低压配电物联网断路器及其智能运维系统分析

薛峰峰

（徐州三新供电服务有限公司邳州分公司）

0 引言

电力互联网是由现有的电力网络基础设施、人力资源和现场环境等多个方面构成的一种复杂的网络系统。电力互联网技术作为电力系统的重要组成部分，在整个电力系统当中发挥着至关重要的作用。通过运用传感器和通信技术，实现电网中各个实体之间的实时互动，从而推动电力生产向智能化、高效化的方向迈进。电力互联网在我国的电力系统中得到越来越广泛地应用，并且取得良好成效。尽管电力互联网技术的广泛应用为人们的生活和工作带来了诸多便利，但由于其相对较晚的发展，其应用范围仍有待进一步拓展，因此，物联网应当在发、输、变以及配电环节的顺利发展中起到至关重要的作用。

1 物联网断路器的功能

物联网断路器集成了检测、通信和保护等多种功能，通过互联网和Wi-Fi与云计算之间的无线通讯，实现了智能化的远程维护、移动巡检和空中升级等操作，同时还支持使用移动电话或其他移动终端进行有效的管理和监测。在当前的电力配送网络中，物联网断路器具备分配电能、保护线路和电源设备免受过载、欠电压、短路和单相接地等故障的能力。物联网断路器能够通过各种传感器获取环境数据并传送给控制器。物联网断路器所具备的特质：物联网断路器在低压配电网中的运用，使其具有更强的应变能力及更强的工作稳定性。物联网断路器以断路器为核心部件，通过一二次设备融合技术，将电力仪表、环境与火灾检测、微机保护、数据通讯传输等多种功能高度集成化，从而实现了监测保护性能的全面优化［1］。将物联网断路器和智能开关等集成在一起，进一步提升配电网的安全可靠性，同时优化维修流程，从而提高其便利性和安全性。因此，为了更好地提高配电系统运行的安全性与可靠性，就需要对物联网技术进行充分的研究应用。物联网断路器的最大特点在于其能够实时监测整个开关柜的工作状态，并利用传感器传输的数据，构建了一个判断断路器是否处于良好状态的标准；同时，通过该设备还能获取相关人员所需要了解的信息。将所测得的数据直接上传至资料中心，以精确计算并判断其工作状态，这是一种高效的方法。

2 利用物联网技术构建的智能化配电网维护系统

2.1 信息管理系统的主站和终端设备

（1）数据存取模块

数据的获取、传输和读取是数据访问模块所涵盖的三个主要方面。数据的收集和整理，需要依赖于RFID、GPS等传感器所采集到的信息数据。数据处理模块基于以上模块实现了数据存储和处理。将模块所收集到的信息通过4G和5G网络传输至系统主站，以实现数据的快速传输。数据处理模块负责处理上述传输过来的数据。运维人员运用主站系统，提取并记录与设备相关的信息，随后建立一个数据库，记录生产厂商和日期、历史工况、设备名称和型号等信息。

（2）维护终端模块

运行维护现场，检查功能模块将接收运行人员提供的检查结果。通过该模块可以实现巡检信息查询和分析。该模块的巡查功能包括自动记录输入点的地理位置和时间，以及对现场运行工程条件和缺陷进行拍照记录等高级功能。通过扫描每个仪器独特的二维码，您可以同时获取仪器的详细数据。

（3）报告生成模块

在传统的巡检工作中，需要人工对巡检结果进行汇总，并将其录入到生产调度系统中，既费时又费力。这个系统有一个标准的检查报告格式，检查人员可以在自己的电脑上完成检查，然后把检查结果发送到主站，不需要任何处理［2］。

