基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的低壓臺(tái)區(qū)全息感知技術(shù)

徐基前　楊黃河　程鑫

摘 要：現(xiàn)階段低壓臺(tái)區(qū)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與“全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新” 的目標(biāo)相比，仍存在一些不足。主要表現(xiàn)在感知深度廣度不足、業(yè)務(wù)即時(shí)性不足及感知層資源共享不足等。系統(tǒng)在停電感知、臺(tái)區(qū)線損、安全防護(hù)方面亟待改進(jìn)。針對(duì)以上問題，文中提出一種低壓臺(tái)區(qū)全息感知技術(shù)，充分利用現(xiàn)有智能終端升級(jí)改造、臺(tái)區(qū)分支線加裝監(jiān)測(cè)模塊，智能融合終端等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)側(cè)停電、分支箱停電監(jiān)測(cè)、表箱停電監(jiān)測(cè)、戶內(nèi)戶外停電的臺(tái)區(qū)全息感知，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)區(qū)線損分段監(jiān)測(cè)、相位識(shí)別、到戶分類負(fù)荷識(shí)別等功能。利用防護(hù)設(shè)備提升現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)備的安全防護(hù)等級(jí)，減少工作人員誤操作、竊電等情況的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了停電范圍精準(zhǔn)判定，自動(dòng)分析停電原因，并實(shí)時(shí)主動(dòng)上報(bào)，提升故障搶修響應(yīng)速度和供電服務(wù)質(zhì)量。該方案目前已成功應(yīng)用于國網(wǎng)安徽合肥濱湖區(qū)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)全息感知示范工程，并取得了預(yù)期成果。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);全息感知;智能臺(tái)區(qū);表后停電;相位識(shí)別;HPLC

中圖分類號(hào)：TP39;TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2020）07-00-02

0 引 言

電能表作為電網(wǎng)的末端設(shè)備，國網(wǎng)安裝量已達(dá)4.69億只，有著天然的泛在屬性[1-4]。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大背景下，圍繞提升電能表的感知及接入能力，電能表作為家庭能源網(wǎng)關(guān)，建立能源企業(yè)與用戶，充電樁、分布式光伏等新接入設(shè)備與電網(wǎng)互動(dòng)的高速通道，充分利用現(xiàn)有智能終端升級(jí)改造、臺(tái)區(qū)分支線加裝監(jiān)測(cè)模塊[5-6]、非侵入式負(fù)荷識(shí)別智能電能表，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)側(cè)停電監(jiān)測(cè)、分支箱停電監(jiān)測(cè)、表箱停電監(jiān)測(cè)、戶內(nèi)戶外停電的臺(tái)區(qū)全息感知與臺(tái)區(qū)線損分段監(jiān)測(cè)、相位識(shí)別、到戶分類負(fù)荷識(shí)別等功能。

1 臺(tái)區(qū)停電全息感知

當(dāng)前低壓臺(tái)區(qū)停電感知存在的問題：系統(tǒng)未能獲取實(shí)時(shí)智能電表停上電信息和量測(cè)信息，無法很好地支撐配電網(wǎng)的主動(dòng)搶修和主動(dòng)用戶服務(wù)，還需進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)對(duì)配電低壓側(cè)的數(shù)據(jù)采集[7-8]。

停電信息主動(dòng)上報(bào)及診斷基于電壓電流監(jiān)測(cè)、開關(guān)變位、停電事件和設(shè)備狀態(tài)等感知信息，實(shí)現(xiàn)停電范圍精準(zhǔn)判定，自動(dòng)分析停電原因，并實(shí)時(shí)主動(dòng)上報(bào)，提升故障搶修響應(yīng)速度和供電服務(wù)質(zhì)量。臺(tái)區(qū)停電全息感知在停電全息感知范圍內(nèi)分臺(tái)區(qū)停電、分支線停電、表箱戶內(nèi)戶外停電等。

為建設(shè)合肥泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智慧低壓臺(tái)區(qū)，提升低壓臺(tái)區(qū)全面感知能力，實(shí)現(xiàn)居民用戶表前表后停電的全息感知，提出了兩種解決方案。

1.1 方案一

加裝末端電源感知模塊，在表后斷路器開關(guān)出線側(cè)接入感知線，實(shí)現(xiàn)用戶表后停電信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確感知，并通過485通道上報(bào)至末端感知終端，經(jīng)末端感知終端綜合分析，通過HPLC寬帶模塊+RF無線雙模模塊準(zhǔn)確上報(bào)到集中器和主站，實(shí)現(xiàn)表后停電實(shí)時(shí)感知。方案一架構(gòu)如圖1所示。

