基于“互联网+”的智能配电网运维技术的浅析

王晓雷 赵　倩 柴　欣 杨合恒

（中原工学院电子信息学院）



基于“互联网+”的智能配电网运维技术的浅析

王晓雷 赵倩 柴欣 杨合恒

（中原工学院电子信息学院）

摘要：智能配电网装备的诊断与维护在电力系统的运行中起着非常重要的作用。本文着重介绍利用信息、智能控制、网络等技术构建基于“互联网+”的智能配电网装备网络管理系统，为智能配电网装备的诊断与维护提供一个便捷高效率专家系统，为实现共享及全球能源互联网的技术平台提供了一个有力的技术支撑。

关键词：互联网+；智能运维技术；配电网

0 引言

“互联网+”行动计划，是推动互联网由消费领域向生产领域拓展，加速提升产业发展水平，增强各行业创新能力，构筑经济社会发展新优势和新动能的重要举措[1]。配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，它为国民经济其他部门提供着基本源动力。由此传统电力行业和互联网的融合而产生的行业的变革已成为国家的战略目标，这同样标志着传统电力行业的形态革新和行业内的衍生发展也将越来越趋于常态。最近，国家能源局宣布制定了配电网建设改造行动计划，同时也指出“互联网+”融合的重要意义。

本文认为，研究以配电网为背景，构建电力能源和信息的高效分配、双向流通、优化互补的综合供应体系，形成以信息流为核心的智能配电网运维开放服务平台，利用大数据促进配电网设备运维和交互信息的深度融合有十分重要的战略意义。

本文在“互联网+”公共服务平台的优越性、必要性和技术上分析的同时，也指出“互联网+配电网”将带来巨大的改变和融合发展潜力。

1 构建“互联网+”智能配电网的重要性

1.1 智能配电网发展瓶颈难题

配电网产业是我国社会发展的基础性产业，但是部分地区由于环境而造成的配电网网络设施水平低下、投入成本高、项目完成时间较长等各种因素的影响和限制，以至于有线配电网网络发展和建设不均衡，不能够达到优质全覆盖，生活水平大打折扣。

例如，智能配电网装备的运行与维护必须具备的元素分别为：配电网领域的专业技术人员和专业维修人员，设备需要的专业维修工具和设备零部件。而在现实中的配电网装备的日常运行和维修工作，所需要的人员和经费都是不小的数目，但达到的效果不理想。下式表示配电网运维的维修效率

W=T1/（T+T2）

式中，T1表示配电网装备的有效工作时间，T2表示配电网装置需要保养维护所用的时间。由此可见，提高配电网运维的维修效率，需要降低配电网装置保养维护所用的时间T2。

1.2 智能配电网发展方向

“互联网+”就是利用互联网的平台，利用信息通信技术，把互联网和传统行业在内的各行各业结合起来，在新的领域创造一种新的生态[2]。

I+T=IT

式中，I表示互联网（Internet）；T表示传统产业（Traditional Internet）；IT表示互联网传统行业。

“互联网+”能够将互联网、大数据技术等相互融合，将淡化业务对地理位置的依赖。成为未来智能配电网运维和服务的枢纽，实现信息流和业务流的统一。产业融合所达成的目标，是实现能源的高效、便捷调配，进一步实现能源供需的最优化匹配，在一定范围内达到能源的供需平衡，使传输损耗、调度成本和基础设施投入最小。由此，互联网模式在配电网方向上的渗透，将打破现有的瓶颈。从资源上看，互联网一方面寻求数据的贯通和整合，以发掘大数据的潜在价值，一方面将服务和基础设施虚拟化，构建“资源无限”的云架构，促进价值共享，打破发展边界的思维理念，以实现真正意义上资源共享，提高装备利用效率，构建和谐的网络环境。从应用上看，终端用户体验将得到更全面的关注，从个体到全面等终端用户的应用、信息采集，都必将打通现在业务的壁垒，实现共享互通。由此，利用移动互联网终端或互联网终端优化智能配电网装备运维有非常重要的意义，将带来根本性革命。

2 技术平台攻坚

针对智能配电网发展瓶颈难题，利用“互联网+”配电网运维平台就可以提高电力企业的工作管理效率，有效改善电力网络的预警和抵抗能力，并且能够及时准确地收集配电网设备运行问题，及时反馈解决。对提高配电网供电质量、效率、削峰填谷都有着重要意义。

基于“互联网+”的智能配电网运维平台主要有以下几个组成部分：①信息中心。主要是通过采集设备将配电网运维出现的问题进行网络化采集，平台的技术人员进行整理，归档，保存在平台信息采集中心。②运维诊断中心。运用故障定位技术、人工神经网络诊断算法、模糊或统计诊断技术等对故障进行诊断。③运维专家中心。主要是构建一个基于全世界范围的配电网运维技术专家交流中心，收集专家的联系方式，视频会议、在线聊天等平台服务。④典型案例中心。搜集典型的历史案例，发生故障的测试数据或者设备发生异常情况时的数据，对故障提供详细分析。对于部分零件或设备，提供具体的错误跟踪。⑤服务交换、互平台。APP，微信互动平台，为故障诊断和维修服务提供者和寻求者及社会大众发布基本配电常识，不用上门就可以自行解决最基本的故障问题，并且还能够及时了解，方便跟踪。

