基于物联网的配网设备管理研究与应用

摘要：本文在分析了国网山东省电力公司泰安供电公司（以下简称“泰安公司”）当前供电发展情况及配网设备管理基础上，提出了将物联网技术应用于配网设备管理的创新管理方式，适应智能配网建设的总体要求，以全面提升配网智能化管理水平为战略目标，着力整合物联网等移动信息资源和科技手段，构建多功能集成体系，着力打造基于物联网技术的设备及运维平台。在基于物联网的配网设备管理应用以来，取得良好的经济与社会效益，为推动智能电网的建设与发展提供了契机。

关键词：物联网技术 配网设备管理 运维管理体系 智能电网

中图分类号：TM73 文献标识码：A

泰安公司负责山东省泰安区域供电、运行维护管理和服务。随着“强网惠民”配网建设改造工程的快速推进，“十三五”期间的投资总额与工程总量将会进一步增长。与此同时，泰安地区电网基础较薄弱，用电秩序有待提升，在实时巡视和检修方面，传统设备管理方式下的设备生命周期短，使用效率低下等问题逐渐显现。综上，泰安公司提出应用物联网技术实现配网设备全过程管理，大幅度提升配网设备管理水平。

1 实施背景

泰安公司配电网存在运行、维护和管理水平无法满足供电可靠性逐年提升的需求，而配电网的状态又依赖于设备运行状态实时交互分析。针对现有配电网设备运行状态和运行环境监测存在的问题，利用物联网技术收集和融合配电网信息的方案和实现方法，抓好设备数据及运维数据的闭环管理。因此，泰安公司采用基于物联网平台化设备管理模式，保证配网安全运行的“能控、可控、在控”，有效支撑泰安公司建设成全省全面配网运维智能化典范的战略目标。

2 内涵及措施

2.1明确管理思路、目标和重点任务

2.1.1明确提升配网智能化管理水平的方向

配电网是电网生产运行的重要环节，具有管理区域广、客户分散、设备种类多等特点。由于过去我国电力工业一直存在“重发轻供”的误区，从而造成配电网老化严重，呈现发展滞后现状。随着经济发展，城镇化推进，传统的配网建设已经无法满足要求。

智能化配网是基于电网的设备管理方式和巡检模式而言，先前配网运维需要技术人员前往现场实地观察了解运行情况，抢修时也要工作人员进行巡线查找故障点并进行抢修。而实施智能化改造后，配网设备在验收合格送电前，在设备本体上安装设备电子芯片，该芯片记录该设备全部信息，与设备同期运行。

因此，多年来，泰安公司始终致力于积极解决配电网薄弱问题。通过推进物联网技术为解决这一问题开辟了新途径。物联网在配电和检修环节的应用，使用双向通信、远程识别和数据交互改善电力交换和使用效率，提高供电可靠性及运维管理效率，达到实时监测智能分析自动预警目的。

2.1.2系统推进创新型管理模式

在物联网等技术支撑的背景下，该创新管理模式重点是组织联动的创新，即集技术创新、管理创新为一体，整体顶层设计的一种过程化、精确化、智慧化、个性化的创新管理模式。

采用物联网创新模式能实现自下而上由“感知端、传输端、云端和应用端”四个端点有效连接并组建该模式的基本骨架，四端联动由浅入深地拉动了现代信息技术创新的引擎，引致管理思维和管理工具创新。

2.2大力发展物联网技术，实现配网设备精益化管理

2.2.1构建设备基础模型，以闭环为目标进行设备管理

泰安公司经过研究设计本领域设备管理系统的模型和体系结构，依据设备参数和可靠性分析，建立了设备管理模型。结合设备在生命周期内的操作，规范基于智能管理的设备操作流程。该设备管理系统与现有配电网系统集成，实现对设备的完整操作和管理，具有灵活和直接快速的特点。

2.2.2深化日常监管，推进管理价值链与实物链的协调统一

在选择适宜的信息系统的过程中，应当针对固定设备的购置、维护以及日常流程进行考核，确保设备价值链与实物链的协调统一，实现动态管理不断优化。自动生成针对设备的购置、安装、管理、折旧、维修、报废等全过程的数据跟踪，并在此基础之上形成动态化的管理体系与档案。

2.2.3建立设备周期管理模型，提升管理精度

泰安公司严格按照设备全生命周期管理模型，即以设备为管理对象，以建立一体化信息平台为手段，统筹考虑系统优化设备全生命周期内的各个环节，即从设备形成前期、设备形成过程的科研、选型、設计、构建、安装调试等开始，贯穿于设备运营期间的运行维护保养与设备的移动、调动、封存、借用、变更，直至设备报废退出整个生命周期的管理。在满足安全、效能的前提下，追求设备全生命周期内可靠性和经济性的最优结合。

