物聯(lián)網(wǎng)斷路器在低壓配電領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)的通信技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互、打造狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已成為必然趨勢(shì)。低壓配電物聯(lián)網(wǎng)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合產(chǎn)生的一種新型電力網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，通過(guò)低壓配電網(wǎng)設(shè)備間的全面互聯(lián)、互通、互操作，可實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應(yīng)用，滿足配電網(wǎng)精益化管理需求。物聯(lián)網(wǎng)斷路器是在配電開關(guān)環(huán)節(jié)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)低壓配電開關(guān)（斷路器）進(jìn)行集成化、智能化改造、物聯(lián)網(wǎng)化設(shè)計(jì)，賦予低壓斷路器更多的智能功能。

1簡(jiǎn)介物聯(lián)網(wǎng)斷路器是具有電氣測(cè)量及報(bào)警、狀態(tài)感知、診斷維護(hù)及健康狀態(tài)指示、故障及歷史記錄等功能，能進(jìn)行本地和/或遠(yuǎn)程監(jiān)控，并具有物聯(lián)網(wǎng)（IoT）云平臺(tái)連接能力可直接或間接接入物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，且符合網(wǎng)絡(luò)安全要求的低壓斷路器。是能源互聯(lián)網(wǎng)的最終端一環(huán)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)斷路器的所有能量信息、電量信息均通過(guò)基于Wi-Fi\5G(NB-IoT)通訊及加密webAPI技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到云端，是徹底創(chuàng)新的一種能源與信息融合的智能斷路器。云端的云服務(wù)管理系統(tǒng)借助于智能斷路器提供的模擬量、信號(hào)量、故障處理信息等數(shù)據(jù)，通過(guò)云服務(wù)平臺(tái)與能源管控系統(tǒng)構(gòu)成無(wú)線互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)云技術(shù)，協(xié)同物聯(lián)網(wǎng)上的多系統(tǒng)運(yùn)作，動(dòng)態(tài)響應(yīng)用戶的需求變化，為用戶提供自主定義的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)和前瞻性的定制化服務(wù)。2物聯(lián)網(wǎng)斷路器的功能及創(chuàng)新2.1低壓故障定位隔離與自愈物聯(lián)網(wǎng)斷路器具有精準(zhǔn)測(cè)量和高細(xì)度整定步長(zhǎng)，能夠讓設(shè)備上下級(jí)保護(hù)根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)整定精確級(jí)差。各級(jí)智能斷路器保護(hù)參與級(jí)差配合，精確定位隔離故障回路，并自動(dòng)轉(zhuǎn)供恢復(fù)非故障區(qū)用戶供電。當(dāng)故障回路無(wú)法隔離時(shí)，自動(dòng)閉鎖設(shè)備重合閘功能，全過(guò)程除斷路器外無(wú)須任何額外設(shè)備與接線。低壓故障定位隔離與自愈模式見(jiàn)圖1。圖1低壓故障定位隔離與自愈模式圖2.2低壓負(fù)荷特供當(dāng)某臺(tái)區(qū)停電時(shí)，通過(guò)智能開關(guān)將臺(tái)區(qū)所有線路內(nèi)所有電量數(shù)據(jù)和開關(guān)位置、告警信息上傳至云平臺(tái)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷故障區(qū)段為負(fù)荷側(cè)（低壓母排出現(xiàn)開關(guān)）還是電源側(cè)（低壓母排進(jìn)線開關(guān)），并結(jié)合負(fù)荷電流歷史數(shù)據(jù)為轉(zhuǎn)供電依據(jù)，若為電源側(cè)故障且負(fù)荷滿足轉(zhuǎn)供要求，則自動(dòng)分?jǐn)喙收吓_(tái)區(qū)電源側(cè)總進(jìn)線開關(guān)并自動(dòng)合上低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)不同中壓電源臺(tái)區(qū)間的低壓聯(lián)絡(luò)自動(dòng)轉(zhuǎn)供電；若為負(fù)荷側(cè)故障，則自動(dòng)斷開故障分支回路開關(guān)隔離故障。物聯(lián)網(wǎng)斷路器負(fù)荷轉(zhuǎn)供示意見(jiàn)圖2。圖2

