基于物联网技术的统一采集与集中监控的智能配电台区研究

祝习宇，宋庆旭，罗 军

（国网青海省电力公司黄化供电公司，青海 黄南州 811200）

0 引 言

国家电网在电源建设方面持续稳定增长。2017年，全国全口径发电设备容量为1.78×109kW，同比增长了7.9%，增速稍有下滑；2018年前11个月，全国全口径发电设备新增容量为9.877×107kW，全国全口径发电设备达到1.88×109kW，依然保持稳定的增长态势。

1 配电台区的概念和现状

1.1 配电台区的概念分析

在电力系统中，配电台区主要是指变压器的供电范围或区域，是电力经济运行管理过程中非常重要的组成部分。图1为单柱式配电台区架，组成部分包括电杆、配电箱、支架、避雷装置、保险、变压器和第一接地线。其中，标号为3的结构即为变压器，所能供电的范围由标号为12的供电线所决定，即为配电台区。

1.2 配电台区的现状分析

随着经济社会的发展，人们生产生活的用电范围和用电量在持续增多。在这样的背景下，如何提高供电服务和配电台区管理水平是现阶段电网公司发展需要解决的重点问题。表1是某农村配电台区用电概况。该村共有950台变压器，其中130台变压器存在不同程度的过载现象，长此以往可能会影响住户用电安全。

图1 单柱式配电台区架

表1 某农村配电台区统计表

2 基于物联网技术的统一采集与集中监控的智能配电台区的优势

2.1 信息资源整合程度高

在智能配电台区的管理方面，可以利用物联网技术的智能数据存取优势，有效整合配电台区的工作数据资源，从而实现对智能配电台区的统一采集与集中监控，有利于在最大程度上减少智能配电台区的故障发生概率，提高电力输送效率。

2.2 信息获取更加方便快捷

为了实现对智能配电台区的有效管理，应该借助物联网技术的智慧数据收集优势，根据自动生成的智能清单有效追踪配电台区工作情况，从而使得信息获取更加方便快捷，提高对配电台区的管理水平。

2.3 运行维护的方式更加多样

在智能配电台区的运行维护方面，可以利用物联网技术的智慧机器沟通和流程优化优势，有效简化配电台区的日常检查维护流程，通过电网建设的物联网装置实现数据的有效交互，加强对配电台区运行维护的必要性分析，从而实现对智能配电台区的有效监控。

3 基于物联网技术智能配电台区的建设思路分析

3.1 基于物联网技术的智能配电台区的整体框架设计

在进行整体框架设计时，要根据配电台区的组成构建一个基于物联网技术的一体化监测管控体系，主要包含4部分内容[1]。

（1）设计总控制平台，也可以称为智能控制终端。建设时可以根据配电台区管理的具体内容，充分利用现阶段先进的计算机网络技术和云平台技术建立一个数据平台终端，方便展示采集信息和监控信息。

（2）整体架构方面，可以采用物联技术分站模式，设置主站和下级用户站点。配电台区系统结构如图2所示，应该利用有线或无线网络作为媒介，将多个数据采集装置并联，从而有利于信息的汇总，最终将汇总完成的信息传输至数据分析工作站或手提式PC端进行数据查看和分析。其中，主站方面（即数据分析工作站）主要是对下级用户站点的信息进行总结和分析，而下级用户站点方面要完成信息的采集和传输。

图2 配电台区系统结构图

（3）设计智能配电台区管理系统的通信部分。主要通过现阶段先进的光纤网络进行连接，实现两者之间的实时信息通信，在提高监控效率和监控准确性的基础上，加快故障问题处理的速度。

（4）下级用户站点中信息收集和监控的布局设计。它主要是对配电台区中的配电变压器和低压配电箱进行监控和信息采集，从而保证供电的安全稳定性，提高用户的用电体验，增强配电台区管理的水平。以基于WiMAX通信的智能配电台区通信方案为例，借助OPNET仿真软件进行不同规模台区系统的搭建，并依据相应的网络参考模型，有效优化和调整智能配电台区的网络实体和接入业务网络即ASN和连接业务网络（CSN），并根据SS和MSS的IP网络开关科学分配PoA地址。为了准确获取智能配电台区的IP地址，应该采用DHCP动态主机配置协议进行查找，从而实现对智能配电台区通信部分的有效设计。

