基于智能融合配变终端的数字化台区技术应用(转载)

这位大佬写的挺好的，我直接给他转载了，主要是怕他删除了。近些年大家在大肆宣扬边缘物联代理的好处，我觉得智能配变终端才是YYDS。

文章来源：基于智能融合配变终端的数字化台区技术应用 - 知乎 (zhihu.com)

近年来，物联网的边缘计算理念逐渐在配电网融合并开展应用，为解决配电台区问题提供了思路：构建智能配电台区，将其中的智能融合配变终端作为就地数据处理中心，承载高级业务应用，实现对台区运行状态的在线监测、智能分析与决策控制，通过构建数字化台区，研究各项技术应用，为建设新型电力系统起到积极的促进作用。

1、数字化配电台区架构

数字化配电台区在配变侧、低压侧、用户侧分别部署各类低压感知设备，以智能融合配变终端为核心采集配电变压器、低压分支箱、低压电气数据、电能数据等信息的采集监测，再通过智能融合配变终端将台区数据按需分析、计算、整理后上送至配电自动化主站，如图1所示。

1）智能融合配变终端

作为配电台区数据监测及处理的中心，智能融合配变终端采用安全自主可控的国产工业级双核芯片，主控CPU为国产工业级芯片，4核处理器，1.2GHz主频，2GB内存，4GB存储；配置包括 RS485 总线、电力线载波、微功率无线、LTE、FE 电口/光口等通信接口，同时具备交采采集能力，满足配电台区的各种信息接入需求。部署基于轻量化的 Linux 容器技术，支持各类App灵活配置，满足边缘计算的平台需求。

智能配变融合终端采用硬件平台化、功能软件化、软硬件解耦、通信协议自适配设计，满足高性能并发、大容量存储、多采集对象需求，是集配电台区供用电信息采集、各采集终端或电能表数据收集、设备状态监测及通讯组网、就地化分析决策、协同计算等功能于一体的智能化融合终端设备。具备信息采集、物联代理及边缘计算功能，支持配电、营销及新兴业务。外形如图2所示。

2）设备配置

1）配变及低压侧设备

主要包括配变低压侧互感器、本体智能感知元件、低压智能开关、智能监测装置等，监测配电台区电气量、开关量、非电气量等数据，并对低压智能开关进行分合闸控制。

2）低压线路侧设备

主要包括低压故障传感器等，监测低压线路电气量、开关量、非电气量，主动上报低压故障事件及位置，实现对低压配电网络的拓扑动态识别、线损阻抗分析等功能。

3）末端用户侧设备

主要包括低压智能换相开关、低压故障传感器、智能监测装置、智能电能表等，实现对低压用户的运行数据实时采集、停电事件主动上报、低压拓扑信息采集、自动换相负荷调节等功能。

（2）通信系统

远程通信网：远程通信网主要满足物联管理平台与边缘物联代理之间高可靠、低时延、差异化的通信需求。通信方式主要包括光纤、电力无线专网、无线公网等，支持101/104、698.45、376.1、MQTT等协议。

本地通信网：本地通信网主要满足边缘物联代理与采集终端之间的通信需求。通信方式主要包括电力线载波、微功率无线、RS485 通信等，支持Modbus、DL/T 698.45、DL/T 645、Q/GDW 1376.2等协议。

通信接口功能：

a)具备1路无线公网/无线专网远程通信接口，具备双APN通道，支持2/3/4G，并可向5G演进；

b)具备2路以太网口，1路用于主站通信或远程升级，1路用于本地升级维护，接口速率10M/100Mbit/s自适应；

c)具备1路本地通信接口，支持UART、ETH和USB，支持速率115200bps以上，可连接HPLC模块、微功率模块或双模模块；

d)具备4路RS-485，2路RS-232串口，串口速率可选用1200 bps、2400 bps、4800 bps、9600 bps、19200 bps、115200bps；

e)具备1路蓝牙，用于本地运维设备；

f)具备北斗/GPS双模，用于本地地理位置信息采集和对时；

g)具备4路开关量输入接口，可采集变压器档位、断路器位置状态、柜门开合状态、水位、烟感等信号；

h)配备1路电能量脉冲输出接口。

2、数字化配电台区典型应用

（1）台区拓扑识别

台区拓扑识别业务是配电台区的业务基础。配电台区一般为树形结构，大多分为四级，即：低压出线柜、分支箱、配电柜和电能表箱，其中的监测装置和电能表通过有线或无线的方式，将通信地址及自身采集的电压、电流信息发送至智能融合配变终端，以此进行台区拓扑识别如图3所示。

（2）台区变-相-户关系识别

智能融合终端内置线变关系识别模块，在变压器低压出线侧发送低频中压载波信号，在变电站线路首端线变关系分析机（CT/GC）检测载波信号，进行综合比对分析，得出“线- 变”对应关系。如图4所示：

（3）线路阻抗分析

结合智能电能表及用电信息采集技术的应用，台区智能终端可以获得用电数据信息，在台区进行低压配电线路阻抗分析，研判低压配电线路老化，减少系统故障，并可识别窃电嫌疑。

智能融合配变终端通过采集末端监测单元、分支节点监测单元等设备的实时与历史运行数据，计算和分析台区低压各节点的回路阻抗。

（4）三相不平衡治理

在台区单相用户的前端部署智能换相开关设备。智能融合配变终端通过4 G等通信方式采集各智能换相开关安装处的电流、电压信息。结合配变出线端的三相总负荷电流及电压，进行不平衡度的识别及换相开关的投切。

为保证智能换相开关的使用寿命，一般以最小换相次数作为控制策略进行开关的投切。如图5所示：

（5）低压故障研判

智能配变台区的分支箱、用户表箱等位置部署带有后备电源的低压智能监测装置，该装置具备停电检测功能，当智能监测装置监测到用户表、低压漏保等设备停电时，主动将设备停电信息，通过无线（LoRa/载波）的方式实时上传至智能融合配变终端。根据各级监测装置的停电信息，智能融合配变终端对台区故障进行研判、定位故障点，并主动上报停电事件。如图6所示：

通过建设以智能融合配变终端为核心的数字化配电台区，实现台区的运行状态诊断及管控。对设备轻重载、低电压、三相不平衡等问题进行智能诊断、定位。提供台区数据展示。提供配电网线变关系、台户关系等拓扑数据和停电异常事件等运行数据，提供拓扑路径、停电范围等可视化展示服务。对于当前新能源大量接入配电网的背景下，实现对分布式能源间歇性大负荷接入的有序用电管理。

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