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电力物联网大势所趋,映翰通或成重要“先行者”?

木马童年 2020-4-27 16:25 137 0

随着物联网、人工智能等技术的不断发展,电网智能化成为大势所趋,在电力监测领域或引发一场巨大变革。而以智能化配电网线路状态监测系统深耕近十年的映翰通无疑在该领域具有丰富的经验。 要问现代社会人们最怕什么 ...

随着物联网、人工智能等技术的不断发展,电网智能化成为大势所趋,在电力监测领域或引发一场巨大变革。而以智能化配电网线路状态监测系统深耕近十年的映翰通无疑在该领域具有丰富的经验。

要问现代社会人们最怕什么?恐怕非“停电”莫属!没有电,工厂里轰鸣的机器一个个都成了动弹不得的“哑巴”;办公室里高速运转的电脑一台台都成了愚笨至极的“傻瓜”;人们闲暇时更是没法吹着空调追着剧,手里剥着小龙虾……

2012 年 4 月,深圳市主城区以及罗湖、福田、龙岗等地就曾罕见地遭遇了两个小时左右的停电。这是深圳至少十年来最大范围的停电,事故相当严重。受此次断电影响,深圳城区道路红绿灯瘫痪,交通混乱;广深和谐号暂停运行近一个小时,D7009 次等 19 辆列车出现 3-70 分钟晚点,火车站内旅客躁动不安;一些市民被困电梯,很多小区陷入黑暗。

据专业人士透露,深圳市此次停电事件社会影响大,可见电网稳定运行的重要性。电网包括输电网和配电网,因为历史原因,中国配电网建设相对薄弱,随着用电负荷不断加大,故障几率也不断增加,人们日常遭遇的停电大部分都是由于配电网故障所引起。

配电网线路结构复杂,分支众多,一旦发生故障,特别是小电流接地故障,通常只能先通过变电站试拉闸确定故障出线,再通过对故障线路分段试拉确定故障区段,最后通过人工巡线查找线路故障发生的具体位置。这一过程费时费力,如果遇到线路穿山越岭、交通不便,单纯依靠人工巡线不仅强度大、成本高、效率低,而且难以应对各种突发事故。

因此,如何降低故障率、缩短停电时间、增强电网可靠性成为配电网现阶段重要的发展方向。随着物联网、人工智能等技术的不断发展,电网智能化成为大势所趋,在电力监测领域或引发一场巨大变革。而以智能化配电网线路状态监测系统深耕近十年的映翰通无疑在该领域具有丰富的经验。

电力物联网大势所趋,映翰通或成重要“先行者”?

物联网技术或成电力监测领域核心解决方案

与其他工业项目相比,电力系统更加复杂且庞大。

以配电网为例,配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能,通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给居民小区、工厂、医院、商业楼等地的电力网。配电网的电压等级多,网络结构相当复杂。其中,一般将电压等级 10-35kV(我国主要为 10kV)的配电网称为中压配电网。中压配电网的规模庞大、网架结构复杂,接地故障、复杂故障多发,是制约供电可靠性提升的重要因素之一。

国内中压配电网普遍采用中性点小电流接地方式(称为小电流接地系统),该方式允许在接地故障发生后带故障运行,无需立即停电,因此供电可靠性较好。但是,小电流接地系统也存在复杂故障多发、故障定位困难等问题。特别是中压架空线路,故障发生频率较高,各种复杂故障占总故障比例可高达 80%以上,其中单相接地故障占比很高。

在中学物理中我们学过,三相电发生单相接地故障时,线路中会产生零序电流。因此,测量零序电流也就成为排查线路故障的重要方法。但是,小电流接地系统发生单相接地故障时,零序电流的故障信号具有频率高、幅值微弱、持续时间短等特点,导致难以精确检测和测量,特别是架空线路中更是难以实施零序电流的测量,这些技术困难导致小电流接地系统单相接地故障检测和定位问题长期得不到解决,被公认为行业难题。

正是由于这些问题的存在,随着电网规模的日益扩大,我们亟须找到一种能够准确进行故障诊断、事故后数据分析、保护动作行为评价等功能完善的电网故障信息综合分析系统,这也就催生了故障录波的产生。

理论分析表明,当接地故障发生时,故障线路的故障点前后暂态录波信号的幅值、极性、形状均存在显著差异。因此,我们可以通过相电压变化等方式触发故障录波,并通过分析故障发生时刻故障点前后波形的差异,来确定故障线路及位置。

我们可以发现,在故障录波系统的整个运行过程中,一定少不了传感器、物联网、大数据等技术的支持。而随着这些技术的不断发展,这一系统也有望变得更智能、更高效。

事实确是如此,作为国内较早自主研发制造物联网通信设备产品企业之一,映翰通于 2011 年率先开始研究将暂态录波技术应用于配网监测领域,如今已形成一套完善的智能化配电网线路状态监测系统。

电力物联网大势所趋,映翰通或成重要“先行者”?