3.2 硬件设备方面的设计和填充

3.2.1 主站系统方面

主站系统方面主要是根据主站的工作需要进行设计和填充。例如，可以在配电台区增设前置服务器、数据库、交换机、防火墙、配电加密认证装置以及计算机显示屏幕等设备，从而保证信息采集、转换、储存和运行等功能的正常，同时满足基本的信息保密、信息展示等功能[2]。通过光纤网络技术，实现主站与下级用户站点和智能控制终端之间的通信联系。在实际连接过程中，要注意先经过防火墙和数据隔离组件后，再与主站的前置服务器建立连接，从而实现业务交互通道与管理通道数据等功能。

3.2.2 配电变压器方面

配电变压器方面主要是在变压器的关键部分安装信息采集系统设备。首先，在选择传感设备时，要根据每种监测因素特点的不同，选择对灵敏度高的传感器设备，保证信息收集和监控的准确性，提高配电台区管理的效率和质量。其次，信息传输方面。可以采用先进的信息转换设备，把每种监控因素的数据信息转换为电流信号，并通过架设好的通信管道传递到智能配电变压终端。最后，智能配电变压终端的安装。安装时，可以选择安装在低压配电箱内的方式。安装前要检查低压配电箱的通信功能，当低压配电箱不具备通信功能时，要及时更换，保证信息能够传递到智能配电变压终端。更换时要注意漏电保护装置的设置，提高配电台区的供电稳定性。

3.2.3 下级用户站点方面

在对下级用户站点的硬件设备进行设计和完善时，要按照配电台区内的电表箱数量，准备好相应数量的信息采集系统。在电表箱接线的方向安装一台信息采集系统，监测电表箱中总进线电压、电流以及开关位置信号等因素，实现对配电台区的信息采集和监控。不仅如此，在设计完善下级用户站点的硬件设备时，还要在信息采集系统中加入本地通信模块，从而实现智能配电变压终端与下级用户站点之间的信息交互，增强配电台区管理的准确性。在智能配电变压终端与本地通信模块的交互过程中，应该先识别流程，将智能配电变压终端即集中器通过路由设备RESET管脚进行复位路由，之后进行通信单元上报。过程持续约2 min，如果超出时间限制，则应该由管理员进行“本地通信模块运行模式信息”查询指令的下达，并通过设置主节点地址（指令为AFN=05H—F1）的方式进行命令验证，根据运行模式参数进行智能配电变压终端相关抄表机制的确认并结束识别流程，从而提高信息交互的有效性。

3.3 软件功能技术方面的设计和填充

在探究基于物联网技术的智能配电台区时，除了更新配电台区中的设备以外，还要设计和完善基于物联网技术的智能配电台区的软件功能技术方面，从而满足配电台区管理的需求，提高配电台区管理的智能化水平，促进电网企业的发展。应该根据实际情况构建低压配电台区采集监控体系，通过物联网技术的镶嵌功能，地图式展现配电台区的实时运行情况。要设计系统拓扑结构识别体系，加强对智能配电台区的智慧化管理，大大降低人工工作的时间，充分发挥软件功能技术的作用。

例如，在探究基于物联网技术的智能配电台区时，可以通过对智能配电台区管理系统软件功能方面进行设计和完善的方式，提高配电台区管理的智能化水平。在对基于物联网技术的智能配电台区的软件功能方面进行设计和完善时，要充分利用物联网技术的优势特点，构建全面系统的低压配电台区采集监控体系。可以采用门户网站或App的方式，把配电台区管理的相关内容镶嵌到软件中，实现随时随地进行查看和监控，从而提高配电台区管理的便捷性[3]。例如，以配电台区内配电变压器与用户站点的具体数量和位置为参考，通过分区域显示的模式，使用类似地图的方式进行展现。当需要查看某一地区的具体情况时，直接点击地图中的对应区域进入界面，明确显示使用者的用电状态、电压、电流以及故障情况等信息，从而为配电台区管理提供便利。不仅如此，还要在软件中设置紧急报修和故障排查板块，提高解决供电故障的效率和质量，保证用户的用电体验。在软件功能方面进行设计和完善时，要展示和完善支持台区户表拓扑关系识别、相位识别以及表箱终端自注册等功能，进一步支撑台区设备资产的有序管理，提高智能配电台区管理系统的便捷性和智能化水平。

4 结 论

为了有效解决目前在统一采集与集中监控方面出现的智能配电台区的管理问题，更好地促进智能配电台区工作效率的提升，应该加强对物联网技术的有效应用。本文在对配电台区的概念和现状进行充分分析后，总结整合了物联网技术在智能配电台区应用方面的优势，从基于物联网技术的智能配电台区的整体框架设计、硬件设备方面的设计和填充、软件功能技术方面的设计和填充3方面入手，提出了相应的改进措施，以期能够为智能配电台区的有效管理提供借鉴。