優(yōu)點(diǎn)：兼容現(xiàn)場(chǎng)已有的斷路器，通過HPLC+RF雙通道確保事件準(zhǔn)確上報(bào)。

缺點(diǎn)：斷路器開關(guān)出線側(cè)接入感知線，容易引起用戶疑惑;現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)表箱12塊表，需要加裝1只末端感知終端和

2只電源感知模塊，外觀存在接線，不整潔、不美觀;建設(shè)成本偏高。

1.2 方案二

更換表后斷路器開關(guān)為藍(lán)牙斷路器，將表箱內(nèi)的任何一只電表的HPLC模塊更換為藍(lán)牙HPLC模塊，實(shí)現(xiàn)與表箱內(nèi)斷路器的一對(duì)多通信[9-10]。通過集中器、藍(lán)牙HPLC模塊與藍(lán)牙斷路器通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)牙斷路器的數(shù)據(jù)抄讀、監(jiān)測(cè)、上報(bào)，實(shí)時(shí)感知表后停電。方案二架構(gòu)如圖2所示。

主站與集中器之間的數(shù)據(jù)交互遵循DLT698.45協(xié)議，針對(duì)斷路器的采集與上報(bào)，擴(kuò)展了相應(yīng)的DLT698.45協(xié)議。集中器與集中器本地通信單元的通信遵循Q/GDW1376.2協(xié)議，針對(duì)斷路器的采集與上報(bào)，擴(kuò)展Q/GDW1376.2協(xié)議。

上行通道基于HPLC通信系統(tǒng)的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集，主站采集斷路器數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)遙測(cè)功能;下行通道通過藍(lán)牙與用戶端的藍(lán)牙斷路器通信。HPLC藍(lán)牙模塊為主機(jī)模塊，最大支持16個(gè)藍(lán)牙從節(jié)點(diǎn)，具備斷路器從節(jié)點(diǎn)地址管理功能，實(shí)時(shí)檢測(cè)斷路器運(yùn)行狀態(tài)并上報(bào)。

同上一種方案相比，現(xiàn)場(chǎng)安裝無接線，整潔美觀，通過電表的藍(lán)牙HPLC模塊實(shí)時(shí)感知藍(lán)牙斷路器的開關(guān)狀態(tài);建設(shè)成本適中;每塊表對(duì)應(yīng)的斷路器信息在主站都存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于故障定位、系統(tǒng)升級(jí)。因此采取方案二作為試點(diǎn)的表后停電感知方案。

2 臺(tái)區(qū)分段線損治理

目前由于老舊臺(tái)區(qū)環(huán)境復(fù)雜，布線繁瑣，線損較為嚴(yán)重，存在一定的漏電或竊電情況。

通過對(duì)臺(tái)區(qū)進(jìn)線、分支出線、表箱進(jìn)線、用戶電能表、臺(tái)區(qū)總表多個(gè)層級(jí)階段數(shù)據(jù)的采集（采集終端如智能開關(guān)、LTU），結(jié)合配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各節(jié)點(diǎn)的供入電量、供出電量、線損和線損率分時(shí)統(tǒng)計(jì)、日統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)，分別計(jì)算出臺(tái)區(qū)總線損、配變側(cè)線損和分段線損，增加精細(xì)化線損分析手段，提升臺(tái)區(qū)線損合理率。具體采取如下

措施：

（1）分相線損數(shù)據(jù)分析：通過末端感知終端分相計(jì)量功能（表箱分相計(jì)量功能）、雙模單相表中模塊自帶的相位識(shí)別功能，實(shí)現(xiàn)核算集中器、表箱、用戶的分相線損

數(shù)據(jù);

（2）分段線損數(shù)據(jù)分析：通過末端感知終端表箱計(jì)量功能，核算集中器到分支箱、分支箱到表箱、表箱到用戶的分段線損數(shù)據(jù)。

3 安全防護(hù)

現(xiàn)有安全防護(hù)設(shè)備多采用傳統(tǒng)機(jī)械鎖，存在安全防護(hù)性低、管理規(guī)范性差、數(shù)據(jù)信息匱乏等問題，亟需從智能管理、信息物聯(lián)、安全防護(hù)三方面的客觀需求著手，研制計(jì)量智能物聯(lián)安全鎖具，全面改善電力計(jì)量設(shè)施鎖具的應(yīng)用現(xiàn)狀。

國網(wǎng)計(jì)量工作指導(dǎo)意見中，進(jìn)一步明確了加強(qiáng)計(jì)量箱及內(nèi)部設(shè)備管理，因此，通過防護(hù)設(shè)備對(duì)計(jì)量箱破損、導(dǎo)線裸露等存在的嚴(yán)重安全隱患與竊電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)控，強(qiáng)化計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理。