物联网技术在配电系统中的应用

郑莹 郝斌 胡常鑫 卢迪

摘要：近年来，物联网技术不断发展进步，涉及电网规划、道路交通、环境监测、公共安全等多个领域都被广泛应用。电网中的发、输、变系统之间通过电力通信系统已实现全覆盖，达到满足业务需求的信息采集。

关键词：配电物联网，智能感知，数据融合

当前阶段，各行各业的发展建设均对电力系统运行控制效率与稳定性提出了新的需求与调整。此环境下，电力系统建设人员应将电网智能化，作为当前及未来的主要发展方向，以加快实现系统运行的信息化、自动化以及可靠性等功能目标。然而，在实践过程中，物联网技术在电力系统智能电网中的应用效果并不理想，这就阻碍了电力行业的快速稳定发展，进而在一定程度上拖慢了涉及地区的现代化经济建设步伐。为此，研究人员应从智能电网建设的发电、输变电、配电以及用电环节出发，以使物联网技术能够高效服务于现代化经济建设背景下的全面发展进程

1物联网在电力系统中的应用特点

按照新一代电网发展的需求，为更好地利用物联网相关技术，以实现设备与设备、人与设备之间信息交互，加快物联网与智能电网的相互融合和促进。（1）在设备状态检修中的应用。在电网的设备状态检修中，通过物联网技术可以更准确地感知设备的运行状况，对缺陷管理提供更多的技术支持，与常规的设备检修比较，利用变电站的检测辅助系统，是的状态检修工作更加透明化，科学化。（2）在设备状态监测中的应用。在配网自动化的建设体系基础上，通过配电网的电力载波通信、无线局域网、Zigbee解决了对用电信息的感知与采集，改善了以往远程监测信号差的问题。在电力系统设备状态检测的基础上，通过识别作业人员身份，以及与作业人员进行视频互动，可以对现场状态检修的标准化作业进行指导纠偏[2，3]。（3）在设备巡检中的应用。利用电力系统成熟的数据库，搭载先进的激光扫描技术，对电力系统内各设备进行状态感知识别。同时利用射频识别技术、监测技术对运行状态中的设备进行实时监测。

2物联网技术在电力系统发电环节中的运用

研究表明，要想使物联网技术的运用提高整个电力系统的智能化建设，需从智能电网的发电环节入手，即将物联网技术应用于电厂设备的管理、光伏发电以及巡检等工作，以将技术应用的效果价值充分发挥出来。具体来说，就是将传感测量、数据挖掘信息共享以及无线通信技术作用于智能电网中，以使相关人员获取分布式电源的功率变化，进而将电源的出力控制在既定的范围内。这样一来，不仅消除了分布式电源使用工程中对电网带来的扰动影响，还能满足智能电网调度系统的需求。从上述内容中能够发现，物联网技术在电力系统发电环节中的应用，帮助电力系统实现节能减耗。尤其是对电网发电、电网供电等方面，积极开展实时监测，对电力系统适当调节。帮助电力系统提高设备运行期间的安全性与稳定性，实时监测期间，及时了解设备运行状况，提高风险评估能力，及时发出风险预警。提高了人身安全的保障性。电力系统发电环节中，需要执行检修，倒闸等技术操作，这些都要求专业人员完成，物联网对这些工作人员采取定位跟踪的方式，保障工作人员安全，防止因为操作上的失误造成各种伤害事件发生。物联网积极实施无纸化应用研究。尤其是电气设备扫描方面，采取电子标签的方式，获取台账以及各种检修信息，这样的形式很好的取代了手抄数据方式，既实现了节约、节能，又能够提高数据记录效率。物联网技术在电力系统发电环节应用，为其节省了很多不必要的步骤，同时还将工作效率进行了提升，虽然这方面还需要一段时间的磨合，但是只要结合发展实际为基础，对电网企业中的电力设备、生产人员以及管理人员进行物联网技术培训，提高物联网技术的应用质量，真正将电网企业中的物与物、人与人之间实现信息交互，就能够提高发电环节运维能力，提高电力企业整体的管理水平以及运营水平。

