M/100M以太網口 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100個點，用于安科瑞電力運維系統，支持能耗管理系統 | |
ANet-YW2E4 | 2網4串 工作電源：24V直流 用于安科瑞電力運維系統，支持能耗管理系統 | |
平臺系統 | 變電所運維云平臺 | 平臺提供用戶概況、電力數據監測、電能質量分析、用電分析、日/月/年用能數據報表、異常事件報警和記錄、運行環境監測、設備臺賬、售電服務、運維派單等功能，并支持多平臺、多終端數據訪問。 |
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，實現運維系統的優化和升級。物聯技術能夠很好的滿足中低壓變電站智能運維系統的需要，不僅實現了電網系統的工況巡檢、設備監測，而且還能夠發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
[1]沈碩堯,宋嘉鵬,李剛.智能變電站繼電保護在線檢測系統設計與應用[J].商品與質量,2016.
[2]康新.基于物聯技術的中低壓變電站智能運維系統探究.
[3]企業微電網設計與應用手冊.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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