摘要：在农村台区的智能化改造中，通过电力物联网技术丰富台区底层数据采集内容，大量采用无源、无线的传感器设备，形成即插即用的数据采集方式。应用物联网技术改造后的传统低压配电箱，成为台区智能化的控制中心和系统平台。它具备电气设备运行状态全监视、设备功能模块化、检修维护方便化、信息传输远程化的特点，是新一代的智能化台区控制中心，完全有别于传统的配电开关设备。
关键词：电力物联网；智能台区；无线传感器；
在大力发展低碳经济的今天，智能电网的建设更是迫在眉睫。要实现智能电网的建设必须在线监测电网各个环节的运行参数，实时掌控重要信息。而物联网技术作为智能信息的感知末梢，可作为智能电网建设的关键技术。因此，探究物联网技术在智能电网建设中的应用情况极具指导意义。
一、电力物联网技术
电力物联网构建的操作模型，可以很好的刻画系统元件的异步并发动作，并获得了大量的应用。配电网出现故障后，保护装置和网络元件会产生变化，这种变化可作为一个离散事件来看待，可以利用电力物联网中“变迁”的触发来实现。该种诊断方法的难点在于怎样才能构建一个相对合理的电力物联网，使其具有合理的结构和严谨的推理逻辑。基于电力物联网的配电网故障诊断模型尚未解决的问题有：（1）容错性较差；（2）配电网结构相对复杂时，无法使用基于电力物联网的故障诊断方法；（3）当配电网拓扑结构的发生变化时，该种方法无法做出准确判断。专家们为了解决上述问题也做出了诸多研究，并构建了配电网故障发生时基于电力物联网络的数学模型，以输电设备为每一个小的单元，并求解了故障诊断结果。建立了基于母线的电力物联网络工作模型，通过输入故障的实际数据，分析了变电站故障诊断中的具体特征，进行了仿真分析，证明了该方案有效性。建立后的电力物联网，具备了实时性良好、诊断效率高、运算简单、准确性较高、容错性高等优点，该网络中，融合了编码原理和冗余嵌入，提高了电网故障诊断的结果的可靠性，并将FT融合进电力物联网中，提出了一种基于模糊推理的电力物联网模型。针对多重故障与大型电网故障诊断难以适用的缺点，建立了改进的基于电力物联网的诊断模型。但是基于电力物联网络建立的故障诊断模型，其建模耗时多、容错性较差、适应性较差无法应对拓扑结构改变的缺点仍需改进。
二、基于电力物联网技术的农村智能台区建设
1.主要技术内容及基本原理。SFCK-200型智能台区在线监控系统主要用于电网从10kV线路、配电变压器到用户的供电区域，通过对线路状态、变压器运行状态、低压馈电状态及环境状态的在线监测，智能电能表、剩余电流动作保护器、等运行信息进行采集和用户用电信息进行收集，完成10kV线路故障指示、监视配电变压器运行、计量总表监测、变压器防盗、JP柜状态监测及电容投切、剩余电流动作保护器监测、环境温湿度监测等功能，并通过通信、信息等技术手段，实现配电台区供用电的综合监控、管理与双向互动功能，并具有“信息化、自动化、互动化”的智能化特征。通过最新物联网技术和传感器技术对配电变压器进行状态监视、防控和对农网智能配电网故障在线监测的新型配变安全监控装置。传统配变终端都采取集中式数据采集方式，受终端本体体积的限制，一般只能接入变压器低压侧主回路三相电压、三相电流，2路RS485和有限的几个开关量输入和输出。监测范围有限，监测手段均采用单一的有线通信。而且接线一旦增加，给配变侧变压器带来很大的安全隐患。本项目中SFCK-200终端采用433短距离无线技术构成了多功能的当地数据采集网络，433MHz短距离无线在空旷可视距离可达到2公里。软件上采取组网和路由功能，以达到稳定可靠通信的目的。其中：（1）终端接入433MHz无线位移传感器，实现无线防盗。位移传感器采用一次性锂电池供电，传感器体积小，内置强磁铁，吸附式安装在变压器壳体上。在当变压器产生较大幅度移动时，无线移位传感器发送移位信息至终端。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆终端接收到移位数据后，自动判断移位数据是否达到报警条件。（2）终端接入433MHz无线温度传感器，实现无线测温。温度传感器采用一次性锂电池供电，低功耗运行，保证使用寿命。无线温度传感器采用表带式，直接绑在测温点处。测量变压器和电气接头的运行温度，实现对变压器整体运行的状态监视。（3）终端接入无线故障指示器，对故障指示器进行管理，通过GPRS或者GSM转发无线故障指示器的故障信息，实现智能配电网故障在线监测。
