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物联网智能台区建设关键技术研究

刘淇

长春工业大学,130012

摘要: 本文充分研究台区运维业务发展需求,利用物联网、边缘计算等先进技术,研制智能配变终端或集中器、分支线路监测终端、末端感知终端等关键装备,并辅以大数据分析技术,打造全面感知物联网智能台区,加强对低压台区的精益化管理能力,全面提升客户服务响应效率和配网运营管理水平。
关键词: 物联网;智能台区;边缘计算;智能配变终端;精益化管理
DOI:10.12721/ccn.2022.157019
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1 引言

随着社会经济水平逐步提升,配电台区的管理逐渐由单纯强调可靠性转为精益化管理要求,目前在低压配网处于信息盲区,普遍的管理手段比较单一,缺乏一种智能化的手段对低压配网进行整体的、精准的、有效的管理。

随着我国城市化进程的逐年加快,建设智能化城市是当前城市建设的主要目标。电力系统建设是城市发展中的重要内容,研究城市配电台区建设中的新产品、新技术,对建设智能化城市具有重要意义。城市智能配电台区管理平台的建立和运行,会对城市整体水平的提升起到重要作用。

2研究目标

(1)全面感知台区煤改电用户历史负荷数据、用电数据,通过数据挖掘方法及聚类分析、局部异常因子等大数据算法,实现台区煤改电用户负荷预测精细化分析与计算。

(2)通过升级用电信息采集系统、配置低压监测设备等手段,丰富配电网监测数据类型,提升配电网监测数据质量,夯实配电网智能化运维管理数据基础。

(3)终端侧推广部署智能配变终端,与智能电表、末端感知终端、分支线路监测终端等设备关键数据进行互通,实现配电台区本地计算与分析;主站侧利用供电服务指挥平台,通过配网统一信息模型融合相关系统数据,深化机器学习、数据挖掘、深度学习等大数据技术应用,支撑配电网精益化管理需求。

(4)实现台区配变异常运行状态监测与评估管控、故障研判与主动服务,台区电气户变关系智能识别和台区线损自动梳理。

3主要研究内容

(1)台区煤改电用户负荷预测精细化分析与计算

全面感知台区煤改电用户负荷曲线、用电数据,针对台区煤改电用户历史负荷数据,通过大数据理论进行整体综合研究,把握负荷变化规律。通过数据挖掘方法及聚类分析、局部异常因子等大数据算法,分析台区煤改电用户负荷走向,量化负荷数据中各分量随时间、气候等的变化规律。同时深入分析台区煤改电用户实施前后负荷特性变化,结合弹性系数法、网络神经法等预测方法进行精细化分析研究,实现负荷的合理预测,为电网的高效经济运行提供技术支持。

(2)台区配变异常运行状态监测与评估管控、故障研判与主动服务

实现配变台区重载、过载、低电压、高电压、三相不平衡等运行异常事件的精准监测与评估预警;实现台区、电缆分支箱、表箱、用户各层级的全面感知,对停电故障实时监测与实时上报;实现故障研判低压用户停上电事件主动上报功能;实现台区无功补偿管理与三相不平衡治理。

(3)台区电气户变关系智能识别

利用宽带载波台区的“集中器—智能电表”关系,结合配变、表箱GIS坐标测绘定位,校验提升台区地理接线图、单线图质量,研究台区、分支节点到表箱及用户电表关系档案、相位的自动智能识别技术,支撑客户地理位置定位精准报修、供电质量研判、三相负荷不平衡分析等业务。同时积极拓展宽带载波和自动搜表技术应用,实现户表关系档案自动采集、台区—智能电表的户变关系自动识别、自动绘制,减少人工干预,提高工作效率,杜绝数据错误,实现智能电表即装即用、即装即采,有力支撑主动报修和智能配电网运营管理。

1)表箱GIS坐标测绘定位

通过手持移动设备对表箱位置坐标进行精准测绘定位,并将测绘后的表箱位置坐标信息输入安装在表箱处的末端感知终端,并由末端感知终端将表箱坐标信息上传至主站系统后在拓扑图中显示对应表箱地理位置坐标信息。

2)台区-表箱-智能电表户变关系自识别

利用电能表采集的电压信号,通过宽带载波传给配网监测集中器后,将户表电压数据转换成波形曲线,与台区变压器侧的电压波形曲线作模式匹配,从而精准判断户表归属信息及户变关系。

(4)台区线损自动梳理

线损细分管理是从精细化角度出发,对台区入线及出线、各分支箱的入线及出线到用户侧的配电各环节进行线损分析。线损细分管理通过直接采集台区低压线路中各关键节点电量数据和用电信息采集系统中提取过来的电量数据结合配电网模型,按照设定的统计关系,分层分级的统计各线路的线损,并支持报表输出、图形化展示、过程监控、流程处理等应用。

配电台区安装配变智能监测终端,馈线侧、分支处、表箱侧安装智能监测终端。可以获取馈线、分支与表箱进线处的电能量数据。由此,整个台区下各分支节点部分的电量数据均已同步采集,终端将台区下各个节点冻结电量数据传输至主站,通过主站的线损分析软件,通过对总表数据、分支节点、表箱以及用户分表数据进行汇总、对比和分析,可以分级、分层进行线损分析和管理,便于查找线损异常点。

4 研究效果

本文成果能提升配电网运维管理与优质服务水平,实现低压配网各层级“数据共享、业务融合、上下贯通、横向协同”,提升设备状态管控力和运维管理穿透力,为建设“规划精确、设计精琢、建设精炼、运维精益、抢修精准”的“国际一流”智能配电网提供技术支撑。支撑现代化智能配电网建设,推进现代信息技术与电网技术深度融合,加强对低压台区的精益化管理能力,全面提升客户服务响应效率和配网运营管理水平。