国网山东电科院：面向低压配电网的透明化监测装置及应用

创新点

2.研发低压馈线通信单元，解决低压配电网设备运行数据传输难的问题。

创新研发通信单元（如图3所示），实时汇聚监测单元、智能传感器采集的配电网关键节点数据，其典型特征是：

图3

3.自主研发配网设备健康状态评估系统，支撑配电物联网多类业务应用智能决策。

研发配电设备健康状态评估系统（如图4所示），以配电网核心节点、关键设备电气量、状态量数据和环境量信息为核心，构建全景可视化管控、故障主动预警、运行状态评价、设备健康档案管理等模块，打通与i国网移动端数据通道，支撑配电网运行、检修、营销多业务场景智慧决策。

图4

应用成效

技术路线

按照“最小化精准采集+数字系统计算推演”的基本技术路线，以台区为基本单位，涵盖台区配用电各层级和源网荷储各要素，以台区智能终端作为核心，实时采集配电柜、电缆分支箱的进出线开关等关键设备节点电气运行信息和配电站房环境和设备状态信息，结合营配数据就地交互（获取台区户表、分布式光伏等运行信息），实现低压配电台区透明化监测。

低压台区设备组成及通信组网示意图如图5所示。

图5

台区低压智能设备主要包括配电柜/分支箱开关、智能电容器、智能浪涌保护器等，通过低压馈线监测装置采集不具备电气量测量和计算等功能的存量普通开关/断路器。

1.基本传感器：设备温度传感器、环境温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器和微型摄像头等。

2.扩展传感器：SF6传感器、氧气传感器、配变声音传感器、配变局放传感器、门禁传感器和智能控制开关等。

除有线微型摄像头外，所有无线传感器先通过低功耗蓝牙接入通信单元，由通信单元通过HPLC+RF或RS485接入台区智能终端；微型摄像头直接通过RJ45网线接入台区智能终端。

台区智能终端通过以太网或RS485接口，与营销I型集中器或能源控制器进行就地交互，获取所在台区、低压客户、分布式光伏、充电桩等客户实时运行信息并进行分析处理。台区智能终端可将分析结果数据上传至配电云主站，配电云主站结合台区低压配网设备台账信息，实现台区运行状态全面监测。

1.针对出现电压异常、过载、停运等运行异常，通过智能终端结合台区拓扑模型制定调整控制策略。

2.对于配网设备调整控制策略，由智能终端直接控制执行。

3.对于分布式光伏、充电桩等客户设备调控，智能终端发送调控指令给I型集中器或能源控制器，由集中器或能源控制器对客户设备进行调控，实现台区及设备运行状态智能自治。

应用场景

低压馈线监测装置现场安装如图6所示，按照最小化采集、最小化接线、最小化配置和最大化复用的原则，通信单元、电源模块和监测单元通过底部卡扣安装在35mm U型导轨上，每个配电柜配置一个通信单元（也可多个配电柜共用一个通信单元），配电柜/分支箱内每个开关配置一个监测单元，每个柜内配置一个电源模块，电源模块及多个监测单元采用级联结构拼接，通过不停电作业方式安装，可灵活适配监测单元数量。

图6

重点开展6项案例应用场景支撑。

1.停电研判和主动抢修：台区智能终端汇总实时感知的配变、低压出线、分支开关停电及跳闸信息，并通过营配就地交互获取用户运行信息，就地研判停电范围，系统侧研判生成抢修工单，指导抢修人员主动高效开展故障抢修。

2.低压图模数据异常管控：通过营配数据交互对比系统侧台区用户挂接与实际差异；应用拓扑识别自动生成台区开关设备拓扑关系，对比查找拓扑异常；根据拓扑图，台区首尾端、关键节点运行数据，发现拓扑关系、电表表箱挂接关系异常。

3.负载监测和可开放容量管控：精准监测变压器和低压分支三相平衡度，依托低压配网拓扑关系，计算变压器和分支的可开放容量；通过分析接入用户容量，为业扩接入提供接入相别、位置建议，减少偏相问题。

4.三相不平衡治理：依托实时采集的配变三相电流、相位关系，基于低压拓扑关系和历史数据，分析台区三相不平衡合理分配方案，对于三相负荷差异大，无法调整平衡的台区，制定换相开关安装策略，实现对台区三相不平衡快速响应及本地治理。

5.电能质量监测管理：实时监测台区功率因数，分组精准投切智能电容器提升电能质量；对无法解决的末端电压问题，根据配变、线路、客户三级电能质量监测，辅助形成治理策略。

6.分布式光伏自治控制：实时监测配变、低压线路运行信息，通过营配就地交互，实时感知分布式光伏并网运行状态，针对反向过载或过电压情况形成差异化调控策略，由Ⅰ型集中器通过规约转换器进行分布式光伏柔性调节。

典型经验和推广前景

低压馈线监测装置适用于0.4kV配电站房、柱上JP柜和电缆分支箱等设备，兼容温湿度、烟感、水浸、图像监测等各类智能传感器；配电设备健康状态评估系统部署于电网资源业务中台，具备低压配电网设备电气量、状态量、环境量实时监测、台区健康状态智能感知和分析诊断功能，平台接入测点容量≥10亿个，实时数据处理能力≥100万点/秒。

以国网山东电力为例，山东公司服务低压客户5500万户，拥有10千伏配电变压器40余万台，低压线路100余万条，低压馈线监测装置安装数量可达到“百万”级别；配电设备健康状态评估系统作为电网资源业务中台数据模型，可支撑配电网精益运检各类业务，进一步支撑分布式光伏柔性控制等业务应用，助力新型电力系统建设发展，未来具有广阔的应用前景。