新型電力系統背景下低壓臺區建設的研究

杜 峰，江御龍

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 210000）

關鍵字：低壓臺區；物聯感知；新型電力系統 中國分類號：TM774

1 研究背景

能源互聯網技術作為時下最先進的電子信息技術，正以高效率、高技術水平、高覆蓋率的優勢成為電力發展的主要驅動力。供電公司致力于打造智能電網，為每一個居民用戶提供定制化服務，根據居民用戶的實際需要進行相應調整，以提高用電管理效率和經濟效益。在用戶側泛在能源互聯網涵蓋的范圍極廣，是從用電企業用戶安裝的負荷控制管理終端、用能監控終端到低壓臺區側集中器、居民用戶的智能電能表、智能插座、智能家居等一切與電能關聯的節點。隨著交直流充電樁、分布式能源、智能家居、儲能以及水氣熱等各類新型用能設備的逐步接入，各網省公司數據采集范圍較以前有了極大拓展，同時隨著居民用戶用能情況實時監測的要求不斷提高，電能數據采集周期由每日到小時到現在要求的分鐘級，采集頻度大幅度增加了幾十倍。

為了加快網省供電公司推進供電側用戶數字基礎設施建設，服務營銷數字化轉型發展，聚焦“碳中和、碳達峰”目標，構建新型低壓臺區管理服務體系，必須全面加強臺區信息感知能力，推動業務體系融合貫通，構建源網荷儲互動機制，實現臺區精益管理、負荷精準調控，用戶精品服務，助推可持續發展，助力構建以新能源為主體的新型電力系統。

2 主要技術研究

物聯感知技術在低壓臺區建設中重點是在通信組網建設思路上，以HPLC 為主要通信方式，RS485為輔，結合藍牙、LoRa等方式作為補充，以智能電能表為居民家庭通信子網中心、以物聯感知終端為表箱通信子網中心，以能源控制器為臺區低壓側通信網絡中心，構建彈性擴展、傳輸高效的分層分布式通信網絡。

HPLC技術是在低壓電力線上進行數據高速傳輸的寬帶電力線載波技術，是以低壓電力線作為傳輸介質，實現電力用戶的用電數據交互傳輸的一種通信網絡。主要采用了正交頻分復用（OFDM）技術，使用頻段為0.7～3 MHz，與以往低速窄帶電力線載波技術相對比，HPLC技術具有帶寬大、傳輸速率高等優勢條件，可以滿足電力線載波通信更高的需求。

覆蓋范圍廣泛，尤其是在建筑樓宇內或是山區等特殊地方，無線存在穿透力弱，有信號盲區的情況，HPLC 技術可以很好的與無線技術行程互補，可以更好地實現通信連接。隨著國家電網公司對HPLC大力推廣，HPLC技術將來會帶動起更多的市場應用前景。

3 建設內容研究

低壓臺區現場建設，一般從臺區側低壓計量箱、分支箱、表箱、用戶4個方面進行?；贖PLC推廣與深化應用，主要包括數據高頻采集、臺區自動識別、相位拓撲識別、停電事件主動上報、臺區分相停電分析、時鐘精準治理、通信網絡監測與優化、ID統一標識管理等功能。通過深化應用臺區主要節點監測設備，強化低壓臺區分支和用電點的邊緣感知、邊緣計算能力，實現計量箱數字化監控。采用對臺區內分支箱、計量箱、終端等設備進行數字化改造方式，建立臺區各型設備信息模型，對實時運行工況、設備運行狀態、電氣拓撲結構、溫濕度等信息的實時采集監控，實現可視化的數字、圖形等展示，來提高臺區運行的可觀測性。通過對臺區用電行為數據的實時監測，進而加強臺區拓撲自動識別能力以及提升配網故障精準定位能力，實現臺區拓撲和相位的高效率自動識別，這樣相比于原有的人工營銷建檔、核查的方式，明顯降低工作人員的工作量以及現場實際運維所產生的成本。

物聯感知技術在低壓臺區的建設主要依托HPLC 建立低壓臺區骨干通信網絡，建立能源控制器、低壓監測感知終端、智能電能表等主節點設備的穩定通信連接。

臺區：能源控制器通過4G VPN 與用電信息采集系統通信，實現平臺與智能終端的數據交互。對下采用RS485 總線通信采集臺區總表、環境（溫濕度、水浸）傳感器，通過電力線載波HPLC 采集居民戶表、低壓監測感知終端、室內智能家電等設備信息并進行協調控制。

分支線路：安裝分支箱的低壓監測感知終端采用RS485 總線連接環境傳感器、塑殼斷路器，實現分支電氣拓撲結構辨識、相序識別、故障感知、事件主動上報及分支線路線損精細化分析等功能。低壓監測感知終接入用電分支線路的電壓和電流，通過算法實現用電特征值凍結、負荷分解、故障分析、故障排查等功能，通過HPLC 實現與能源控制器的數據傳輸。

表箱：居民表箱可集成低壓監測感知終端、量測開關、漏電保護器、溫濕度、水浸傳感器以及具備無感換表底座、智能鎖具，能源控制器通過HPLC 與低壓監測感知終端通信，對智能電能表實時或凍結數據、表箱開閉狀態進行數據采集，實現智能電能表數據的高頻采集、表前或表后停電故障監測分析、線路過載或短路保護、電氣拓撲物理識別、線損精細化分析計算、非介入式負室內荷辨識以及表箱進水或高溫、著火報警等功能。

用戶：將用戶側的有序充電樁、光伏、儲能裝置數據通過HPLC接入能源控制器，通過具備HPLC載波功能的智能插座連接家用電器，實現戶內空調、電熱水器等大功率電器的負荷辨識與柔性調控?；诖髷祿幚矸治?，結合智能插座、智能家電等設備的精準感知，實現用戶用能精準分析，臺區負荷精準預測，提供家庭電器、臺區、小區等多維度的用能分析，引導用戶培養良好的用電習慣。

4 結束語

近年來，隨著能源互聯網技術的蓬勃發展，能源互聯網的概念應運而生。能源互聯網既有電力的互聯互通，又存在信息的互聯互通，因此具有泛在、雙向交互和全面感知的特征?？紤]到能源互聯網的任務特征，其單向通信方式存在節點控制困難、難以應對高并發場景和終端設備故障處理等問題，因此本項目提出了一種能源互聯網場景下的云端雙向高并發通信架構，以滿足雙向互動、全面感知的泛在能源互聯網業務要求。

基于物聯感知技術打造的低壓臺區建設是各網省供電公司推進一流智能電網建設的重要一步。未來，電力系統的萬物物聯將是新型電力系統的發展趨勢，進一步充分挖掘用電數據價值和數據應用的效率，為供電質量的提高和用電服務的提升提供更多的技術支撐。