2.1 信息采集

由于我国电力输配线路网络发展不平衡，很多配电线路都分布在环境气候比较恶劣的山区，形成信息的孤岛和业务的孤岛，发生故障时，依靠人工巡线来寻找配电线路故障的效率会很低，消耗大量的人力和物力，并且增加了停电的时间，因此，利用互联网电力故障检测终端实时采集数据有很大的现实意义。

业务的互联网化，必将需要设备的互联网化。配电网及终端设备接入网，将是智能配电网和互联网融合发展的前提。通过发电设备、储能设备、用电设备等环节部署各类能效监测终端、控制器、环境传感器、视频监控等采集控制单元，实现发电、用电、环境及安全数据的实时采集，是实现基于互联网的区域能源管理的末端“神经元”。通过“树状汇聚”、“纵向贯通”、“扁平化汇聚”的3种流量形态，形成以终端用户为末梢，以平台为调度管理中心的智能配电网运维系统，对人、财、物进行集约化管理。

信息的采集分为两个方面：配电网设备出厂数据和配电网现实运行数据。配电网设备出厂数据，这些数据能够反映设备性能；配电网现实运行数据，在电力输配电线路上安装电流、电压互感器，互感器将电力一次值转换为二次电流及电压值。通过终端的滤波放大电路处理后，利用AD转换芯片将模拟信号转换为数字信号。处理器通过并口通讯获取数字信号，使用定时器等功能，对数据进行高频傅里叶计算，计算出实时电流、电压值。将数据与定值进行比较计算，判断其故障类型。并将故障类型及电力参数，利用串行及IO口通讯发送至无线传输模块，无线传输模块通过无线网络将数据发送至运维人员和后台[3]。在平时的监测维修过程中，应该时刻注意将设备现有状态的数据与原始状态的数据进行对比，从对比当中，得到设备的参数变化情况，为设备的维护提供参考数据[4]。

2.2 电力故障的判定

电力系统输配电网络工作频率为50Hz，即20ms一个正弦波，根据傅里叶算法精确度的要求，将一个正弦波形分为80个点来采集，即250μs为一个离散点。启动定时器，设置250μs定时中断。定时时间到，启动采集程序，通过并口与AD转换芯片通讯，采集离散数据。将离散数据通过傅里叶算法算出参数的有效值、最大值等参数，把通过计算得到的数据值与定值进行逻辑比较判断。如果数据值在正常值范围内，则调用发送程序，将当前参数发送到无线发送模块进行数据传输；如果数据值不在正常范围内，则对故障类型进行判断，同时将故障类型进行无线发送[5]。

在问题发生后，应该针对配电网设备的可持续工作情况给出相对应的可行性分析报告，报告应该包含以下几个方面：①此设备是否需要维修。②设备维修需要的经济需求分析。应该以减少经济成本为首要考虑条件，并结合维修效果来分析维修方案。

从故障设备中得到数据和原有数据对比，进行参数分析判定诊断。而且，在此基础上还要对装备的现有状态和使用寿命进行参数分析，从而深入了解装备的实施状况，对未来可能发生的运行维护中出现的问题进行预估计。

2.3 维修及数据分享

智能配电网运维平台需要的运维人员及工作包括：①智能配电网领域的高技术研究人员：他们汇集设备制造厂家原始数据及智能配电网设备上传的实时运行数据，对于装备运行与维护工程中遇到的疑难问题进行分析整理后，通过互联网对在现场工作的一线运维人员在遇到的技术难点、技术重点方面进行培训，并把疑难问题和解决方法上传到互联网平台上，方便全球的相关技术人员进行在线交流。②一线运维人员：处理客户上传的配电网装备故障问题，维修过程包括装置测试、诊断、维护、建立档案。联系经验丰富的维修专家，经过技术人员的分析整理后，通过互联网和客户交流或现场解决问题，或进行在线服务交换，获取更多的客户资源。③运维支持专家：与大家分享经验，进行远程故障诊断与维护，加快开发新技术的步伐，修改设计故障模型，上传通用的诊断与维护知识。

客户不仅能够登录互联网平台了解配电网信息，还能通过APP，微信公众平台等了解。APP和微信公众平台的优势为: ①拉近普通用户与配电网运维技术的距离；②移动客户无处不在，更能方便地告知配电网运维情况；③针对配电网出现的非高技术问题对普通用户进行相关信息的推送；④推出用电节能分析，对家用电器进行评估，如通过每月电量对比和新旧电器的用电量进行提醒；⑤通过手机信号受干扰，开发检测电器辐射的应用；⑥进行电安全科普，电力政策、法规进行宣传；⑦利用自身的有价值信息吸引关注，利于专业提供参考和指导。

3 结束语

智能的配电网运行管理维护人员实时掌握配电线路上的运行数据情况，达到能够实时监测线路负荷及定位故障位置，提高运维工作效率，节约投入成本，最大程度地让用户满意，是智能配电网的发展趋势。基于“互联网+”的智能配电网运维平台，为智能配电网的完善提供了保证和高性能的软硬件支撑，保证了终端技术的先进性，更好地满足用户的需要。

参考文献:

[1] 辛闻. 国务院发布推进“互联网+”行动指导意见[N].京华时报,20150705（1）.

[2] 杨峥嵘. 互联网+国家治理[J].胜利油田党校学报,2015(9).

[3] 鄢振鹏. 基于无线通讯的电力故障检测终端的设计[J].江西通信科技,2013(12):15-16.

[4] 于庆武. 基于互联网的电力设备维修技术的研究[J].电脑与电信,2013(9):72.

[5] 王诺. 浅析无线局域网及其应用[J].机制工程,2010(20).

收稿日期：（2015-11-20）