近年来，物联网、大数据、AI等信息技术快速发展，智能配电网各种技术广泛应用，为落实国家对电力高新科技应用及双碳政策相关要求，用户侧低压配电系统需要不断提高智能化程度，充分满足日益增高的需求，提高运行效率，最终做到智慧用电。智能配电是一种利用现代信息技术手段，通过智能软硬件的投入，完成电力设备的正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量等，优化电力的分配和使用，实现配电系统高效管理的一种配电模式。 对于功能复杂的建筑配电，低压配电系统作为核心更加重要，其涵盖了变配电室至用户末端点的各级配电，本次主要针对低压智能化配电技术进行解析，讨论智能配电应用方向，搭建智能配电系统。智能配电设备作为配电系统中重要组成部分，是实现智能配电系统的基础，产品依托于信息技术，具备更多功能和通讯能力。
低压配电系统中涉及的智能配电设备主要功能如表1所示。当前智能配电设备的主要发展技术路线分为智能断路器和智能监控仪表，具体应根据不同需求采取对应的方案。智能断路器通过在原有断路器的功能基础上集成智能通讯模块，多种功能模块可供选择搭配。同体积设备集成更多功能，不仅有电气回路测量，开关状态反馈等常规监测功能，还具备自我诊断、远程控制、自动报警等功能，具有精确保护、早期预警等优势，对于提高供配电可靠性及配电网柔性调配有积极作用。智能监控仪表采用了更加智能的芯片技术，具备一体化触控操作屏幕，更强大的现场控制功能及分析记录能力，可更加灵活的配置，具有精细化监测，现场可视化展示等优势，对于电网运行状态及电力数据的分析会有更好的作用。随着信息技术发展，目前越来越多的厂商推出了智能化升级产品，不仅增加了供电系统的可靠性，而且对搭建整体配电系统监控后台有了很大的支持。随着物联网技术不断发展，智能配电产品通信功能不断增强，根据智能设备支持的不同传输特性可以灵活组建不同的网络，通过网关等技术手段，汇入到专用设备信息网络中，最终将前端采集的数据传输到监控后台。
智能配电设备根据功能需求可灵活配置通讯模块，支持有线及无线传输，主要技术功能如表2所示。智能配电网络由多重不同协议的网络组成，对于不同的网络协议间互联，网关技术是实现数据融合的基本手段，最终目的需要通过协议网关转到互联网通用协议，满足设备与用户的交互。 基于 ＴＣＰ协议的以太网是这些数据的基础载体，在网络布线系统设计中，需要充分考虑网络链路及电源的冗余，对于完善的智能配电系统起着至关重要的作用。智能配电运维管理平台搭建是以智能配电设备各项电气数据为基础，通过数字可视化模型搭建配电系统，利用大数据、云计算等信息化技术进行分析诊断，实现能耗数据、配电运维和电气资产综合管理的智慧运维平台。
（1）具备实时监测与预警，通过有效的监控管理保障电力系统的安全可靠稳定运行。（2）具备数据采集与分析功能，实现能源的合理分配和优化利用，达到节能增效，实现全面降碳目标。（3）实现配电设备全面管理，包括状态监测、维护计划制定和执行等，延长设备使用寿命，降低设备故障风险。（4）具备故障诊断并实现快速定位，提升配电自动化，整体提高管理效率和水平，实现无人值守。（5）通过互联网大数据、云计算等现代信息化手段，为电力运行、设备更新提供科学依据与决策支持。（6）采用BIM技术实现配电系统三维数字化显示，并通过数据联动，实现配电系统数字孪生。智能配电运维管理平台是智能配电系统的核心，能大大增加供电可靠性，提高运维效率，有效节约能源；除自身功能外还可以通过系统集成其他智能配电系统功能，如电力监控、自备电源（发电机、UPS）、光伏发电并网、电池储能等系统的数据均可以纳入，通过人工智能技术，最终实现无人化管理目标。
智能配电系统由前端智能配电设备、中间传输设备及后端管理平台三部分组成，满足对主干线路及重要设备供电进行智能管理、集中监控，并对数据分析处理，最终目标达到系统全面监控，提高供电可靠性，满足用户合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能。本次通过某项目智能配电系统实际设计案例，对低压智能配电系统应用进行解析。 项目为某省会级城市大型体育中心，总建筑面积约47.2ｍ2，设有一场两馆及配套设施，其中体育场及配套用房建筑面积约27.5万ｍ2，体育馆和游泳训练馆面积约19.7万ｍ2，均为甲级体育场馆，可承担重大体育赛事。体育中心整体用电负荷 64.7MVA，采用8路10kV进线，共设38台变压器，场馆整体负荷等级高、容量大、配电系统复杂，因此体育中心整体统筹建设智能配电系统，对各级配电采用不同策略进行监控管理，智能配电系统架构如图1所示。智慧配电运维管理平台设置在园区体育场VOC运行中心内，其他各场馆中控室分别设置二级监控管理平台，满足场馆供配电系统监控管理需求。