基于物联网技术的配电网智能监控系统分析

张发裕

（厦门海华电力科技有限公司，福建 厦门 361000）

随着物联网技术以及5G等先进通信技术的发展，越来越多的物联网技术在电网领域得到了应用，特别是近几年增量配电网的试点为这些物联网技术提供了应用的场景与落地的平台。物联网的技术应用对配电网智能监控系统的发展、对衍生出的新一代新型电力系统有着积极的意义。物联网技术应用于配电网领域将实现电气设备可观，可控，可感知，最大程度提升管理水平与故障的分析能力，同时将电网设备的计划性检修转换为在线式检修，替代传统人力运维系统的管理模式。

文章从一个城市地区试点的增量配电网内“变电站”“开关站”“配电站”以及与“集控系统”相联合的角度探讨物联网技术的应用。在配电网智能监控系统的基础上，将电气设备的感知层从传统模式深入到电网的神经末梢，为配电网管理工作创造良好条件。为实现电气设备互联互通；构建电气设备物联网，实现设备立体感知、数据云边处理、状态辅助预判，达到安全智能管控、提升运检效益的目的。

1 建立统一的电网智能监控系统中心

建立一套统一的电网智能监控系统、集中实现对配用电设备的状态进行监视、控制、统计等，制定科学合理的运行方式和检修计划，保证配电网的安全运行和高质量供电。当发生事故时，能够实现馈线的故障定位、隔离和自动恢复供电，提高供电可靠性。实现生产运行的集中监控和统一管理，可以促进管理工作的标准化、规范化、信息化。通过对监控信息的统计分析，为决策层和管理层制定生产计划及考核办法提供了依据。为实现“无人值守”提供有力的技术支持；同时可以提高配电网的自动化水平和设备可靠性；可以节约人力成本，提高生产效率。

硬件逻辑结构按照信息安全分区建设，在硬件架构层面上分4个区布署功能不同的子系统：安全Ⅰ区主要布署自动化调配子系统、安全Ⅱ区主要布署用电信息采集子系统、安全Ⅲ区布署信息发布子系统、WEB访问；安全Ⅳ区布署辅助控制系统，实现电网非电气信息的采集。具体网络布置见图1。

安全Ⅰ区（含安全接入区）：安全I区主要布署自动化调配子系统，主要接入设备为变电站的远动机、环网柜及开闭所的DTU、FTU、TTU设备。为保证信息接入安全，针对DTU、FTU、TTU设备的安全接入，配置配网安全接入区，部署配网前置服务器完成配网数据的前置采集，通过正反向隔离装置完成数据安全建设。由安全Ⅰ区内调度前置采集服务器通过光纤专网进行变电站数据采集，服务器配置互为主备。由配网安全接入区内的配网前置服务器通过光纤公网或预留后期通过无线公网经防火墙进行环网柜及开闭所内配电数据的采集。

安全Ⅱ区：主要完成用电信息的采集功能，部署用电采集服务器、交换机及相关接口服务器。

安全Ⅲ区：主要完成数据发布及内外网信息交互，安全Ⅲ区通过正反向隔离同安全I区进行连接，通过防火墙与外网进行信息发布。

安全Ⅳ区：辅助控制系统安全区，部署视频服务器，交换机；独立于其他区运行。

2 物联网技术在变电站中的应用

目前智能化变电站是主流的建设模式，借助于先进的数字化技术组成GOOSE网与SV网，达到电气模拟量转变为数字量，让电气设备运行更安全；文章主要讲述物联网的应用在10 kV开关柜的一些数字化配置领域。

（1）在开关柜上布置一台独立于继保的智能控制设备，智能控制设备与开关柜的手车、地刀形成联动，具备电动遥控功能；支持与主SCADA系统的互联互通；实现开关手车与地刀的遥控操作，同时在主SCADA系统实现顺控功能。

（2）在10 kV开关柜布置触点温度测量，在断路器上触头，电缆头各装A/B/C三相温度传感器，共六个测温点；保证在电流负荷比较大的情况下由触头温度判断开关及电缆设备是否有异常情况发生达到状态检修的目的。

（3）开关柜视频监控功能：在开关柜内断路器室、电缆室装配视频摄像头，监视手车地刀遥控操作的整个过程和遥信变化情况，增强遥控操作的可靠性，为顺控操作提供“双确认”提供辅助依据。

