物联网技术在配电网运维管理中的应用及研究

发表时间:2020/7/20   来源:《当代电力文化》2020年6期   作者:侯亚波
[导读] 配电网在日常运行中,其运维模式与数据智能化高速发展相融合
        摘要:配电网在日常运行中,其运维模式与数据智能化高速发展相融合,良好的配电网运维管理模式可以提升配电网的运行管理水平。利用物联网技术实现各种电气设备之间的信息采集、传输、存储和处理,为配电网设备监测和状态维护提供高效、方便、高速的数据支持,有利于提升安全性和供电可靠性。
        关键词:配电网;运维管理;物联网技术;具体应用
        引言
        电力物联网则是通过电力生产、输送、管理各环节,广泛部署具有感知能力、数据计算能力和执行力的智能型装置,通过电力信息通信网络,实现信息安全可靠采集、安全传递、协同处理,促进电网生产运行及管理全过程的信息感知、信息融合及智能管理的电力行业物联网,是一个提供信息感知、传输、存储、处理的完整应用体系。
        1物联网技术在配电网运维管理的工作原理及优势
        1.1工作原理
        物联网技术对配电网进行故障定位主要是根据配电网线路的链接情况把无线传感器作用于配电网中的各个线路节点上,并对这些线路运行情况进行检测;此外还会对配电网中变压器等设备的运转情况、电压和电流流通情况进行感应,并在其内部形成一个系统,通过网络进行无线感应,并及时的传送到配电网的主控电脑中。通过对无线感应方法来对配电网的变量情况进行检测,并对其所有的数据信息进行处理,快速的捕捉到故障发生的节点位置,从而实现配电网在线故障的精准定位。
        1.2优势
        通过物联网技术对配电网在线故障定位有以下几种优势:首先,让配电网在线故障定位更加的精确,并且还增加了故障点定位的范围,减少了故障点检测的盲区,让配电网在线故障定位更加准确,提高了配电网工作的效率。其次,和传统的配电网在线故障定位相比,这种方式可以节省更多的市价、人力、物力和财力,物联网配电在线故障定位具有更高的性价比。另外,物联网技术对配电网在线故障进行定位的使用范围更加广,只要有局域网,就可以在环境恶劣和地理位置更加偏远的地方应用,这样就拓宽了物联网技术的应用范围,提高了其实用性。最后,物联网技术在配电网在线故障定位中的应用,限制条件少,只要有一定的数据信息就可以进行使用,并且使用方法也比较的简单,还可以克服因为故障而出现的数据采集不同步的问题。物联网技术有效的解决了配电网在线故障定位难得问题,为配电网的正常运转提供了可靠的技术保障。
        2配电网故障特征分析
        2.1中性点不接地系统单相接地故障
        所谓中性点不接地系统,是指变压器的中性点处于悬空状态,不接任何导线,因此与大地之间是不存在电气连接的,但是对地电容是有电流的。一般来说,可以认为电网三相对称,在正常工作的情况下,三相线路的零电流均没有零电流,即零电流是零。如果出现单相接地故障,电网三相的对称性就被破坏,不平衡的电流流经各线路形成零电流。在单相接地故障的状态下,非对称的三相电压会表现了一个零序电压,该电压相应诱导出零序电流,并且可以根据正常线路来计算零序电流的大小,即求和后取相反数。零序电流是随着距离的增加而不断衰减的,以故障点为圆心,距离越大,零序电流越小。因此,可以根据这些特点来定位故障点的位置。由于零序电流和电压的相位恰好是滞后或超前90°的关系,因此只要找到两个相位的分界点,就可以判断为故障点。
        2.2谐振接地系统小电流故障
        在谐振接地系统小电流故障分析中,通常假设不存在弧光现象造成的干扰,因此可以将故障点流过的暂态故障电流分成两部分:一部分是来自对地电容,另一部分是来自消弧线圈电感。这两部分可以分别进行计算。在单相接地故障出现的情况下,非对称电压的会引发相应的故障电流,但这个暂态故障电流从产生到稳定需要一个过程。目前一些变压器的中性点并非不接地,但也不是直接接地,而是在中性点与地之间串联一个消弧线圈,这会引入一定的补偿效应而无法直接识别零序电流。

