电力物联网下的配电系统运行维护技术研究

2022-09-22李晓勇

科技创新导报 2022年17期

李晓勇

（上海方融智能科技有限公司上海 200437）

配电网络的智能运行会随着技术的发展而日益完善，且国民生活水平大幅提升、社会需求不断增多要求配电系统现代化、智能化革新。电力物联网的应用能够保证供电的连续性，促使电力整体稳定性得以提升，同时，还可以从根本上满足大众用电需求，增强用户满意度，并提高配电系统运行综合效益。

1 电力物联网体系架构研究

电力物联网围绕着配电系统各个方面，是融合多种现代化技术而得到的产物，如信息技术、通信技术、移动互联网技术、人工智能技术等，通过打造电力物联网，实现电力各环节中的万物互联，还能够在先进技术的支撑下，构建出人机交互系统，实现人与设备的有效“沟通”，具备全面状态感知功能，还可对各类电力信息进行处理。电力物联网中拥有极具灵活性的智能服务系统，由应用层、平台层、网络层、感知层组成。作为实现配电系统互联、人机交互及综合状态感知的智能服务系统，物联网技术被广泛应用于电网布局工作中，助力电力行业高速发展。物联网配备有5个级别的终端，分别为通信网络、边缘计算、人工智能、云平台及信息收集器，加大电力物联网建设力度，能够为配电系统稳定、安全运行提供保障，还可提高系统运行效益。现如今，“三型两网”持续推进，作为其重要组成部分，将电力物联网运用到配电系统中，可构建出灵活性的电网系统，实现智能化服务与生活的全面融合，促进配电系统运行与维护工作的智能化转型，推动电力行业持续、良性发展。

2 电力物联网下的配电系统运行

2.1 配电系统运行监测

在信息技术未得到发展与大范围推广前，若配电系统中的电气设备发生运行故障，无法第一时间确定故障位置，只能利用人工排查的方式找到故障点，再根据故障类型进行维修。但随着电力物联网的不断发展与完善，也带来较多新型负载，对配电网络中的配电质量与安全提出更为严苛的要求。标准电力物联网技术允许并网的配电系统实时查看电气设备功能状态，同时也可对各类干扰配电系统运行情况的风险进行评估，并从根本上消除潜在的各类问题。

电力物联网的应用优化了传统监测手段，可实现对配电系统运行状态的实时、全过程监管。在此基础上，搭配通信系统，管理人员能够快速判断出各类运行错误，并利用物联网在线排查，确保配电系统运行稳定与安全。此外，融合电力物联网的配电系统能够全面评估各类安全风险。通过自动收集、整理、分析配电系统运行数据，实现对现场风险的有效了解与把控，并准确找出安全性较差的设备，利用人工智能技术，完善、优化该设备性能，增强电力供应连续性、稳定性。

2.2 综合能源协调运行

依托于传统传输网络搭建的配电系统，无法保证网格与用户彼此间边界的清晰性。除电流外，节点电压、频率波动的分布、挥发性能量均表现出不确定性，严重影响配电系统运行稳定性，而这一问题是配电系统优化与升级时需着重关注与解决的。

现阶段，与国民生活有关的各类系统在运行时均表现出独立性的特点，如运输系统、电力系统、燃气系统等，确保系统之间互不影响。但未来仍需将配电系统调整为同时拥有水、电力、天然气等设施的当地电网主要枢纽，实现各类能源的综合协调运行［1］。要想达到这一目标，就需调整、集成配电系统与其他系统，以此满足整个能源系统的运行需求。注重电力物联网技术的应用，并做好各分销网络的规划与运营，赋予其更高灵活性与自主权，利用物联网技术、大数据技术，打造能源操作系统。采集、整理各耗能电力系统的运行数据，将此作为依据，为粒子充电与传输构建平滑的模型空间。与此同时，还应借助能够识别的电力物联网边缘计算技术、分布式资源引爆变压器与能量存储系统，可起到实时调节用户负载的作用。并且需科学、合理更改分配拓扑与带宽分配，可实现在不确定情况下带宽分配的全面改善。打造电力数据平台，依据组合式、大型分散式供电系统运行数据，并整合用户能耗及数据管理网络运行信息，借助云计算技术，以此了解空间、时间分配的不同特征，为集成传输再生、集成电气系统的实时存储与多种能源最佳消耗量设计相应的协调方案。

