电力物联网在智能配电网状态监测中的应用研究

满振梅

（南京九维测控科技有限公司）

0 引言

电力物联网是指利用物联网技术与电力系统相结合，实现对电力设备、用电环境以及电力系统状态的监测、控制和管理。随着能源行业的发展和智能化水平的提高，电力物联网在智能配电网状态监测中的应用日益增长。智能配电网是一种基于先进传感器、通信和数据分析技术的电力系统，它能够实现实时监测、数据分析和远程控制等功能。通过将各类电力设备与物联网进行连接，智能配电网可以实时获取电力系统的工作状态、负荷变化和能源消耗情况，从而帮助电力企业更好地管理和运营配电系统。

近年来，随着智能电网的建设和大规模智能仪表的部署，电力物联网在智能配电网状态监测中扮演着越来越重要的角色。首先，电力物联网可以实时监测配电设备的工作状态，包括开关、线路和变压器等，以及电能计量和电流电压质量等指标。通过这些数据的采集和分析，电力企业可以快速了解设备的健康状况，及时发现故障并采取相应措施，保障供电的可靠性和稳定性。其次，电力物联网可以帮助实时监测配电系统的负荷变化和能源消耗情况。通过智能仪表和传感器的数据采集，电力企业可以了解用户的用电需求和能源消耗情况，并根据需求进行合理的调度和管理。这不仅有助于优化配电系统的能源利用效率，减少供需的不平衡，还可以为用户提供更加智能和便捷的用电服务。最后，电力物联网在智能配电网状态监测中还可以与大数据、人工智能等技术相结合，实现对数据的深度分析和智能决策。通过对历史数据和实时数据的分析，可以挖掘出潜在的问题和优化方案，进一步提高配电系统的安全性和经济性。

通过运用物联网技术，可以实现对电力设备、用电环境以及电力系统状态的实时监测和管理，为电力企业的运营和用户的用电体验提供更为可靠、高效和智能的解决方案。

1 智能配电网

智能配电网是一种基于先进的技术和全面数字化的系统，旨在更高效地管理和分配电能资源。它通过集成物联网、人工智能、大数据分析和自动化控制等技术，实现电力系统的智能化和自适应性。

智能配电网能够实时监测电力网络各个节点的电能流动情况和负载变化，使得能源供给与需求之间保持平衡，并及时调整电力分配。通过智能传感器和智能计量设备，智能配电网可以精确测量电力消耗和负荷信息，从而提供准确的电能定价和用电统计数据。此外，智能配电网还可以有效检测并快速定位电力故障，实现在最短时间内进行修复和恢复供电。具体智能配电网特征情况见下表1所示。

表1 智能配电网基本特征

智能配电网的应用范围广泛，不仅可以应对城市和工业领域日益增长的用电需求，还可以为新能源接入和电动汽车充电等提供可靠的电力支持。通过智能配电网，能源管理者可以实时监测并优化电网运行状态，提高供电的可靠性和利用率，减少能源损耗和环境污染。

2 电力物联网体系架构

电力物联网体系架构是指将物联网技术应用于电力系统中，用于实现对电力设备、用电环境和电力系统状态的监测、控制和管理的系统框架。其主要包括感知、网络层、平台层以及应用层等四个部分，具体见图1所示。

图1 电力物联网分层体系架构

感知层是整个体系架构的基础，负责将电力设备和用电环境的相关信息转换成数字信号并采集。这些节点可以包括温度传感器、湿度传感器、电流传感器、电压传感器等，用于获取实时的设备状态和环境数据。

网络通信层是连接各个传感器节点以及传输数据的关键环节。通过物联网技术，可以建立无线传感器网络或者有线网络，将传感器节点的数据传输到数据处理与分析层。网络通信层还可以实现节点之间的通信和协调，保证数据的可靠传输。

平台层是对传感器数据进行处理和分析的核心部分。在这一层，可以利用大数据技术对海量的数据进行存储、清洗和处理，提取有价值的信息和知识。同时，可以借助人工智能和机器学习算法对数据进行分析和预测，以实现对电力设备和系统状态的智能监测和诊断。

应用层是根据数据处理与分析的结果，提供相应的应用和服务。这包括电力设备故障诊断与预警、负荷调度与优化、能源管理与节约等方面。通过对数据的深度分析和智能决策，可以实现对电力系统的快速响应和优化控制。

通过各层级间的相互协作能够实现对电力设备、用电环境和电力系统状态的实时监测和管理，为电力企业的运营和用户的用电体验提供更为可靠、高效和智能的解决方案。随着物联网技术的不断发展和应用，电力物联网体系架构也将不断完善，为未来电力系统的智能化和数字化提供强有力的支撑。