2.关键技术。方案首次将无线传感器应用于低压配电台区的10kV线路故障监测、变压器状态监测，解决无线传感器的低功耗问题和抗电磁干扰能力问题，从而实现物联网技术在台区智能化上的应用；解决低成本防盗传感器在配变台区应用，通过智能位移传感器监视变压器位置的变化，从而实现变压器防盗、防灾等功能。实现利用低压配变终端对高压线路故障的检测和对高压线路故障指示器的管理，实现用配电一体化。本方案采用手拉手接力传递方式，首次将低功耗无线扩频技术应用在10kV线路故障指示器上，解决了以前采用GPRS技术的硬件成本高维护成本高的问题。实现智能配电控制箱的智能化、一体化设计，运行新型漏电保护开关、智能电容器组等新产品，实现一次设备的智能化。
三、电力物联网技术的农村智能电网系统优势
1.改善电力品质及可靠度。电力物联网技术可灵活的选择其种类和容量，并与其设备仪器结合应用，分散连接于配电网络上的任何一点。再生能源住宅发电系统示该电力物联网技术可以降低系统成本、提高系统稳定度，进而改善电力品质。装在用户端附近的分布式物联网能源，可以有效降低负载尖峰用电，并减少传统系统的线路拥堵，来自负载端的电源供应将更有助于维持系统的稳定并提高可靠度。
2.减少环境污染。能源问题和气候变化是21世纪的一个重大挑战，全世界必须共同面对。随着科技的发展，用电量增加，污染加重，气候反常，灾难不断发生，同时社会环保意识也日益高涨。为解决能源短缺和环境问题，许多国家开始积极发展再生能源，其已成为现代电力的重要发展方向。传统电力系统中，电力主要是由大型火力发电厂产生，必须经由长距离的输电线传输到用户端。随着化石燃料蕴藏量逐渐变少、价格提升和大众对核能发电的不信任，许多国家开始积极发展替代的再生能源，将太阳光、风力、水力、地热等转换成可利用的电能。这些能源主要由自然环境中取得，因此大幅降低火力发电所造成的污染。目前所用的一些传统化石燃料能源，如石油、煤等，不仅会造成环境污染，并且都会有消耗殆尽之时。
3.对重合闸影响。重合闸可解决配网80%～90%的瞬时故障，对减少电网维护工作量、提高系统供电可靠性有着相当重要的作用。在传统配网网络结构下，开关重合恢复故障线路不会对系统造成冲击和破坏，但当分布式电源接入配电网：（1）线路跳闸后，由于分布式电源作用，故障点并没有消除。重合开关可能引起故障电流跃变，造成故障点电弧重燃、绝缘击穿，事故扩大。（2）孤岛系统保护如不能与电网同步，非同期重合闸引起巨大冲击电压或电流，会造成线路保护误动作。
4.解决偏远地区负载需求。对于一些距离城市或大型发电厂较远的区域而言，要将电力输送到偏远的地区，不仅成本会相对提高，对于电力品质与供电系统的稳定度、可靠度也是一种威胁。如果能就近在这些区域发展分布式物联网发电系统以供当地独立负载使用，可大幅降低成本。
结语
总之，建设智能化台区就是要解决智能台区的设备运行状态监视、设备故障提前预警、台区自动化控制设备的一体化、一次设备的小型化。实现用电自动化和配电自动化的一体建设，提高新型农村城镇电网智能化水平和普及程度。
参考文献：
[1]张祥珍，面向智能电网的物联网技术及其应用．2017.
[2]孙中渝，浅谈基于电力物联网技术的农村智能台区建设.2017.
论文作者:任建国
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/27
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