2.3 用户个性化功能服务

用户是分销网络的重要组成，但当前用户仅以接收者的身份参与到分销网络运作中。近些年，电价逐渐向用电者转变，为能源消耗的优化及分销网络运行不足的弥补提供有利条件，且电力物联网的发展与应用促使网络、物联网设备渗透到用户中，在这一背景下，使得高级用户角色逐渐消失。融合电力物联网的配电系统运行优势主要表现在两方面。

第一，在先进配电系统的支撑下，打造小型且可移动的“风电场”，将其安装于用户住房顶端，配备小型风力发电机，可实现用户身份的转变，即从配电网络参与者变化为电力供应商。若以广义的角度进行分析，配电网络中的能量存储设备也可以是建筑内部空气或热水器。

第二，优化智能能耗终端，包括电热水器、智能空调等，同时，还可进一步丰富用电信息，为不同区域供电。由此可见，应重视起电力物联网与配电系统个人电源服务的开发与应用，有助于用户整体体验感的增强，还可以保证能源消耗的合理性。在此基础上，适当扩大用户参与深度与范围，利用集成创造技术，促使用户生成主动意识，自觉参与到分销网络优化工作中。与此同时，应注重人工智能技术、云计算技术、大数据技术的运用，对能源用户能源消耗情况进行分析，并针对不同用户，制定相应的能源消耗准则，有助于个人能源消耗体验的增强。此外，还需基于运行配电网技术的主动优化与成本激励机制，将各类应用程序与配电网相对应，包括热水器、空调、网络中的分布式设备等二次电源，实现设备的智能化、集成化管理。能源云作为一种用户友好型设备，能够准确响应传输网络的操作模式与配置，促使协调网络灵活性得以增强［2］。

3 电力物联网下的配电系统维护

3.1 配电系统维护要求

配电系统应具备实时监测、控制配电网运行状态的功能。配电网日常运行中，需安排专业人员定期巡视与维护，作好运行数据的记录，汇总成运行报表后移交给上级相关部门，防范运行故障的发生，定期巡视与维护工作可细分为两种类型。（1）周期性维护。是指在规定的时间执行配电网维护工作，例如，每日安排人员进行简单巡检，每周执行1次一般巡检工作，每月则需进行全方位、精细化巡护，但任何一种巡视、维护工作均需由2名以上的工作人员参与。（2）特殊性维护。是指在特殊时期下所开展的维护工作，如高温时、暴风雨后、重大节假日前等。打造配电系统时，融合物联网技术以满足配电网巡视、维护基本需求，同时，还需注重感知层技术运用，科学连接起系统中各电气设备，实现对设备运行状态的全过程监测，并自动采集运行数据，若有隐藏运行故障，可自动发出预警，达到故障集中处理的效果。依托于维护经验及具体数据信息，探究设备运行规律，以此消除各类运行隐患。

此外，配电网智慧运行与维护时，需始终遵循3项操作原则。第一，每周安排专业运维人员深入性、全面性分析配电系统汇总的运行数据，依托于分析结果，科学、适当调整配电网巡检、维护频率。第二，开展特殊性维护工作时，应实时、全过程监管配电网设备运行状态，在此基础上，对配电系统中存在或隐藏的故障问题加以集中化处理，作出响应，总结经验，确保后期配电网运维、检修工作有序进行。第三，巡视维护期间，若发现有较为明显的隐患或缺陷存在，则需将该部位或设备归入到精细化管理范畴中，并组织专业人员分析缺陷类型及产生原因，再针对性地制定处理措施，直至隐患消除。另外，还需运用大数据技术对配电网整体运行情况进行重新评估，根据评估结果重新智能化设定巡检频率［3］。

3.2 配电系统维护需求

首先，需针对配电系统中的各类电气设备构建智能化评估体系，利用电力物联网感知层，智能、集中收集配电设备各项参数，包括运行时长、电压等级、负荷情况等，再借助大数据技术，对参数进行综合评估处理，而各单位管辖范围内的配电设备则需单独评估，并设定相对应的评估标准，还应整合各标准，做好分析与归类工作，为配电设备运行状态判定提供可靠、完整评估依据。此外，还需为不同设备设计不同的评估方式，区分新、老设备，增强设备管理工作合理性，还能实现各类管理资源的充分利用，确保选用的运维方法有效。

