智能配电房精益化管理模式探究

国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 张 宸

2018年，国家电网公司提出全面部署泛在电力物联网的目标，以期在人工智能、大数据以及5G 通信等技术的基础上，实现电力系统各环节之间的万物互联。为实现国家电网提出的UPIoT目标，配电网的智能化管理是一个重要的实现方式。作为配电网中的关键环节，配电房具有数量多、分布广等特点，正是这样的特点，也造成了传统配电网管理上出现了很多问题。例如管理系统功能设计单一，开放性差，扩展性较弱；配电房中存在高温、潮湿、浸水、局放等环境问题；还存在着巡检不及时，巡检效果差等问题。这些问题的存在不仅影响电网的供电质量，影响配电网的管理，影响客户的用电体验，甚至影响电力企业的安全生产，容易引发安全事故。

依托人工智能、大数据、物联网平台以及机器学习等技术的发展，智能配电房的建设已经具有了技术上的可能性。早在2019年，国网浙江电力公司就建成了全国首个智能配电房，该配电房融合了多种智能感知设备，采用无线多跳自组网技术，实现了配电房管理的全息感知、自助研判和精准控制[1]。但国内配电房大多数还是传统的配电房，对于配电房的环境状况、安防系统、巡检问题，大多还是不能实现实时监测。因此，本文以智能配电房为研究主题，为夯实配电房精益化管理，丰富智能管理大数据，实现配电房的智能监测，打造基于电力物联网的智能配电房精益化管理平台。

1 配电房管理现状分析

配电房在整个电网中的分布相对较广，且数量众多，这增加了配电房的管理难度，使其成为电网管理的薄弱环节之一。传统配电房的管理主要存在以下几个问题：配电房数量多，分布广，即使多人值守，仍然会出现故障，造成停电，影响电力供应；配电房的环境监测范围和程度不足，造成配电房跳闸事故的环境因素主要有：高温潮湿、漏水浸水、粉尘、小动物以及局放等，在这些环境因素中，局放是引发配电房安全事故的最主要因素[2]；配电房发生故障，管理系统不能及时对具体故障原因进行分析，需要人工根据故障提示进行故障排查，这对运维人员的技术水平有较高要求；当配电房中发生触电、SF6中毒等风险时，系统不能及时发出告警，以提示工作人员注意人身安全；配电房往往采用的是人工定时巡检方式，这种方式弊端很多，不仅容易造成巡检盲区，而且可能会产生过渡巡检或巡检不及时的问题，而对于巡检数据采用笔记的方式，也无法实现对数据的统计和分析，造成不能提前预判故障；传统配电房的管理系统的功能较单一，开放性以及扩展性较差，难以满足不断发展的电力技术和微电网、分布式电源等新型业务的需求；各个配电房之间的数据无法互联互通，不能进行统一管理。

2 智能配电房精益化管理系统的需求分析

随着我国智能电网建设的不断深入，配电网的管理水平与供电的安全稳定以及电力企业的经营效益息息相关。配电网能否安全稳定运行，这不仅关系到企业自身的经营效益，而且还关系到用户的体验以及社会经济效益。本文将从设备监测、环境监测、智能控制、安防系统、智能巡检和视频监控六个方面（如图1），对构建智能配电房的精益化管理好系统进行需求分析。

图1 智能配电网管理系统需求分析关系图

设备监测：在配电房内安装各种传感器，以实时监测设备的状态信息，如变压器的温度以及开放柜的局放等部分，主要是通过将传感器采集到的状态信息通过MTU 上传在主站控制系统，并对数据进行存储和分析，实现对设备状态的实时监测[3]。

环境监测：配电房中一些设备，如变压器、隔离开关、电流电压互感器等，对配电房的环境要求较高。因此需要配电房内的环境参数要进行实时监测，如温湿度、气体含量分析、水位超限分析等，以保证为配电房内设备的运行提供良好的环境。

智能控制：当配电房中出现异常时，系统能根据具体情况，自动联动相关功能，消除异常。例如，当配电房呢湿度超限时，系统能开启空调、风机、除湿机等，或者当有人非法闯入配电房时，监控系统能自动拍照，录像等。

