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摘要：电力物联网是一种传统电力技术和现今的物联网技术相结合而产生的新型电力网络形态，其核心部分是配电网。文中阐述了基于电力物联网的配电网的典型配置型式，此型式覆盖面广，容易扩展。

关键词： 电力物联网、配电网、分布式能源、智能变电站

1  前言

电力物联网是指利用现代通信技术、人工智能等达成电力系统各环节的互联互通和人机交互的智能服务系统。其状态感知全面、信息处理高效、应用方便灵活。下文列出了配电物联网变电站、线路端、户端的典型配置型式。

2  变电站物联网典型配置型式

主要涵盖变电、储能、充电、分布式电源与数据中心多合一能源站技术，构建一个以感知系统、能源站和智能变电站为主的新型网络。通过物联网的通信技术可以达成系统之间的数据互交，实现变电站的内部联络，以及外部网络和变电站之间的物联，方便光伏发电和风电等新能源并入电网，支持电动汽车、UPS等多元负荷的连接。

2.1 集成型智能变电站

以往变电站存在一些问题，如设备重复及相互间的互操作性差，运行过程中可靠性不高，与综合自动化系统的协同性不高，运维工作需耗费大量时间。为了解决以往变电站的不足之处，智能变电站集成和变配电融合解决方案被提出。变电站系统网络根据IEC 61850进行设计，智能终端、合并单元、状态监测、简单保护等设备被用智能组件替代，功能集成智能组件就地安装在配电装置就近处。间隔层测控、保护以及自动装置集成在配电装置中。采用冗余配置来提高可靠性，全站变压器、电容器、线路各间隔的测控和保护功能得到实现。增扩母线差动、电压无功控制装置、接地选线、备用电源自投装置、录波、计量等功能。站控层涵盖全站监控、设备管理和防误闭锁，全站数据与GPS时钟同步;站控层设备采用集成配置，与图像监视及安全系统、火灾探测报警系统一起协同管理。在全站信息共享的基础上，进行试运行维护，在系统运行的时候可以模拟出电网的各种故障，并检查各变电所的保护配置、整定值、控制逻辑以及相关通信系统的合理和准确性，配电网相关的多间隔、跨地域和多步骤的区域保护动作行为测试更适用，也能简化变电站扩建和维护后的调试;对二次设备进行在线自诊断，二次设备和系统不增设传感器，通过自身信息进行验证和挖掘多区间信息的数据，检测设备和布线中的异常或错误，完成对二次设备状态进行的监测。把终端变电站的中压开关和配电自动化开关进行融合控制，配电自动化的选择性及继电保护的速动性都能够有效提升。

2.2 多合一能源站

多合一能源站是指通过模块化和集成化的设备和设计，将变电站、储能站、电动汽车充电站以及光伏新能源等集成融合和互交，减弱负荷波动、提高配电网可靠性，节省土地，缩短施工周期和减少建设成本。

2.2.1储能装置

根据区域的负荷特征与场地情况，配置一定容量的集中储能，调整逐步扩大的分布式能源接入，使负荷波动平稳，电网可靠性和资产效率得到增强和提高，参与电网电压和频率调节。直流储能母线可用于创建AC/DC混合微电网，一方面为站内交直流重要负载供电，另一方面能为附近的DC负载提供电源。

2.2.2数据中心

站内的直流系统可以被利用建立数据中心，提供社会服务。其能保证数据中心的电力可靠供应与电力的质量。

2.2.3直流充电桩

能源站的外层空间被用于设置充电桩，提供电动汽车充电服务。充电桩电源、储能系统相互协作，在高峰时能直接由储能电池进行供电，减少高峰时电网的负荷，增加平谷时的负荷，使经济效益提升。

