滨江泛在电力物联网建设方案V1.0.doc

滨江泛在物联网示范区建设方案1. 方案背景1.1 国家电网公司泛在电力物联网战略目标2019年国家电网公司“两会”做出全面推进“三型两网”建设，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业的战略部署，文件中明确建设世界一流能源互联网企业，重点建设运营好 “坚强智能电网”和“泛在电力物联网”，推动电网与互联网深度融合。建设泛在电力物联网为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟了一条新路，同时也可以充分发挥电网独特优势，开拓数字经济这一巨大蓝海市场。建设泛在电力物联网是落实“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。1.2 滨江低压配电网现状随着电动汽车、分布式能源、微电网、储能装置等设施大量接入，以及电力市场开放和各种用电需求的出现，对低压配电网的安全性、经济性、适应性提出更高要求。相较于中压配电网，低压配电网一直缺乏有效的运行管控手段，随着管理需求的不断增加，安装的监测设备越来越多，由于各类监测设备硬件独立、软件固化，扩展性、灵活性较差，导致每增加一项业务需求，均需安装一类设备，造成设备分散化、采集重复化、管控复杂化，对设备运维、通信通道、综合分析、建设成本带来较大压力。需以低成本的方式快速实现功能改造与业务调整，适应能源互联网的快速发展。配电台区建设现状及面临的挑战:配电台区二次设备分散、功能单一、重复装设；维护工作量 大、运行维护成本高； 信息化、自动化程度低、人机互动化低；故障判定、供电可靠性方面无法做到准确精细管理；负荷平衡、电能质量和电压合格率方面严重缺乏数据支持；三相不平衡严重，台区线损高；故障定位困难，增加故障抢修排查的难度。2. 滨江泛在电力物联网建设目标(1) 全区域设备清单梳理完成全区域线路、开关站、台区、低压用户台账信息整理。(2) 台区用电数据全采集完成配变终端的安装、台区负荷、低压用户监控（电表、电能质量）。(3) 低压配电线路的拓扑完成低压配电线路的正确拓扑，户变关系自动识别、用户特性分析。(4) 低压故障定位完成低压线路设备改造，满足故障停电到户，故障快速识别定位，故障主动抢修，提高供电可靠性和服务能力。(5) 分布式能源监测，智能充电桩建设完成台区分布式能源实时在线监测数据接入，完成智能充电桩系统建设，指引电动车有序充电，各充电桩负载综合控制等。(6) 线损计算完成线损精益化分析，分级、分层进行线损分析(7) 设备状态监测包含危险气体监测，温湿度监测、门禁系统数据、配电站房局放数据监测、噪音监测及电缆在线监测数据接入。(8) RFID电子信息标签安装电缆、电缆井、环网柜、变压器等完成RFID的安装。(9) 移动APP开发完成标准化作业应用系统的开发，完成巡视管理系统的开发。(10) 能耗负荷地图开发通过台区用能热力图，为电网公司提供电力规划、政府规划建议。3. 总体方案3.1 配电物联网整体架构采用多维分析与可视化技术或配电台区信息化智能分析技术的智能台区主站系统，采用模块化、即插即用、集成化技术的智能配变终端、用电信息采集终端、智能电能表等。通过台区-配变-用户用电信息的采集和监控、低压配电网统计分析、经济运行分析、电能质量治理、分布式电源接入、互动化管理、资产管理等应用分析及综合智能化管理功能。3.2 基于物联网架构的智能配变终端简介智能配变终端TTU作为泛在电力物联网的核心终端单元，经过多年不断的技术改进，智能配变终端（TTU）的基本功能主要包括配变监测、用电信息监测、直流量采集、遥信量采集、微功率无线采集、事件/故障告警、参数查设、数据记录及统计、智能电容器数据采集、剩余电流动作保护器监测、安全防护、对时等；同时，还可根据实施区域电网实际状况和网架特点，扩展遥控、智能充电桩信息采集、分布式电源信息采集、三相不平衡调节、变压器状态监测等其他应用功能。