但如果对消弧线圈的电抗值进行调控,即可在一定的范围内改变中性点电压,尽管正常线路的对地电容与调控前的电流不一致,但调控后的值在当量上是相等的。因此,如果检测到零序电流当量变化与补偿电流一致的测点时,即可判定出现了单相永久接地故障。
        3物联网技术在配电网设备运维中的应用
        物联网技术的应用是在原有的配电设备监测的基础之上加以延伸,增强对配电设备的监测能力,将配电设备所需监测因素包括负荷、电缆表皮或接头表皮温度、护层环流、烟雾、水浸、履冰、风偏等进行分类参数化监测,并将所测得数据进行实时反馈,在设备维护和运行控制工作上下功夫,提升系统化管理水平。
        3.1物联网技术之在线电压监测
        监测终端是物联网技术的组成部分,例如:电压监测终端具备多种监测功能,对被监测电压采用有效值采样,根据实际运行电压(1min平均值)及被监测电压额定值、整定电压上限值和整定电压下限值来统计日(月)电压监测数据,包括总运行统计时间、越上限累计时间、越下限累计时间、电压合格率、电压越上限率、电压越下限率、电压最大值及其发生时间、电压最小值及其发生时间;通过物联网实现本地对终端数据读取和参数设置,帮助运维人员对电网运行稳定性进行分析,提升配电网运维管理水平。
        3.2物联网技术之配电网管沟
        在运行情况下,在物联网技术的基础上,利用传感器技术、GIS导航技术、计算机网络技术、告警过滤算法,采用分布在配电电缆沿线的传感器或信号采集单元采集并发送状态监测量,对电缆井盖、环境温度、烟雾、水浸状况进行连续或周期性的自动监视监测,利用信息技术手段做好电力管沟的维护管理,加强电缆的精细化管理,实现实时监控和快速高效响应机制,更好地保护管沟内电力设施,更好的监控电缆运行状态,提高对电缆运行监控的水平,为电网安全生产提供了可靠有力的技术手段,确保电网安全持久稳定运行,提升了供电可靠性。
        3.3物联网技术之无功补偿装置
        物联网技术发展迅速,形变传感器、温度传感器、烟感传感器等监测终端在电力行业的应用越来越广泛。例如:由于形变传感器对电容的变形反应十分敏感,可将电容的变形量通过电信号传递到物联网系统之中,辅助工作人员能够及时发现和判断电容是否失效,并及时掌握失效电容的位置,提醒工作人员及时更换。
        3.4故障定位统的应用
        为了检验该系统的有效性,在某10kV配电网中进行了试运行。配电网采用了标准380V三相电源,升压得到10kV电压,与安装了传感器的母线直接相连,零序电压检测器接在传感器的末端。目标线路上布设了多个测点,采用零序电流检测器分别进行测量。依次让每个区段出现单相接地故障,传感器可以及时准确地采集故障信号,应用服务器响应及时,预警和定位准确。尽管信号中带了明显的随机噪声,但其谐波相位不大,对故障定位的影响不大。
        结束语
        物联网技术是科学技术发展的产物,将其远程控制等优势与配电网运维管理进行融合可以有效的解决传统检测方式中的弊端,有效提高运维管理的工作效率。另外对于难以人工检测的参数,将物联网技术与传感器技术充分结合,得到全面而准确的信息,全方面检验各个传输设备的工作状态。
        参考文献
        [1]张建梁.物联网技术在配电线路监测系统的应用研究[D].镇江:江苏大学,2016.
        [2]宋艳,王笑棠,卢武,等.基于物联网技术的智能终端设备感知技术现状分析[J].电器与能效管理技术,2018(21):53-59.
        [3]叶钟海,杨琴.配电网故障定位在线监测系统的建设与应用[J].江西电力,2016,40(8):47-49.
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