2.2.4 光伏系统

光伏发电系统布置在能源站房顶上，光伏系统并网于交直流微电网的直流母线。

2.3 站端物联感知系统

站端物联感知的主要职责是维护设备安全和人身安全等，通过对设备和环境的监测或者开发设备自身的监视功能，系统能准确、完整地描述当前状态。物联感知涵盖一次及二次设备装置的运行状态监测、火灾探测、图像监视等方面。

3 线路端物联网典型配置型式

主要是建立基于物联网技术的智能终端、自动化出线和线路端物联网检测系统，从而使中压配电网具备自身消除风险和故障的能力，供电可靠性得到很大保证，物联网设备的主要配置如下表所示。

3.1智能分布式终端

智能分布式终端不但具有一般的“三遥”和出线自动化等功能，而且具有断路器保护、状态监测、线路损耗测量等功能，设备高度集成，其多方面性能优良。单个终端设备基于自带传感器与一次设备协作，以实现断路器的互操作性与智能化。智能分布式终端在各自的设备中完成出线自动化。单台终端设备有故障，影响范围仅在此间隔。同时在调试和维护等操作过程中，不会影响其它间隔的正常运行。

3.2出线自动化

出线自动化由集中式出线自动化和就地出线自动化组成。就地出线自动化分为重合式出线自动化和智能分布式出线自动化。就地出线自动化系统独立于主配电站。当配电网发生故障时，能将故障地方隔离，以尽早恢复非故障地方的供电，并汇报处理情况。

建议架空输电线网采用重合式出线自动化。重合式出线自动化动作可靠，独立于通信，容易施工，开关重合闸需要经过多次，会重合闸到永久性故障。故主要适用于架空线路，因其较多的是瞬时故障。

对于电缆线网来说，建议采用智能分布式出线自动化，其隔离速度快，能较快恢复非故障区域供电。

3.3 线端物联感知系统

线端物联网主要建立包含配电终端及一次设备状态监测、电缆及架空线监测、线路通道监测、站房监测等部分的感知系统。其主要包括智能巡检机器人、线路塔架检测装置、声波成像巡检系统、电缆通道视频监控系统、高压电缆故障检测系统等方面。

4  户端物联网典型配置型式

典型的户端物联网配置是为家庭、楼宇或产业园区进行智慧能源网关的部署，通过家庭电气设备的电力传输和多元设备之间信息交互，建立用户终端网络，使用户设备获得需求响应、节能、智能化服务等功能。

4.1 居民侧智能感知

智能居民网关是居民侧智能感知的非常重要部分，由软硬件组成。它负责设置网络、监控网络的正常运行、将网络恢复初始状态、数据收集、控制设备等。控制技术的物理载体是网关硬件平台，网关可控制家庭网络中具有标准接口的家用电器，其负责与交互用电平台、智慧家庭设备进行数据通信和控制。它是远程采集水、电、气等数据的重要交互设备。当需要优化生活负荷时，自动需求响应系统将向智能家庭网关发送调节指令，网关会回复调节容量，其数据与城市的综合能源数据平台连接，可以向综合能源数据平台发送住宅端的各种设备的用电情况和数据。

4.2 大用户侧智能感知

大规模用户端智能感知的实现型式采用通信层和数据采集感知层的分层结构。数据采集感知层包括电能采集终端、电压监测终端、开关量采集终端和原有监测设备。通信层由用户能源网关和加密设备构成。基于互联网的电力感知技术实现了企业等大用户对能源消耗的全面感知。

5  结语

配电物联网主要需要配置感知模块、自控管理模块以及网络通信模块。配电物联网能适应光伏发电、风力发电、储能、电动汽车等交互式设施的联网，同时通过全面感知、采集数据、服务互动发挥配电物联网的平台价值，帮助提高配电网电力质量和为电网决策、服务、管理提供支撑。

参考文献

[1] 吕军，盛万兴，等.配电物联网设计与应用[J].高电压 技术，2019，45（6）：1681-1688..

[2] 宋祺鹏，石岩，等. 泛在电力物联网下的配电网典型配置模式研究[J]. 供用电，2020，37（1）：15-20.