3物联网技术在电力系统输变电环节中的运用

电力系统输变电环节应用的物联网技术，可从两方面进行分析研究，一方面，输电过程应用的物联网技术，就是通过遍布电网传感器，以实时监测系统涉及线路的运行状态。当反馈给调度系统全局电能损耗情况后，就可帮助调度人员充分掌握系统的运行方式，进而采取最具效用的优化网络措施，以降低传输网损。另一方面，变电缓解，就是运用物联网技术对智能电网进行巡检，以提高所处电力系统的故障处理能力以及缩短检修实践。此外，基于物联网技术，还可构建传感器检测网络，即全方面分析变电站运行的各个影响因素，进而提高智能设备管理的可靠性与经济性。在传感网测控数据平台前提下建立的智能检测与辅助控制系统，实现了图像化监视、火灾报警以及采暖通风等功能，成功解决了辅助系统独立运行、管理工作繁重等局限问题。3、物联网技术在电力系统配电环节中的运用在电力系统的配电环节，智能化目标的实现，需更为迅速的反映故障，以保证电力供应的可靠性。而目前电力系统智能电网采用的配电设置为：光纤通信与载波通信以及无线宽带技术等，并不能保证系统运行的安全性与经济性。为此，物联网技术人員应将工作重点放在配电终端与配电主站之间的通信问题控制，以将配电网涉及设备与部件均与物联网进行连接，以完成智能电网系统所提出的配网通信工作。与此同时，还应实现配电网系统的信息控制目标，即遥控、遥测与遥信，以避免GPS与载波通信技术应用过程出现的问题局限。如此，电力系统智能电网的配电环节，就能最大限度的避免运行过程受外界环境因素影响而出现的故障。

4电力物联网在中压侧的方案

我国目前的10kV配电网中，接地故障占比故障总量的65%以上，有些地区甚至占到80%以上，所以进一步提高对单相接地故障的检测准确，对于提高区供电可靠性具有重要意义。4.1方案比较与方案制定

利用故障指示器。利用安装在导线上的故障指示器，检测线路的电压、电流等信号，当发生故障时，故障指示器通过颜色或发光等状态变化给出判断指示。但故障指示器在处理故障时运算简单，对复杂的故障需结合多种数据分析，准确率不高，造成误判的情况时有发生，对故障区段的位置判断还需通过主站的分析比对，故障判断超前性不足。利用分界开关。分界开关保护的整定值需要与系统保护相互配合，否则容易造成误动作或越级跳闸。分界开关对故障的判断类型有所局限，并且对设备的选型要求很高，对于单项接地故障无法及时做出判断，只能依靠手动操作与变电所相互配合，看是否接地故障消除。注入信号法。注入S信号法是通过母线上的电压互感器向接地相的线路注入S信号电流，然后通过专门的信号探测仪器查找故障线路。脉冲注入法是周期间歇性的信号，相对S信号注入法，其频率更低，便于控制。两种方法的投资成本都很高，受到电压互感器的上限容量控制。此外，当系统发生间歇性电弧接地时，注入的信号特征将被破坏，无法进行有效的检测。稳态零序电流法。通常情况下，接地故障的电流很小，当故障点频繁故障，导致通过稳态电流检测到故障的可靠性就降低了，抗干扰能力不强，对瞬时性接地故障无法判断。在谐振系统中，应用稳态电流法需要调整变电所内的消弧线圈补偿度或者投入中电阻，并且存在一定隐患，当电阻不能及时切除会造成故障电流增大，特别是电缆线路故障时，极易造成相间短路，对系统故障点的破坏程度扩大了。暂态法。用暂态法来检测进行故障选线与定位，不需要加装其他设备，相对来讲投资小，但是检测方法相对被动。各个终端检测设备都需要向主站传送故障录波数据，对通信系统的要求会很高，并且主站对故障选线定位的算法相对复杂，不同厂家的产品配合起来存在一定的问题。

4.2建设方案

当故障接地电阻很大时，对于暂态接地电流，它的幅值也只有几安倍，以上所讨论的方法都会因为检测的信号过小而失去作用。因此，本方案设计基于“相不对称”接地检测方法，用于改善小电流接地故障检测不足的问题。“相不对称”检测手段是基于接地故障发生时的暂态特征的检测，但与传统的暂态检测不同，从相电流对称的角度入手，去获取更有实用意义的稳定的故障判据。图1为故障线路与非故障线路相电流变化。

结束语：

通过广泛应用大数据分析、物联网、边缘计算、互联网等技术，实现配电网各个环节万物互联，大力提高数据感知应用能力。实现电力设备状况的全面感知，网络信息高速处理、智能应用便捷灵活，为配电网安全可靠运行、提高企业经营利润、改善服务水平提供强有力的数据资源支撑。

参考文献

[1]杨挺，翟峰，赵英杰，盆海波.泛在电力物联网释义与研究展望[J].电力系统自动化，2019，43（13）：9-20+53.

[2]孙其博，刘杰，黎羴，范春晓，孙娟娟.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（03）：1-9.