智能配变终端的主要路线为实现“硬件平台化、软件APP化”。3.3 低压配电网拓扑识别(1) 基于宽带载波技术识别台区户-变关系(2) 基于小电流脉冲信号识别台区分层分级拓扑关系主站通过智能配变终端上送的低压拓扑文件，按台区-分线-表箱层级结构解析并统计实际设备数。同时主站将PMS2.0图模同步导入的数据与低压拓扑文件解析的数据进行比对校验，发起并支撑PMS2.0的低压台账数据修正工作。3.4 低压故障主动抢修低压网架各分支线及重要节点：低压出线、分支箱、表箱、充电桩、无功补偿装置、智能换相开关等；低压侧设备通信方式：HPLC、RS485、微功率无线等低压侧主要采集信息：电流、电压、功率、电量、停电事件、故障事件。(1) 低压侧监测手段1) 低压馈线监测在低压馈线出加装馈线监测模块，监测模块采用高性能单片机技术与物联网通信术，通过对馈线端电流、电压、有功、无功、和电量等数据的采集，能快速确定低压故障信息和故障原因。2) 低压智能电表和智能开关加装智能表用于统计用户端电量、事件、工况、电能质量、费控等实时和统计数据，为深化应用、数据分析、线损精细化统计等功能提供数据支撑。低压智能开关安装在各表箱总开的出线处，用于监测各用户线路的负荷、电流、电压，通过物联网无线通信技术将监测数据和开关遥信状态上传至智能配变终端，为线路故障精确定位到户提供可靠数据支撑。(2) 故障研判及定位基于实时上报的电表停复电信息和线路故障信息，实现台区低压故障实时自动研判，并将研判结果以主动抢修工单的形式推送至抢修人员，实现低压故障的主动抢修，缩短故障抢修时间和停电时长。智能配变终端综合用户停电信息、配电低压出线和分支故障信息，实现低压故障的主动感知和定位。主站根据终端上送故障文件，结合中压相关信息，进一步确认故障事件，并上送供电服务指挥系统。3.5 电能质量治理(1) 无功治理基于物联网通信技术的应用，配变终端实时采集无功补偿装置的运行状态和运行数据，结合装置电源侧电流、负载侧电流、末端电压等数据对电能质量进行评估和预测，并形成控制决策。(2) 三相负载不平衡治理换相开关三相不平衡控制通过采集台区三相电流、负载率，以及换相开关处三相电压、负荷电流等数据，制定三相不平衡控制策略，控制负荷换相开关进行换相，实现台区各分支线三相功率平衡。3.6 线损精益化分析通过馈线侧和表箱侧的低压监测单元，分别获取表箱侧和馈线侧的电能量数据，智能配变终端计量台区总电能量数据，并抄读整个台区内各末端智能电表的数据。低压分路、分段线损分析APP对总表数据、低压开关数据、用户电能表数据进行汇总对比分析，分级、分层进行线损分析和管理便于查找线损点和窃电点。3.7 分布式光伏并网监测光伏分布式接入配电网会带来特有计划外孤岛运行问题，会威胁线路维修人员的安全，造成与孤岛地区相连的用户供电质量受影响（频率和电压偏出正常运行范围）；孤岛电网与主电网非同步重合闸造成操作过电压，单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电。智能配变终端监测光伏发电量情况、光伏逆变器输出的电能质量、监测电力孤岛的产生、光伏系统各类告警事件的记录和上传；其主要的采集信息有，并网电压值、并网电流值、频率、功率因素、谐波含量、发电功率、发电量等。当系统发生严重电能质量问题或电力孤岛时，智能配变终端主动下发命令切除并网状态，保证电网运行的安全。对于经常发生电能质量问题的光伏用户，系统应提示用户进行治理并闭锁用户的并网功能，治理达标后方可允许并网。