一、总体架构

该试点采取配电物联网架构如图1.1所示,由云端主站、通信管道、边缘计算及末端感知4个部分构成,以实现低压配电网状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活。



图1.1 总体架构图

二、应用场景

突出智能断路器在应用场景中智能互联、开放共享和融合创新的作用。

本试点方案通过智能断路器的负荷调节控制和事件上报功能,提高配网的负荷预测、状态感知、故障定位、故障隔离能力。最终实现提升配网运行效率。


(1)低压状态全感知

通过在配变、低压电缆分支箱、户表、充电桩、分布式能源等关键节点应用智能短路器,对低压配电网的运行工况、设备状态、环境情况等信息全面采集。实现配电侧、用电侧各类感知终端互联互通,通过线路拓扑、电源相位、户变关系的自动识别支持“站-线-变-户”关系自动适配,推动跨专业数据同源采集,实现配电网状态全感知、信息全融合、业务全管控。

(2)低压故障定位及精准抢修

发挥边缘计算优势,快速研判故障,提升配电网智能处置能力。云端结合电网拓扑关系和地理信息,开展故障停电分析,展示故障点和停电地理分布,综合考虑人员技能约束、物料可用约束,通过智能的优化算法,制定抢修计划,变被动抢修为主动服务,提高故障抢修效率与优质服务水平。

(3)低压电网设备预先检修

利用配电网历史和现状的全息感知信息,针对异常开展分级评级,建立配电网及设备的动态风险管理和预警体系建立,依据生成策略或者预案组织针对性主动检修。

(4)台区能源自治与电能质量优化

发挥智能终端边缘计算优势和就地管控能力,统筹协调换相开关、智能电容器、SVG、能源路由器等设备,实现对电网的三相不平衡、无功、谐波等电能质量问题快速响应及治理,满足用户高质量用电需求。

(5)基于台区负荷预测的需求辅助决策

智能终端基于配电台区实时采集的基础数据,重过载、低电压、三相不平衡等异常事件信息,通过边缘计算APP的整合分析,结合政府规划,构建负荷预测模型,对配变负荷进行近期、中期预测,为项目立项提供数据支撑,提高配变新增布点和扩容项目储备及立项的科学性、针对性、合理性。利用台区负荷预测APP,有针对性的提前解决局部配变重超载问题。

(6)供电可靠性提升与影响因素定位

通过边端设备对智能断路器数据分析,边端完成本地用户停电时间、停电类型、事件性质的统计汇总,云端通过统计用户停电数量和停电时长,实现低压供电可靠性指标和参考指标的实时自动计算,并根据实时及历史数据对供电可靠率性不合格的区域制定相应提高策略。全面分析计划停电、故障停电等数据,完成供电可靠性基础数据校验、可靠性指标管控、可靠性过程管控及可靠性影响因素分析等。

(7)线损实时分析与区域综合降损

通过边端设备采集智能断路器信息,实时获取电压、电流、有功等关键数据,和用户计量数据进行比较,利用边缘计算就地开展台区线损统计分析,及时上送异常等各类情况至云端后台,实现对低压线损进行实时监管,有效支撑线损治理、窃电核查等工作开展。智能终端采集配变出口的小时/日/月末冻结供电量,经HPLC就地集成客户侧对应售电量;利用边缘计算完成三级台区线损统计分析;向主站上报三级线损与理论线损超差信息。主通过云平台获取相关业务系统的客户档案、远程计量误差监测、计量在线监测及智能诊断、反窃电在线智能诊断。

(8)反窃电管理

通过智能断路器和各种智能感知设备的部署,实现台区内分时、分段精益化线损管理,同时利用边缘计算的特性,就地分析、定位窃电行为,并上送到云端后台。智能终断路器实时计量台区总电量,同时根据实时获取的台区内各分支节点和用户末端实时电量、告警事件等信息,结合历史窃电数据模型,通过数据分析出异常情况,实时上报到云主站,云主站通过短信、微信等方式及时通知稽查人员。

三、实施方案

该部分详细描述配电室的智能断路器与部署在配电室各节点位置的智能感知设备的通信组网方式和设备接入方式。按照配电室的结构特点,整个配电室的通信节点分为三部分:配电室侧节点、线路侧节点、用户侧节点。

针对现有配用电设备,将现有断路器更换为相同电流规格的智能断路器,使用HPLC加无线应用方式,将台区运行状况、设备状态及用电信息等数据传输至智能融合终端(TTU)。智能融合终端通过EPON光网络或4G网络,将数据实时上传至云主站,实现配电室智能感知升级。


图3.1 实现方式图

● 用户侧改造:用户侧每台计量箱进线处更换一台智能断路器,进行数据采集,查收末端电表数据,同时可利用工频信号形成低压网络拓扑节点,并对安装位置处的电压、电流、功率等电气量进行采集,监控表箱进线相位等信息。

● 线路侧改造:低压电缆分支箱每路开关更换为智能断路器,采集安装开关的电压、电流、功率等电气量,监控相位信息,结合用户侧信息,实现低压线路状态感知及各类延伸服务如故障定位、拓扑识别、分级线损分析等功能。

● 配电室侧改造:

配电室安装一套智能融合终端,采集台区进线侧的电流和电压信号。配电室内有源滤波装置、进线断路器等设备,通过加装即插即用智能通信单元,并将出线柜塑壳断路器更换为智能断路器,将数据传输至智能融合终端,实现台区电能质量综合治理,低压侧运行监测、故障预警、定位等功能。

配变侧由智能融合终端(TTU)作为核心设备,上行通过4G无线公网,利用MQTT协议与云主站通信;下行可通过HPLC加微功率无线双模方式与配变侧、线路侧和用户侧智能断路器和智能电表通信。