基于泛在电力物联网的低压台区全息感知技术

徐基前　杨黄河　程鑫

摘 要：现阶段低压台区泛在电力物联网与“全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新” 的目标相比，仍存在一些不足。主要表现在感知深度广度不足、业务即时性不足及感知层资源共享不足等。系统在停电感知、台区线损、安全防护方面亟待改进。针对以上问题，文中提出一种低压台区全息感知技术，充分利用现有智能终端升级改造、台区分支线加装监测模块，智能融合终端等设备，实现台区侧停电、分支箱停电监测、表箱停电监测、户内户外停电的台区全息感知，实现了台区线损分段监测、相位识别、到户分类负荷识别等功能。利用防护设备提升现场计量设备的安全防护等级，减少工作人员误操作、窃电等情况的发生，实现了停电范围精准判定，自动分析停电原因，并实时主动上报，提升故障抢修响应速度和供电服务质量。该方案目前已成功应用于国网安徽合肥滨湖区泛在电力物联网低压台区全息感知示范工程，并取得了预期成果。

关键词：泛在电力物联网;全息感知;智能台区;表后停电;相位识别;HPLC

中图分类号：TP39;TM714 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）07-00-02

0 引 言

电能表作为电网的末端设备，国网安装量已达4.69亿只，有着天然的泛在属性[1-4]。在泛在电力物联网建设大背景下，围绕提升电能表的感知及接入能力，电能表作为家庭能源网关，建立能源企业与用户，充电桩、分布式光伏等新接入设备与电网互动的高速通道，充分利用现有智能终端升级改造、台区分支线加装监测模块[5-6]、非侵入式负荷识别智能电能表，实现台区侧停电监测、分支箱停电监测、表箱停电监测、户内户外停电的台区全息感知与台区线损分段监测、相位识别、到户分类负荷识别等功能。

1 台区停电全息感知

当前低压台区停电感知存在的问题：系统未能获取实时智能电表停上电信息和量测信息，无法很好地支撑配电网的主动抢修和主动用户服务，还需进一步扩大系统对配电低压侧的数据采集[7-8]。

停电信息主动上报及诊断基于电压电流监测、开关变位、停电事件和设备状态等感知信息，实现停电范围精准判定，自动分析停电原因，并实时主动上报，提升故障抢修响应速度和供电服务质量。台区停电全息感知在停电全息感知范围内分台区停电、分支线停电、表箱户内户外停电等。

为建设合肥泛在电力物联网智慧低压台区，提升低压台区全面感知能力，实现居民用户表前表后停电的全息感知，提出了两种解决方案。

1.1 方案一

加装末端电源感知模块，在表后断路器开关出线侧接入感知线，实现用户表后停电信息的实时准确感知，并通过485通道上报至末端感知终端，经末端感知终端综合分析，通过HPLC宽带模块+RF无线双模模块准确上报到集中器和主站，实现表后停电实时感知。方案一架构如图1所示。

优点：兼容现场已有的断路器，通过HPLC+RF双通道确保事件准确上报。

缺点：断路器开关出线侧接入感知线，容易引起用户疑惑;现场一个表箱12块表，需要加装1只末端感知终端和

2只电源感知模块，外观存在接线，不整洁、不美观;建设成本偏高。

1.2 方案二

更换表后断路器开关为蓝牙断路器，将表箱内的任何一只电表的HPLC模块更换为蓝牙HPLC模块，实现与表箱内断路器的一对多通信[9-10]。通过集中器、蓝牙HPLC模块与蓝牙断路器通信，实现对蓝牙断路器的数据抄读、监测、上报，实时感知表后停电。方案二架构如图2所示。

主站与集中器之间的数据交互遵循DLT698.45协议，针对断路器的采集与上报，扩展了相应的DLT698.45协议。集中器与集中器本地通信单元的通信遵循Q/GDW1376.2协议，针对断路器的采集与上报，扩展Q/GDW1376.2协议。

上行通道基于HPLC通信系统的组网与数据采集，主站采集断路器数据并实现遥测功能;下行通道通过蓝牙与用户端的蓝牙断路器通信。HPLC蓝牙模块为主机模块，最大支持16个蓝牙从节点，具备断路器从节点地址管理功能，实时检测断路器运行状态并上报。

同上一种方案相比，现场安装无接线，整洁美观，通过电表的蓝牙HPLC模块实时感知蓝牙断路器的开关状态;建设成本适中;每块表对应的断路器信息在主站都存在一一对应关系，便于故障定位、系统升级。因此采取方案二作为试点的表后停电感知方案。

2 台区分段线损治理

目前由于老旧台区环境复杂，布线繁琐，线损较为严重，存在一定的漏电或窃电情况。

通过对台区进线、分支出线、表箱进线、用户电能表、台区总表多个层级阶段数据的采集（采集终端如智能开关、LTU），结合配电网的拓扑结构，实现对各节点的供入电量、供出电量、线损和线损率分时统计、日统计和月统计，分别计算出台区总线损、配变侧线损和分段线损，增加精细化线损分析手段，提升台区线损合理率。具体采取如下

措施：

（1）分相线损数据分析：通过末端感知终端分相计量功能（表箱分相计量功能）、双模单相表中模块自带的相位识别功能，实现核算集中器、表箱、用户的分相线损

数据;

（2）分段线损数据分析：通过末端感知终端表箱计量功能，核算集中器到分支箱、分支箱到表箱、表箱到用户的分段线损数据。

3 安全防护

现有安全防护设备多采用传统机械锁，存在安全防护性低、管理规范性差、数据信息匮乏等问题，亟需从智能管理、信息物联、安全防护三方面的客观需求着手，研制计量智能物联安全锁具，全面改善電力计量设施锁具的应用现状。

国网计量工作指导意见中，进一步明确了加强计量箱及内部设备管理，因此，通过防护设备对计量箱破损、导线裸露等存在的严重安全隐患与窃电风险进行监控，强化计量资产全寿命周期管理。