3 电力物联网技术作用

（1）实时数据监测和管理：通过电力物联网技术，可以实时监测电力系统的各个环节，包括电力生产、输送、配送等。可以快速发现故障、异常情况，并及时进行处理和管理。

（2）节能和优化使用：电力物联网技术可以帮助电力系统进行能源管理和节能优化，通过采集大量的数据并进行分析，找出能耗高、效率低的环节，并提供相应的解决方案，用电更加经济高效。

（3）预测和预警系统：通过电力物联网技术，可以建立一个完善的预测和预警系统，对电力系统运行状态进行全面监测和分析，提前预测可能的故障和问题，并提供相应的预警措施，以避免事故的发生。

（4）负荷平衡和优化调度：电力物联网技术可以对电力系统的负荷进行动态平衡和优化调度，根据实时数据和需求预测，对电力的供应进行合理分配，确保电力系统的平稳运行和供应可靠性。

（5）设备管理和维护：通过电力物联网技术，可以实现对电力设备的远程管理和监控，包括设备状态、运行状况、维护需求等。可以提前发现设备故障和异常情况，并进行及时的维修和保养，延长设备寿命，提高设备运行效率。

电力物联网技术能够提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性，实现对电力系统的全面监控和管理，优化能源使用和供应，提高电力系统的运行效率和整体效益。

4 基于电力物联网的配电网智能状态监测系统设计

当前，配网结构复杂，存在配电网自动化水平不足的问题，这导致了配网故障频繁发生并影响了用户供电。为了提高电网企业的服务水平，需要及时获取故障信息，并进行抢修工作。然而，由于某些地区未配备配网自动化设备，配备配网自动化设备的投资规模较大，因此需要开发配电网智能化状态监测平台来解决这一问题。在配电网智能化状态监测平台的设计中，首先通过配电台区数据综合分析判断，实现配电网数据共享功能。通过同步相量数据集中器装置汇集数据，实现对配电网故障区域的快速定位。通过建立分支线断线不接地故障的主要特征库，并使用频繁模式树对结构组织数据进行分析，以实现故障的诊断和定位。通过挖掘出强关联规则，可以进一步确定故障区域，并提供给抢修人员参考。该智能化状态监测平台还通过采集终端上报的配电台区电压等数据，并进行综合分析，实现对配电台区的精细化管理。根据配电台区运行数据的变化，实施对配网运行的监测，并通过数据处理技术，提供停电区域的提示，以实现主动抢修服务。此外，还可以发布抢修信息，提高抢修服务水平。最后，将配电网智能状态监测系统应用于电力公司，并验证其实用性。通过曲线等展示台区配电运行工况、台区配电负荷和三相不平衡率等指标，以及低压网络运行参数平均值的分析，可以对低压网络运行异常状况进行提示告警，为配电台区的运维提供数据支持，并改变以往被动处理配网故障的局面。同时，通过分析台区运行工况，可以准确评估配电台区的状态，为用电客户提供优质的电能质量。

5 结束语

电力物联网在智能配电网状态监测中的应用研究具有重要的意义和潜在价值。通过利用物联网技术与电力系统相结合，实现对电力设备、用电环境以及电力系统状态的监测、控制和管理，可以为电力企业的运营和用户的用电体验提供更为可靠、高效和智能的解决方案。首先，电力物联网可以实时监测配电设备的工作状态，包括开关、线路和变压器等，以及电能计量和电流电压质量等指标。这有助于电力企业快速了解设备的健康状况，及时发现故障并采取相应措施，保障供电的可靠性和稳定性。其次，电力物联网可以帮助实时监测配电系统的负荷变化和能源消耗情况。通过智能仪表和传感器的数据采集，电力企业可以了解用户的用电需求和能源消耗情况，并根据需求进行合理的调度和管理。这有助于优化配电系统的能源利用效率，减少供需的不平衡，为用户提供更加智能和便捷的用电服务。最后，电力物联网在智能配电网状态监测中还可以与大数据、人工智能等技术相结合，实现对数据的深度分析和智能决策。通过对历史数据和实时数据的分析，可以挖掘出潜在的问题和优化方案，进一步提高配电系统的安全性和经济性。通过运用物联网技术，可以实现对电力设备、用电环境以及电力系统状态的实时监测和管理，为电力企业的运营和用户的用电体验提供更为可靠、高效和智能的解决方案。随着能源行业的不断发展和智能化水平的提升，电力物联网在智能配电网中的应用前景将更加广阔，并将为未来的能源供应和能源管理带来巨大的改变和机遇。