映翰通智能配电网线路状态监测系统解析

2012 年,映翰通推出第一代基于暂态录波技术的智能配电网线路状态监测系统。该系统包括安装在线路上的采集单元、安装在杆塔或线路上的汇集单元,以及部署于云端或集成在配电自动化主站中的大数据智能分析平台等三部分。整个系统能够提供故障检测与定位、线路工况识别、故障类型分析、供电质量监测、故障预测及分析、电网运维数据支撑等众多功能。

以故障检测与定位过程为例,其整个系统的工作原理如下:

“端”侧实现故障检测。通过将故障指示器安装至配电线路的各个角落,从而能够实时采集线路电流、对地电场等信息,并能通过内置的工况分类算法实现对线路扰动、异常、故障的识别,然后根据工况类别来差异化处理。

“云”侧实现故障定位。通过将 AI 技术主要应用于平台端的智能大数据综合分析系统,实现线路故障区段精准定位、线路工况识别、线路故障分类以及未来将要实现的故障预测等。最终,平台还会把故障定位结果以短信和手机 APP 消息推送的方式发送给线路运检人员,帮助他们快速查找到故障点。

    与传统人工模式相比,智能配电网线路状态监测系统通过在配电网线路布满传感结点,能够快速有效获取电流、场强、温度等信息并及时上传系统,之后再利用 AI 及大数据综合分析技术,实时掌握线路状态,不仅能够大幅缩短巡线时间、降低巡线劳动强度,还有效解决了结构性缺员矛盾、变粗放型模式为精益性管理模式,更可对可能出现的停电事故进行预警,有效预测线路缺陷和隐患,更好保障电网“健康高效”运行。

    作为领先的智能配电网线路状态监测系统可谓亮点多多。首先,该系统高精度时间同步传感器性能优异,能够实时可靠的获得高精度、高质量的线路状态信息;其次,基于多年来积累的海量数据,该系统利用神经网络技术训练的小电流接地故障识别模型准确率高。

    电力物联网大势所趋,映翰通或成重要“先行者”?

    映翰通最初的目的是想结合传感器、无线通信等技术,尝试用物联网的思维解决小电流接地系统故障难题。经过多年的不断发展,如今的智能配电网线路状态监测系统已经发展至第三代,不但解决了配电网故障定位问题,还实现了配电网的主动运维以及规模化应用。

    毫无疑问,该系统正成为电力系统应用物联网技术实现智能化的重要案例,其实用价值也获得电网公司的认可,并于 2016 年形成了该产品的技术规范沿用至今。截至目前,在全国已有数万套该系统装置正在运行。

    众所周知,电力物联网也是近年来电力领域应用物联网技术的关键举措,二者之间也在不约而同形成协同效应。

    未来,当各种高性能传感器应用于电力系统各个环节,运行人员将能够实时掌握电网运行数据,与 AI 技术深度融合,电网将变得更高效、更智慧。当然,映翰通也并非止步于此,其在电力领域还有更多尝试与助力。

    如今,在电力行业中,映翰通已经在发电、输变电、配电和用电的全产业链环节,满足智能电网业务需求,除智能配电网线路状态监测系统外,映翰通工业无线路由器、工业交换机、工业无线数据终端,边缘计算网关等通信产品广泛应用于光伏发电、风电、输电线监测、配网自动化、智能表计、新能源充电桩等行业。如嵌入了电网专用加密芯片的工业无线数据终端就广泛应用于配电自动化终端中,为电力主站与现场设备之间的双向数据交互和控制提供了安全可靠的无线通道。

    电力物联网大势所趋,映翰通或成重要“先行者”?

    结语

    当然,物联网技术在未来还将越来越深层次地为传统电网赋能,逐渐应用于电力系统的各个环节,不断提升电网的感知能力、互动水平和运行效率。

    早在 2016 年,国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部就曾联合印发《推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》和《中国制造 2025- 能源装备实施方案》,指出在网络建设方面,以智能电网为基础,与热力管网、天然气管网、交通网络等多种类型网络互联互通协同控制;将智能制造和智能运维贯穿至煤、电、油、气、核电、新能源、燃料电池、储能装备、电网等 15 个领域。而美国电科院更早于 2012 年就启动了智能电网大数据研究项目,研究在输配电上的大数据应用。

    可以预见,在未来的相当长一段时间,智能化改造将成为一项非常重要的基础建设,而处于风口之上的物联网企业也将为电力行业带来不可估量的价值。

物联网 人工智能 智能化 物联网技术 解决方案 数据分析
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