体育场、体育馆、游泳训练馆总配值班室设置变电站监控管理平台，每个变配电室内均设置现场监控管理站级单元，满足变配电站监控管理需求。在低压柜内安装智能配电通讯采集网关设备，搭配测量互感器、电力仪表、温度传感器件、智能开关、通讯附件等实现配电柜内各项数据现场智能查询、后台监控、分析预测等功能，总配电柜系统如图2所示。采用一体式智能框架断路器自带通讯，上传各类电参数、运行状态、故障及老化分析参数；母线设置温度传感器通过无线协议接入通讯采集模块；SPD、电力仪表等通讯器件通过有线协议接入通讯采集；通讯采集模块带网关功能，上传电参量、母线温度、SPD等各类参数信息。进线设置温度传感器通过无线协议接入通讯采集模块；无功补偿功率因数控制器、有源滤波通讯模块、电力仪表等通讯器件通过有线协议接入通讯采集网关；通讯采集模块带网关功能，上传无功及谐波等电参量、无功及谐波补偿数据、母线温度等各类参数信息。所有馈线回路设置温度传感器通过无线协议接入通讯采集模块；所有馈线回路设置电力仪表通过有线协议接入通讯采集模块；重点及特殊出线回路断路器根据功能设置通讯附件及电动操作机构，重点监测负荷回路通过无线协议接入通讯采集模块；有遥控遥调的特殊负荷回路通过有线协议接入通讯采集模块；通讯采集模块带网关功能，上传电参量、母线温度、SPD等各类参数信息。在建筑各层配电盘柜内安装智能配电终端设备，搭配测量互感器、开关通讯附件及辅助触点、实现对配电箱现场智能查询、后台监控、分析预测等功能，终端配电箱系统如图3所示。通过通讯附件及辅助触点可采集开关开合状态、故障信息，对关键节点进行远程控制。在重要回路上设置测量互感器实现电压、电流、谐波、电能等电参量信息采集，满足对电气设备线路的监测与计量。所有采集信息均接入智能配电终端设备，终端设备具备采集、转换、运算、显示、保护、控制、监测、管理、通讯功能。传输系统基于建筑信息设备专用局域网，采用高速高带宽、支持多种网络协议和容错结构的多层交换机搭建，系统布线采用光纤及E级铜缆，无线局域网设备满足IEEE802.11ax协议标准，TCP/IP协议中的网络设备应支持IPv4/IPv6协议。末端智能设备通讯采用ModbusRTU485总线传输及Zigbee协议进行无线传输，通过通信管理机、多功能智能配电仪表等网关设施转换协议最终采用TCP/IP协议在设备网中进行数据传输。（1）现场控制单元：在配电室等重要地点设置现场控制管理单元，采用全彩显示，人机交互触控系统，满足巡查人员查询管理配电室现场设备。（2）移动管理终端：利用无线网络技术，开发App客户端满足管理人员远程查询管理。（3）监控管理平台：系统服务器设置在数据中心机房，在园区运行中心、场馆中央控制室、配电值班室内设置不同权限功能的管理端，满足不同层级人员管理。（4）信息显示系统：将更多数据处理切分后通过大屏幕展示，实时监测数据，更好满足人员指挥调度。监控平台除低压配电系统外，还需将高压配电综保及电力仪表、变压器温控器、直流系统电源信号、应急供电发电机等电力数据及配电室视频监控数据纳入整体配电监控，最终形成完整的电力监控系统。通过系统集成共享光伏发电及储能管理、电动充电桩监控、建筑设备管理等相关系统数据，加强平台管理功能，更加有效管理配电系统。在体育中心VOC运行中心设置智慧运维管理平台控制终端及综合大屏幕显示，可实时展示并调控电力数据，重大赛事时可将平台信息上传至城市MOC集中管控，满足电力系统保障要求。系统平台通过管理主机全面实现资产、报警、诊断、工单等运维操作管理，通过智能手机的App应用实现移动运维操作，通过网页WEB客户端可实现运维监管操作。系统平台用户界面操作采用定制化模块，支持自由组态，3D化模型操作；具备多种方式电子化图形管理功能，通过地图导航准确定位故障信息。通过采集对电能各项数据进行全方位分析，将原始数据转换为有效信息；预测系统电能质量问题的严重性，发送预警信息，提供决策依据；通过电能参量数据深度分析能源消耗的负荷类型及趋势，发现能耗使用问题；智能生成图形、表格和优化建议，提高运维效率。资产管理：提供配电系统所有设备详细完整的台账信息。档案管理：历史数据、作业文档、现场照片、运维日志、设计信息等。计划管理：周期性维护计划制定，预防性维护计划，临时维护任务的工单自动/手工生成及派发。工单管理：工单创建，工单执行日期提前短信推送执行人，当天临时创建工单，创建后立刻短信推送，工单执行的现场照片和日志的保存与显示。建筑低压配电网与人们平时生产生活有着密切关联，通过不断提高智能配电技术及应用系统，使低压配电网运行不仅更高效可靠，而且也更便于调控，极大提高电网使用效率，对于节能降碳有着积极的作用，是今后低压配电系统技术发展的必然趋势。
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