物聯(lián)網(wǎng)斷路器負(fù)荷轉(zhuǎn)供示意圖2.3三相不平衡治理云平臺(tái)、邊緣計(jì)算多功能網(wǎng)關(guān)和若干換相斷路器（換相開關(guān)）可共同組成智能負(fù)荷調(diào)度系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的對(duì)三相負(fù)荷進(jìn)行有載調(diào)整，盡量做到主變及各回路三相電流的平衡。云平臺(tái)計(jì)算同一時(shí)刻所有支線設(shè)備的電流量，根據(jù)公式計(jì)算出不平衡度，按照設(shè)置的不平衡度閾值。先按最優(yōu)算法，計(jì)算出不平衡度最小的調(diào)整方式，然后根據(jù)開關(guān)動(dòng)作數(shù)量最少的原則下發(fā)調(diào)節(jié)指令，開關(guān)根據(jù)云端下發(fā)的換相指令進(jìn)行相應(yīng)換相操作，進(jìn)行換相調(diào)節(jié)，從而使三相負(fù)荷趨于平衡，以有效解決低壓配電系統(tǒng)的三相不平衡問(wèn)題。換相開關(guān)實(shí)時(shí)計(jì)算開關(guān)固有動(dòng)作時(shí)間，確保過(guò)零投切，對(duì)元器件沖擊達(dá)到最小，對(duì)終端用戶影響最小，換相時(shí)間小于10ms。物聯(lián)網(wǎng)斷路器實(shí)現(xiàn)三相不平衡治理示意見(jiàn)圖3。圖3物聯(lián)網(wǎng)斷路器實(shí)現(xiàn)三相不平衡治理示意圖2.4

就地化瞬態(tài)補(bǔ)償負(fù)荷類電機(jī)變化越快節(jié)能越好，利用云端自動(dòng)化通過(guò)設(shè)置規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)控制，針對(duì)不同設(shè)備制定節(jié)能策略，達(dá)到最佳的節(jié)能效果，借助能效曲線的偏移量分析設(shè)備的能耗波動(dòng)，用物聯(lián)網(wǎng)斷路器對(duì)具體負(fù)荷實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)一對(duì)一瞬態(tài)補(bǔ)償，電容器過(guò)零投切、諧波消除、柔性接入，達(dá)到節(jié)能目的，沖擊類負(fù)荷節(jié)能率更高。就地化瞬態(tài)補(bǔ)償能效曲線見(jiàn)圖4。

圖4

就地化瞬態(tài)補(bǔ)償能效曲線圖

2.5智能開關(guān)集中精細(xì)補(bǔ)償集中補(bǔ)償接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，智能開關(guān)使用無(wú)線或485有線連接多功能網(wǎng)關(guān)或云平臺(tái)，無(wú)需專門的無(wú)功補(bǔ)償控制器。傳統(tǒng)的集中補(bǔ)償電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)斷路器與云端自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)算，云端下發(fā)命令，不同容量的電容器組內(nèi)每一相都過(guò)零點(diǎn)投切，沒(méi)有沖擊，可以做到電容器組精細(xì)補(bǔ)償，任意調(diào)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)斷路器實(shí)現(xiàn)集中精細(xì)補(bǔ)償模式見(jiàn)圖5。圖5物聯(lián)網(wǎng)斷路器實(shí)現(xiàn)集中精細(xì)補(bǔ)償模式圖3結(jié)束語(yǔ)本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)斷路器在低壓配電領(lǐng)域的應(yīng)用，該智能斷路器采用徹底的一二次融合技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，通過(guò)云技術(shù)與云平臺(tái)的搭建，協(xié)同云端的大數(shù)據(jù)運(yùn)算、協(xié)調(diào)管理等，可以實(shí)現(xiàn)低壓故障定位