其次，细分运维方式。配电系统中的电气设备设置较为分散，且构造复杂，对此，应针对不同设备的运维方式进行细分，主要有两种，即精细运维和一般运维。其中，精细运维通常针对特殊情况，需深入分析电气设备，确保设备各类信息的完整获取，将其同正常运行状态下的设备参数进行对比，以此找出隐藏的故障隐患，再统一管理与处理，确保设备良性运作。

再次，优化运维内容。由配电系统自动分析与整理设备运维数据，在此基础上，全面优化数据，精细化管理特殊设备，实现设备的定点、定时、定量管理。

最后，确保运维工作高效执行与完成。利用大数据技术，分析配电系统运维结果，做好各项结果的分类、整理工作，将其作为后期配电系统运维工作的开展依据，提高数据调用与运维效率。同时，还需分级评估分析结果，打造相对应的评估管理体系，增强运维工作针对性。尽管智能化配电系统主要是由计算机操作，但仍需采取人工的方式对系统进行日常维护，如检查设备与配电系统运行状态，并上报检查结果。这一过程可借助移动设备执行，只需同配电系统相连接，便可实现瞬间上报，从而达到实时记录、反馈配电现场运行情况的目的，有助于系统维护效率的大幅提升［4］。

4 电力物联网下的配电系统总体设计

4.1 配电系统设备评估

（1）采集基础数据。依托于电力物联网技术，采集、整理配电网中的各类设备信息，并根据不同设备所表现出的特点，着手于数据的分类工作，从而得到设备的基础数据。

（2）录入评估要素。自动评估系统是保障配电系统智能化运作的关键，系统的运行原理是利用大数据技术，对配电系统中各类电气设备的基础数据进行评估数据筛选，而评估要素则为配电网中较为重要或有代表性的数据。

（3）生成评估结果。该环节是对前期录入的评估要素进行分析与整理，再依据配电网运行、维护要求准则，全面、细致地评估分析结果。另外，区别整理评估数值，并对其所属范畴进行划分，主要有一般运维范畴、精细运维范畴。为保证评估结果完整性、分类准确性，允许运维人员手动调整。完成此项工作后，将评估结果上传于系统中，并以表格的形式加以呈现。

（4）调整评估体系。这一过程主要是运用智能技术，全面调整、优化评估体系，赋予评估体系增、删、改、查等基本功能，实现对设备评估要素的有效处理。此外，融合大数据技术的配电系统还具备自我评估功能，搭配人工线下录入手段，为评估标准科学、合理提供保障［5］。

4.2 配电系统运维管理

在对配电系统运行与维护进行管理时，需着手以下3项工作。

首先，作好工作记录。配电系统每完成1 次运维操作时，会自动将运维数据存储于搭建的数据库中，同时，还能智慧分类、保存运维结果，为后期配网作业提供可靠数据参考。而数据库中的数据信息可用于对比系统新采集到的数据结果，并在系统中进行汇总，帮助运维人员了解系统运维状态。

其次，系统运维管理。配电系统依托于电力物联网智能化、自动化的优势，实现对运维数据的智能分析，还可依据运维结果作出相应的判断，集合运行整体状态，找出隐藏的故障隐患，并针对性地制定可行且有效的处理措施。此外，能够自动执行运维记录与结果的增加、删除、查看与修改工作，在此期间，如果一些数据结果无法删除与修改，配电系统会依据设备运维时长加以判断。电力物联网技术的应用可实现配电系统与移动端相互连通，实时同步移动端所采集的数据信息，从而达到数据实时更新与共享的目的。

最后，移动设备记录。移动端通常由运维人员操控，开展人工运维工作时，将配电系统发出指令或反馈的结果作为依据，对设备进行实时、实地维护，增强运维工作时效性、准确性。与此同时，配电系统可全过程反馈由移动端设备接收到的运维结果，达到数据互通的效果［6］。