基于物联网的配电自动化应用研究

摘要：国家经济快速发展壮大与电力服务的不断发展进步息息相关。我国逐渐重视电力系统中自动化技术的应用，其中配电网作为电力系统的一个重要环节，国家对其投资建设资金不低于3000亿元，重视电力系统的发展也具有极其重要的现实意义。阐述基于物联网的配电自动化应用研究现状，提出了关键技术组成的研究体系，在此基础上展望了基于物联网的配电自动化应用案例。 关键词：物联网；配电自动化；应用 1 引言

传统馈电线路存在可靠性低、故障发生频繁难以识别等问题，智能电网的建设与发展一方面能提高配网线路的供电可靠性，另一方面有利于实现智能电网馈电线路的故障识别、定位与隔离。配网自动化终端是配电网馈线回路的各种馈线远方终端以及配电变压器远方终端的统称，是智能电网建设不可或缺的一部分。在智能电网发展战略下，本文从物联网为基础，开展配网自动化终端研究与设计，能实现馈电线路电力数据的全周期采集、传输与分析，为全面实现智能电网建设提供数据支持。

2 物联网发展趋势

物联网是互联网的延伸和拓展，应用传感、定位、通信和计算等技术，实现物与物、物与人、人与人之间的连接，对物理世界进行数字化反映，并通过数据处理作出一系列反应和操作的信息通信系统。对工业企业而言，物联网、工业互联网等概念实质上是一致的，主要通过打通工业生产运行与企业经营管理各环节，推动企业内、外部资源共享，构建工业生态，创新业务模式，推动企业转型。从技术发展趋势看，物联网应用通常经历三个阶段，逐步从垂直封闭模式向水平开放模式转变：第一阶段，以独立运行为特征的垂直封闭模式，各类应用从终端到系统一一对应、独立工作；第二阶段，以资源共享为特征的第一次水平化，在终端层实现各类业务终端标准化接入和数据融合，在平台层实现数据统一汇聚和资源共享；第三阶段，以能力开放为特征的第二次水平化，在终端层引入边缘计算和智能化等技术，实现功能可扩展。在平台层引入大数据和人工智能等技术，实现数据分析处理能力可共享复用。

3 基于物联网的配电自动化应用主要特征

首先，应用于配电自动化的物联网是专用网。基于物联网的配电自动化应用可用的基层网络可以有很多种。根据应用需要可以是电力行业通信专网，也可以是新建的专用于电力物联网的通信网，在应急情况下就可以部分采用公众通信网。原则上只有电力系统才能连进去，基于物联网的配电自动化应用的绝大多数信息流只能在电力系统内部流动。其次，应用于配电自动化的物联网是受限网络，同时具有严格的用户身份识别、验证、鉴权制度，不同用户享受不同等级的物联网服务。再次，应用于配电自动化的物联网具有高度的安全性和可靠性。由于电力物联网直接支撑电网业务，所以电力物联网很大程度上影响着电力系统的安全稳定运行。所以建设坚强智能电网必须要求应用于配电自动化的物联网具有极高的安全性和可靠性。最后，应用于配电自动化的物联网在终端层表现为万物互联的连接能力；应用于配电自动化的物联网在网络层表现为无处不在、无时不有的通信能力；应用于配电自动化的物联网在平台层表现为对配电网全景设备和数据的管控能力。

4 物联网在配电自动化中的应用

4.1 网络结构的优化

对智能电网进行具体建设以及运行期间，线路磨损是无法避免的，但是这一现象低于电力系统的正常运行会带来极大影响，因此电力部门需要对系统网络机构进行进一步优化。对于电力企业而言，需要进一步建设，同时针对电力系统当中的远程监控系统以及传输系统做出进一步优化，通过这样的方式，可以保障电力自动化系统运行期间存在较高的统一性以及完整性，以计算机设备为依托，将其作为自动化建设的基础性内容，最终促使配电系统得到全程监控，建立相应的数据远程传输体系，这样能够促使信息系统对相关信息快速并有效的向计算机设备当中输入，从而可以为电力企业中相应技术人员带来相对准确、可靠性较高的运行信息。

4.2物联网智能终端的应用

遵循配电物联网软硬件解耦、整体结构开放的技术思路，国网公司已开发出一款智能终端产品—智能配变终端。该智能终端目前硬件核心模块CPU单芯多核，FLASH为1GB可扩展，采用基本功能结构一体化设计、通信部分模块化设计，可根据具体应用需求，对多回路交直流采集模块、有(无)线多种通信模块以及各类传感器模块实现信息采集交互与应用灵活扩展，支持不同厂商产品之间的硬件互换。基于Linux操作系统，采用LinuxContainer轻量级虚拟技术，屏蔽硬件差异。在容器内运行数据库、消息交互协议等独立APP，实现智能配变终端对下数据采集、对上信息传输、就地处理、智能决策等功能。智能配变终端功能采用APP的方式支持自由扩展，目前APP分为基础管理层、采集监测层、应用分析层三个层。基础管理层实现智能配变终端状态管理、APP管理、配变台账信息维护等功能；采集监测层实现低压设备信息采集与基础计算，是智能配变终端边缘计算的数据源头，主要包括配变交采、低压分路采集监测、用户端采集监测、环境监测等；应用分析层实现面向运维和用户服务的高级应用分析功能，主要包括低压故障预判、回路阻抗分析、低压故障定位、台区电压分布计算分析等。 4.3 物联网多协议融合

物联网多协议融合的首要问题在于能够使用单个或有限种类的设备解决多种不同物联网设备的信号接入问题。一个理想的用于电力系统的物联网多协议网关能够在前端接收各种不同形式的输入信号，从而实现某个特定区域内所有物联网设备的前端信息采集。从系统搭建的合理性出发，期望该设备在系统中所使用的数量能控制在有限的范围之内，从而降低系统搭建的整体硬件成本。电力系统中所用到的底层硬件主要有RFID设备、各类传感器、监控摄像头和远程抄表系统4个大类，各类采集设备与网关可能通过有线或无线方式进行连接，返回的数据格式和通信协议种类繁多，信号数据量和传输速率跨度很大。因此，合理的设计思路是采用轮询机制，开放多种信号输入模式，确保多协议网关能够与各种物联网底层设备快速而不干扰地进行数据交互。 5 结束语

基于物联网的配电自动化应用是对配电网能源管理长远变革的基础，将深刻转变传统的配电网研究视角和应用格局，在当前“工业4.0”和“互联网+”的潮流推动下，基于物联网的配电自动化应用不仅在配电网领域实现技术突破，更将是形成以电网为核心的能源、工业互联互通体系的技术基础。基于物联网的配电自动化应用是在对当前配电网信息化、自动化、互动化的基础上，集成一二次物理融合、即插即用互操作、全景状态感知、多源信息融合、信息及工控安全的多边防护与内部加固等关键技术，实现多源系统信息的深度融合。

参考文献

[1]吴信文,周唯逸,徐钰栋,王龙.基于物联网技术的住宅配电设施运维自动化系统[J].农村电气化,2017(11):43-45.

[2]张建梁. 物联网技术在配电线路监测系统的应用研究[D].江苏大学,2016. [3]刘捷.基于物联网技术的配电自动化系统设计方案[J].物联网技术,2016,6(07):83-85.

[4]何明. 基于网格化和物联网的中压配电网设备管理研究[D].华中科技大学,2016.

[5]杨肖波.物联网技术在配电网中的应用[J].无线互联科技,2013(01):46+48.