安防系统：安防设备主要包括门禁、红外探测器、摄像头、语音系统等设备监控与管理，当有人非法闯入时，结合智能控制系统，及时上报入侵信息，保证配电房的设备资产安全。

智能巡检：智能巡检主要采用轨道式机器人的巡检方式。这种智能化的巡检方式可实现定点巡检、定时巡检与远程遥控巡检相结合的方式。而且智能巡检机器人还能将巡检数据实时发送到主站系统中，工作人员可以在系统中查看数据，并对机器人发出指令。

视频监控：视频子系统是智能配电房的重要组成部分，它关系到其他子系统的功能能否正常实现。它主要通过摄像装备对配电房内的安防和设备状态，进行实时录像，并在出现异常时，对异常情况进行抓拍，将异常情况通过MTU 上传至系统主站，以便工作人员实时查看。

3 基于物联网的智能配电房精益化管理系统

3.1 系统定位

智能配电房精益化管理系统是配电网智能化运行的重要组成部分，它定位于配电房各个子系统的上层，使得配电房管理不仅智能化，更要实用化。这个系统采用人工智能、大数据、物联网平台和机器学习的技术，来整合各子系统之间的功能，对设备状态监测、站房环境监测、智能控制、安防管理、数据分析等进行精益化管理，实现管理数据的重复研判，监测数据多维度统计分析，以及配电房状态的全景监测，进而减少故障率，控制人工管理成本，提高配电房管理各项考核指标。

3.2 系统架构

检修数据智能管理系统考虑了多层级架构，多数据类型，多业务场景，多接口服务等特征，打造一个整合多个子系统的智能配电房管理系统。该系统架构包括应用层，平台层，通信层，感知层，终端层5个部分，具体架构如图2所示。

图2 系统架构

应用层：主要包括视频监控、远程控制、环境监测、门禁管理、智能控制、入侵告警、数据分析、智能巡检和大屏展示等具体的功能应用，这些应用可以在Web 系统上进行操作，也可以在手机和平板的移动终端上操作。

平台层：电力物联网平台，是整个系统的大脑，提供终端设备管理、联接管理，同时在平台层还包含了数据库以及数据处理服务器，以及平台接口节点，以保证系统的开放性。

通信层：通信层主要支持有线光纤和无线传输方式，保证信息的双向纵向通畅，保证数据能够在终端层和主站之间的直接传输，实现管理系统的远程控制。在传输方式的选择上，应在安全性的前提下，结合具体智能配电房的实际情况[4]。

感知层：分布于配网各个节点的智能网关，与物联网平台协同工作；智能网关侧重于本地快速响应业务需求，同时过滤处理大量无效数据，物联网平台侧重于长周期、大数据系统分析，实现系统协同判断、人工智能等[5]。

终端层：包括各种终端设备，其主要功能是采集智能配电房的实时状态信息并接受站房发送给执行设备的各种信息，包括设备监测设备、环境监测设备、安防设备、视频设备以及执行设备。

4 智能配电房精益化管理系统的优势

智能配电房精益化管理系统采用分层设计，各层之间相互独立又相互关联，利用安全性能强大的网络通信层，实现各层之间的数据传输，实现云平台和终端之间的双向通信。该系统还利用数据挖掘、AI 助手、机器学习和BigData 技术，实现了配电房各项管理数据的可视化，丰富了数据的可用性。在使用智能配电房精益化管理系统后，传统的人工巡检方式将会被状态监测和智能巡检机器人所取代，只有在定点更换设备和维护时才需要排除维修人员，这不仅提供了检修效率，还降低了维护成本[6]。对配电房的环境以及设备状态进行实时监测，可以保证配电房保持良好的工作环境，防止设备应外界环境问题提前老化，延长了设备的使用寿命，提供配电网的安全可靠性。

5 结语

本文在分析了配电房的管理现状之后，提出了当前配电房管理主要存在的问题，因此有必要建设智能化的配电房管理系统。文章从设备监测、环境监测、智能控制、安防系统、智能巡检和视频监控六个方面，对构建智能配电房管理系统作了具体的需求分析，从而为系统的实现作了具体的技术上的分析。