3.8 充电桩智能管理(1) 负荷预测通过充电桩历史负荷数据、环境信息、节假日信息建立负荷温度模型，结合气象信息和日负荷特性生产预测结果。(2) 有序充电管理提供区域内充电桩分布情况和在充情况，引导用户到可充电区域进行充电避免出现用于排队现象，用户充电前进行“提车时间”，“拟充电量”设定。(3) 充电桩负荷管理当台区负载率超过75%时，智能配变终端启动紧急控制策略，计算充电桩输出功率限值，使配变负载率下降至70%以下，在台区实时负载率超过90%时，停止充电桩的功率输出。在区域电网、10KV线路或变电站主变发生过载或者其他紧急情况下，由主站批量下发功率限值命令，调节充电桩输出功率。3.9 设备状态监测数据分析智能配变终端通过对危险气体监测检测数据、温湿度监测数据、局放监测数据、噪音监测数据、电缆温度监测数据等台区设备监测数据的接入，分析设备存在的安全隐患，并对存在的隐患提供告警信息，并上传至主站系统，主站系统根据告警信息情况生成派工单并推送至维护人员，实现设备运行隐患的及时排除。3.10 智能移动作业APP3.10.1 标准化作业应用系统(1) 本系统在传统的电力巡检移动具备的巡检、缺陷、隐患、开票等功能的基础上，通过引入垂直搜索、位置服务、行为分析等多种技术，简化电力业务办理，提供主动交互服务，实现对支撑现场作业标准化、全过程管控化的电网信息搜索和移动作业应用，相比传统引用具备高自动化，规划法和闭环管理的优点。(2) 现场作业全过程管控(3) 生产管理系统生成巡视、检修、抢修等工作事项后，推送移动作业系统，进入用户的待办工作事项： 按时间、重要程度排列工作事务，自动到时提醒。 事务详细信息查看，事务处理。 事务在线协作、讨论(4) 实时获取用户当前所在位置，根据所执行的任务提示周边设备和可执行的操作： 基于GPS或基站实时定位。 基于电力知识图谱显示业务关联设备。 过滤显示可执行操作，减少菜单选择的繁琐。设备状态推荐操作周边设备3.10.2 巡视管理系统配电网巡视分为定期巡视、故障巡视、特殊巡视、夜间巡视、监察巡视，巡视范围包括配电网设备本体、防护区、线路通道及其附属设施等。对不同的设备分别制定巡视周期，并可根据巡视周期生成巡视计划，或制定特殊巡视计划。巡视工作安排由班组执行，同时需要带标准作业指导书或巡视标准作业卡，巡视人员在在巡视过程中发现缺陷时，进行缺陷记录录入，完成巡视后，将巡视记录进行登记。使用移动终端协助一线工作人员完成各专业巡视工作，在巡视过程中显示巡视作业卡及巡视标准，记录巡视内容，同时可通过国网GIS地图绘制接口，在移动终端上绘制地图和作业过程数据，具体过程包括：1、巡视周期维护运检工区专工负责组织制定巡视周期。2、巡视计划制定运检工区专工制定巡视计划。3、标准化作业文本编制在准备巡视前由运行班组编制巡视标准化作业文本。4、根据作业文本现场巡视运行人根据巡视作业卡进行巡视，为加强作业现场工作安全管理，杜绝现场工作的随意性，需加强巡视到位率的检测，配电专业通过终端GPS定位获取作业人员当前位置，进入巡视目标一定范围自动完成到位确认。5、巡视记录登记通过移动终端按班组查看巡视计划任务，并下载选定的巡视标准化作业文本，查看巡视作业卡及巡视内容。通过移动终端查询指定设备的详细台账信息、历史缺陷信息等，并通过关键检测数据的历史变化情况协助判定异常。，巡视中发现的缺陷进入缺陷处理流程。配电巡视管理流程图3.11 能耗负荷地图展示系统根据台区内各表计所采集的能耗信息结合用户分布地图信息进行拓扑着色，实时展示台区内各区域的用能情况。系统可按时、峰、谷、天、月、季度、年等查询台区内的能耗负荷热力图。4. 预期成效1) 广泛互联：对各类电源负荷的精准控制，支持综合能源服务。2) 优