2.2 线上监测模块

通过在线监控，能够及时发现设备的潜在问题，从而有效预防故障和严重事故的发生。介绍了一种基于单片机技术的智能变电站实时在线监测与控制管理系统的设计方法。该系统具备可扩展的特性，可与温度测量传感器、输电线路抗外力传感器以及色谱监控传感器等传感器建立连接。通过对不同类型的监测单元进行组合，可构成各种形式的在线监控系统。为了实现与各类在线监控模块相适应的一体化在线监控装置，必须分别安装相应的系统模块，以满足其各自独特的特性。

2.3 扩展整合智能辅助监控

通过运用视频监控模块，能够对配电厂的防盗、防火等方面进行全方位的安全监测。当出现火灾或盗窃事件时，通过该摄像头可及时获取现场情况和相关报警信息并发送至后台服务器中进行分析处理，从而为管理人员提供了可靠准确的数据支持。此外，该配电厂还配备了触发警报、启动消防系统等多项保护功能，以协助运维人员更加全面地了解电厂的防火防盗信息，从而可以更好地对其进行处理。在使用过程中，对智能开关要设定监视与警报的指标，监视的指标不得低于表1所列指标，而警报的指标不得低于表2所列指标。

表1 各级智能断路监控内容

表2 各级智能断路器报警内容

3 云控平台与大数据分析的应用

3.1 智能云控平台在低压配电网中的应用

针对我国配电网中数据体系的不完备性和运行条件的复杂性，我们以智能开关为核心，运用智能传感、信息传输、云计算和大数据分析等先进技术，构建了一个智能化的供电云平台系统，以智能开关为核心，对电网中各主要环节的数据进行高效收集，以满足电网中各环节的需求，从而达到精细化管理、透明化运行的目的［3］。该智能配电网包括了一个现场传感层（设备层）、一个网络层以及一个应用层，如图1所示。

图1 智能配电系统架构示例

3.2 大数据分析技术对配电网的运行状态的评估

3.2.1 确立一套可用于评估运行状态的指标体系

对于配电网络的安全性能状态评估，需要从多个角度进行考量，其中包括对其安全性能的全面评估；对电力系统的可靠性和电源品质的评估。

3.2.2 提取主成分指标以评估系统的运行状况

目前我国电力系统运行状况评价的指标体系还不完善，主要表现为：评价指标过多；模型的建立与算法的实施非常麻烦；但是，由于许多指标间的冗余信息，使得该体系的整体解析工作受到了一些影响。在实际的应用中，通常会采用主成分分析法，通过方差或者离差平方对各个指标的计算量进行计算，剔除重复的、相关性高的指标，将相关性低（包括大部分原始信息）的运行状态评估的可靠性指标抽取，找出对系统工作状态有影响的元件、区域以及相关的环节，从而减小评估范围。

3.2.3 对影响主成分指标的因素挖掘

数据挖掘技术是一种从海量信息中发现有价值信息的技术。本课题将以多个数据来源为切入点，利用关联分析方法，对配电网多个来源的数据进行深度挖掘，并提取出重要的影响因素。在此基础上，引入了一些关键的影响因素，以达到更好的效果。通常，用一个可信程度来衡量一个关联规则的存在性，可信程度愈高，关联规则的存在性愈高。

3.2.4 人工神经网络的运行状态预报

在基于历史数据和实时大数据的基础上，对配电网的运行状况进行预测，预测了工程项目的可行性指数。按照在长时间的运转中，所遗留下来的运转状况指标，求出配电网的工作状况指数，鉴于预测的复杂性，在现有条件下，很难建立一个精确的环境因素和环境指数之间的解析模型［4］。为此本文运用人工神经网络来对系统运行状态进行预报，在图2中显示了该流程图。

图2 基于人工神经网络的预测流程

4 结束语

本文以多功能集成型物联网开关为核心，以提高终端配电网的运营和管理水平为目的，构建基于多功能集成型物联网开关的配电网智能运营体系，通过融合实时监测和智能算法，实现对终端配电网的智能化监控和最优运行，增强其运营的针对性，提高其工作效率，保障其安全性和稳定性。