摘要：在中低压用户服务中，供电质量、供电可靠性等严重的制约了电网整体运行效率。结合以上的需求，本文主要结合当前物联网技术，提出一种基于配电网智能管控胸膛，并对该管控系统进行了详细的设计与实现，以此实现对中低压配电网的智能感知。
关键词：配电网性能；智能感知管控；系统设计
1、整体架构设计
考虑到本系统设计的目的是让配电网及其设备能够“说话”，并对不同设备表达的信息进行分析和响应，结合物联网的相关理论，构建中低压配电网智能感知架构。在该架构中，由终端感知层、信息汇聚层、通信网络层、管理应用层组成。其中终端感知完成设备信息采集。信息汇聚和通信网络层完成信息传输；管理应用层完成采集数据的分析。
1）终端感知层
终端感知层是基础，也是中低压配电网性能分析的基础数据来源。从该系统的整体架构部署来看，主要包括电能质量采集传感器、电能表、电能质量终端、配电开关等设备；而从功能上来看，主要是配网中的设备数据信息进行采集，并加强对现场控制。
2）通信网络层
通信层介于感知层和汇聚层之间，主要为终端设备提供网络接入和传输的业务。借助该层的网络，可以将采集到的配电网电流、电压等实时数据传递给信息汇聚层，然后再通过汇聚层，将数据传递给后台管理层。因此，从电能采集可靠性的要求来看，该层网络通信是设计的重点，也是关键。
3）信息汇聚层
信息汇聚层，主要有两方面的作用：向下是为各类终端设备提供网络接入功能，并通过统一的网络接口，实现对终端设备数据信息的采集；向上是将采集到的数据上传到数据库，并供朱站内各应用统一查询。具体来讲，主要负责以下几个工作：一是接入控制终端和相关应用模块的访问；二是接入各终端采集到的原始设备数据，并将数据进行存储和适当的加工；三是负责对前端的采集系统进行存储和数据管理；四是执行主站下发的相关控制命令。
4）管理应用层
管理应用层主要是对配网运行的状态、电网存在的故障等进行全面分析和管理，从而实现对配网的风险预警、停电监测、故障抢修、资源调配等各种电力业务。
2、通信组网设计
结合上述的整体架构，重点对通信组网方面进行了详细设计，以保证中低压配电网智能感知的可靠性。而在通信组网设计中，整体的网络架构直接关系到网络的稳定性能，并直接影响到数据传输的可用性和准确性。而目前针对通信组网的模式，主要包括无线专网、电力通信网等。其中，比较典型的EPON网络，主要是以以太网光网络作为基础，通过一对多的传输模式，并采用了物理层和以太网的数据链路层协议，使得EPON网络具有低成本、高带宽等特点，并且能够与现有的以太网兼容，使得这种传输模式具有更好的安全机制的优点。因此在组网设计中，采用EPON模式实现终端对电能质量数据的采集。
2.1网架设计
在该网络架构中，采用网络架构进行搭建。具体包括局端主站、变电站、配电站等部分。其中，局端主站和变电站已经建成EPON光纤网络，对此在本文中，只针对变电站到终端通信的组网方式进行设计。具体则是通过EPON网络，将配电站中电能质量数据，通过交换机上传。
2.2组网方式
该网架主要包括四个部分：一是局端设备（OLT）；二是站端设备（ONU）；三是光分配网络（ODN）；四是光缆。
在这4个组成部分中，OLT主要被安装在骨干网络中，以实现骨干网与通信主站的通信连接；ODN则主要是线路的具体情况而定；ONU主要是通过通信串口与采集终端连接，同时与局部OLT进行通信，以将数传输给通信主站。为保证通信组网模式与架构的一致性，在具体的组网方式上，采用“手拉手”两点接入的方式。在该模式中，OLT1和OLT2分别安装在不同的变电所，ONU设备安装在配电终端处，光缆中断或OLT设备失效时均能实现保护，由ONU设备选择接入不同的OLT。
当配网一次架构不满足两点接入的条件是，则采用两条不同的光路来实现“手拉手”的组网模式，以保证在单点接入的时候能够接入到其中的一个变电站。
2.3光分配网络拓扑设计
EPON光网络构建中，需要对拓扑结构、分光器级数和分路比进行设计。这些参数的获得，通常是根据环境来进行设置。EPON光网络中，对分光器的级数在理论上没有限制，但是每个ONU的光通道衰减根据要求的应该小于23dB；同时在实际的应用中，分光器级数越多，能够节省主干光纤的数量，但是这也会带来问题，那就是接头的损耗会增加，并且网络拓扑结构会非常复杂。为解决这个问题，我们通常会对光线资源进行优化。另外在ODN设计时，则需要密切结合改造的需要，预留一部分光纤支路，为后续的新增的ONU奠定基础。
在这部分的设计中，最为重要的是对ODN光通道衰减进行计算。所谓的ODN光通道衰减是指其允许的衰减，主要用S/R和R/S侧参考点之间的光衰减来表示，包括光纤、光纤熔接接头、分光器和光活动连接器等所引入的衰减的总和。在对EPON网络进行具体设计中，则以最远用户终端的光通道衰减核算来进行核算，核算方法采用最坏值法。
3、故障停电感知设计
感知层是该系统设计与实现的重点。而感知层的一个重要的功能就是对故障停电进行感知。对故障停电来讲，其存在突发性、被动式等特点。因此如何在第一时间对故障进行感知，并对故障点进行第一时间定位和隔离，从而为及时进行电力抢修提供保障，是该模块设计的重点。因此，为提高故障停电处理的效率，减少配电网停电的时间，基于采集点设备配电终端采集到的各类信息，通过主动感知的方式对配网故障进行定位。这种感知方式采用两种方式来实现：一是让系统定期对采集点的设备所采集到的状态进行搜集；二是在采集设备出现故障的瞬间，就是向主站发出故障报警信号。通过这种两种方式，可实现对包括中压和低压等用户在内信息的采集集成，并及时获取受到影响的客户群体，进而方便及时发布信息，同时也方便电力抢修部门对故障进行抢修。
4、系统应用成效
通过上述的设计，取得以下几方面的成效：一是通过该感知系统，实现了对中低压配电网数据的实时感知和采集。在该感知系统中，结合各类自动化技术，实现了中、低压等电流、有功和务工等参数的采集，同时也试了对开关位置、零序过呀等遥信信息的采集；
二是实现了对配电网故障预警和停电管理。通过该系统，能够对中低压设备的状态进行监测，并提前对可能发生的故障进行了预警，实现对发生故障的快速定位和自动处理，并将事故的影响限定在最小的范围以内。同时通过该感知系统，与营销系统、电力生产系统等连接，从而加强了电网内部的信息共享。
三是实现了对电网的智能监视。根据采集到的数据，准确和实时的对数据进行分析，并快速找到电网运行的薄弱环节，从而为后续的电力故障预警奠定了基础。
5、结束语
智能电网感知管控的实现关键在于3个方面：一是在基础数据采集方面，这是一切感知的基础；二是在通信方面，这是感知控制的关键，保障数据能够及时上传给后台服务器进行分析；三是故障判断。本文则重点对采集和通信方式进行了详细的设计，并在故障判断方面，提出一种主动感知的方式，进而提高了智能电网故障判断的主动性。而通过以上的研究，也为当前智能电网的故障主动感知提供了参考与借鉴。
参考文献：
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