（4）在开关柜布置局放在线监测功能，采用超声波和暂态对地电压相结合的检测技术对开关设备各种类型局放进行在线监测。

（5）在开关柜控制回路上监视断路器储能电机的动作特性曲线，实时进行断路器机械特性监测与采集，包括合分闸时间、电流、速度、运动行程等进行监视。

3 物联网技术在配电站房的应用

3.1 智能视频监控

对于智能视频监控，主要是利用“全景摄像机”“枪机”以及“网络高清红外球机”等，进行视频采集工作。能够和“防盗探测器”和“灯光探测器”实现联动“拍摄”，也可以利用“图像识别”技术，对“表计示数进行读取”，或者识别开关位置。

3.2 智能门禁安防监控

作为智能门禁系统，能够自动对运行人员出/入变电所进行记录，包括“时间”和“个体信息”。对于站内出现的不良入侵事件，也可以及时进行监控，确保站内设备在运行过程中，更具安全性。另外，还能实现和风机的有效联动，自动启动和暂停风机，确保人员进入更加安全。

3.3 智能环境监测

智能环境监测包括“越限报警”“湿度和温度”以及“水位”等方面的监测。在这过程中，对于现场灯光，可以对开关状态进行自动采集，既可以实现远程控制，还能将节能效率加以提升。如表1所示，为智能环境监测的主要两种类型及内容，重点表现在两个方面。

表1 智能环境监测主要类型及内容

3.3.1 对于水位监测

第一，监测电缆沟积水。这种现象通常产生于“电缆沟”进线处 ，主要是因为该位置“防水和密封”不好，使得雨水随着电缆进入相应的“电缆沟”中。监测电缆沟积水，主要在沟底铺设“漏水线”或者利用“定点安装漏水电极”的方法进行。对于在沟底铺设的“漏水线”，一旦电缆沟有水进入，就会出现报警，这种报警比较轻微。但是，对于漏水严重的情况，电缆沟就会一直进水，若是水位到达电极安装相应位置，就会出现“严重警告”，这时就需要尽快处理“电缆沟的积水”。监测室外积水。想要实现雨水快速排出，在变电站外围，通常会设置一些排水沟，并且与“共用下水道”进行相连，变电站周边有时会出现排水沟堵塞问题，引导排水不畅，如果积水过高，则会经过变电站门倒灌至站内“设备室”。面对这种现象，就要在变电站门外设置“水位探头”，对室外积水进行动态化监测。在设备安装“监测设备”，想要对误报情况进行有效防止，就应使用“浮标式水位探头”，因为它在轻微的水淋时不会出现报警，只有水位达到相应高度才会出现报警，能够避免雨天“误报”情况。第三，监测水泵工作异常情况。电缆沟排水工作中，水泵发挥着重要作用，想要尽快排水，最为普遍的方式就是隔半小时进行启动。然而，由于水泵本身在“电缆沟”中，如果出现故障，很难被发现，这就需要在近地面位置安装相应的“漏水电极”，监测水泵周围水位，若是水位到达“漏水电极”高度，证明存在积水，并且水泵没有尽快将其排除，通过这一现象，我们就可以判断水泵运转出现异常，进行故障警告。3.3.2 温度和湿度监测

需要设定相应的“湿度”和“温度”监测点，监测的主要数据来源于“数据采集设备”，经过采集之后，会统一送至“环境监控系统”中。该系统如果发现“湿度和温度”超过正常界限，就会出现报警提示，管理工作者可以及时查看电气设备，对设备出现的问题加以检修，主要涉及设备有“风机与空调”和“除湿机”等。这样可以防止设备出现故障产生的不良影响。对于环境检测系统，可以结合采集的“温度”“湿度”和“空调设定参数”，实现智能化的判断。若是在期限内，环境温度没有到达空调设定的具体问题，就会出现“空调设备”故障警告。

4 物联网技术在低压配电的应用

（1）0.4 kV低压进线柜采用智能框架开关，低压出线柜抽屉回路采用带电动操作的塑壳开关，实现低压进出线远程合分闸控制。进线柜及每个抽屉回路配置多功能电表，实现开关的全电量采集及故障状态采集。低压抽屉回路增加火灾漏电传感器，防止漏电火灾的发生。

（2）楼层配电箱采用智能型数字化配电箱，配电箱内配置远程可控空开关，实现配电箱电量管理及分配、节能管理、断电重合开关、全电量监测、火灾消防报警、故障及运行记录、远程近程控制等。

5 结语

综上所述，想要实现物联网技术在配电网智能监控系统的有效应用，相关人员就要树立正确思想，对配电网智能监控系统的组成进行准确认识，了解其中存在的缺点和问题，不断将智能监控系统利用到其中，通过科学合理的方式，将运维工作的压力减轻，增强配电网的“可控性”，完成配电网监管工作的最终目标，实现专业化和可持续化发展。