
国网上海市电力公司青浦供电公司、上海尤比酷电气有限公司的研究人员沈晓峰、徐爱蓉、曹基南、张卫红、胡大良,在2020年第9期《电气技术》杂志上撰文,针对10kV箱式变电站运检管理需求,基于物联网架构设计并研发了一套箱式变电站智能监测系统。
箱变综合状态感知设备、边缘计算网关设备完成多维度运行参数采集和就地分析计算,并通过窄带物联网网络上送数据到物联网数据采集平台。平台应用软件实现了箱变运行状态实时在线监测、故障预警和运行评价。通过工程实践验证了系统功能。
0kV箱式变电站是配电系统中的重要设备,承担用户侧降压和电力分配工作。箱式变电站的运行可靠性直接关系到终端用户的用电是否能得到安全保障。长久以来,电网公司配电自动化建设侧重于配网主网架的安全运行和故障处理,用户侧箱式变电站安全运行管控缺乏足够的技术手段。由于箱变设备数量多,部署地理位置分散,传统的光纤通信网络覆盖困难,导致难以大范围实现箱变自动化监测。
箱变运行状态包括以下内容:1)高低压进出线回路基本电气参数,如电流、电压、功率、电量等;2)电能质量参数,如谐波、三相平衡度、电压暂升、电压暂降、异常波动等;3)高低压电缆温度;4)低压出线回路剩余电流;5)箱变接地电阻;6)高压柜局部放电参数;7)箱变环境参数,如开关门状态、环境温湿度、烟感、渗水状况等。
实际运行中,运检部门迫切需要实时监测箱式变电站运行工况,及时发现设备异常状态,快速抢修,消除安全缺陷,防患于未然。
国内学者提出多种箱变智能监测装置设计方案,基本技术路线是采用集中式数据采集设计方案,不便于功能扩展和信息集成。在设备状态诊断方面,以分类和预测为主的机器学习技术成为主要研究方向。随着物联网技术的飞速发展,支持物联网通信和边缘计算能力的数据采集系统逐步得到推广应用。2019年国家电网公司提出电力物联网概念,大力发展物联技术应用于生产实践。
系统由感知层、网络层、平台层和应用层组成,具备典型的物联网架构特征。其中,感知层包括箱变综合状态感知设备和边缘计算网关设备;通信网络支持窄带物联网(narrow band internet of things, NB-IoT);平台层实现物联网数据采集;应用层实现运行监测和分析应用功能。
在箱变内安装综合状态感知设备。综合状态感知设备由传感器和采集器构成,各采集器通过就地物联网通信网络与边缘计算网关通信。