2.3结合配网运维管理，实现配网设备多功能集成

2.3.1设计智能检修策略，强化运维诊断及评估

通过物联网技术实时采集历史数据，并对设备的运行状况进行诊断及评估。根据配网设备的重要性、用户供电可靠性的不同要求，以安全、可靠性、环境、成本为基础，通过设备状态评价、风险评估、检修决策，达到设备运行安全可靠。

2.3.2优化决策方案与模型，提升精准运维水平

依靠强大的全面感知、实时传递的网络系统和云处理平台，不仅能够为组织决策提供精确、全面的信息，而且还提供决策方案与模型，以及可行性分析，使决策更加准确、有效。

2.3.3结合跨平台终端，实现应急检修无纸化

采集地理信息，能准确找到故障地点，指挥中心可实时监视检修人员行踪。实现现场与后台的交互，有力支持现场检修人员进行故障判定及实施维护。由后台工作站根据工作票查询并传送设备图纸资料，大大减少了移动设备存储空间，提高了工作效率，缩短了检修时间。

2.3.4与物联网的深度融合，实现全方位智能监测

由于配变电设备分布点多面广，且大部分曝露在室外，易受设备老化、天气及人为破坏等因素影响而引发故障，必须在各种隐患发生前采取应对措施，避免电网设备出现故障。随着配电网规模的扩大，配变电电力设备数量及异动量迅速增多且运行情况复杂，泰安公司率先以物联网技术为手段，实现智能电网的信息化、智能化，进一步提升工作效率。

2.4设备管理集约化，实现信息共享和实时交互

2.4.1建设物联网一体化平台，实现完整运营管理

建设智能电力物联网一体化管理平台是实现完整智能电网运营管理体系的最终目标，该平台的体系结构包含四个层次，即電网设备感知层、网络通信层、数据融合层、应用平台层。

2.4.2加快设备管理信息化，实现信息提取快速响应

建立基于二维码技术的设备管理系统，为每个配电设备贴上二维码标签。此巡检系统包括上位机及移动终端两部分，上位机包括整个系统，主要由基本信息、设备资料管理、巡检管理、设备状态评估、缺陷管理、系统管理部分，移动终端包括数据采集设备、巡检应用终端等，实现对日常线路的管理。

2.4.3集成智能可视化，提升管理运维和操作体验

传统电网的管理系统主要集中在自动化信息的采集和控制方面，对基本状态信息的可视化表现考虑不足，不利于电网的安全运行。通过可视化管理，将智能电网的运行状态以图形或图像的方式予以显示，为运行人员提供高级的电网监控界面，使其能更方便、直观地了解当前电网设备的运行状态。

2.5加强组织人才建设，整合企业资源

2.5.1依托物联网技术，创建新型的组织管理模式

在管理职能方面，泰安公司组织的职能正由管理型向服务型转变，而物联网管理模式则为这种转变提供了重要的物质基础和技术支持。依托物联网管理模式，组织将以更个性化、更简捷、迅速、高效的服务提供给客户。

2.5.2建立组织机构标准化，实现高效有序管理

智能化设备运维管理体系要紧紧围绕企业战略及核心业务，才能够达到有序、高效的目的。而管理体系主要表现在组织设置等方面。泰安公司并不强调过细的分工，而将精益化管理模式的部门协作作为重点，把解决现场存在的问题作为首要目的。将精益化管理导入到公司组织机构体系，实现设备精益化管理的高效有序。

2.5.3建立系统化思维和以责任为重的主体意识

建立系统化思维，从而摒弃传统模式下的短期逐效行为，特别是在涉及不同部位环节的管控中，更应当逐步调整观念，做好长期优化的思想准备。重点着眼于能否优化运维理念，不断提升运维绩效。

3 实施成效

3.1取得了良好的经济效益

泰安公司从2016年开始实施基于物联网的配网设备管理平台，尤其在智能电网建设工作实施以来，智能巡检予以全面推广，目前各专业全面开展低压线路及设备智能巡检工作，深入开展设备风险及状态检修绩效评估，成效显著。

在变电站维护方面，运行维护费用较2015年减少20%以上，电力电缆线路、开关柜、开闭所等附属设施维护费用较2015年减少25%以上。

在检修策略精度方面，计划检修和事故检修的精准率提高17%，避免了因往返巡回确认造成的路途及时间损耗，无纸化率基本达到95%，临时检修数量降低显著，约为23%。共节省经济效益近百万元。

3.2社会效益

项目应用后，使泰安公司配网电力系统的整体技术水平上升一个新台阶。未来的泰安公司将继续利用物联网、云计算等高新信息科技手段，通过集约化整合持续推进智能配网系统的深化应用，借助智能配网设备运维平台的管理和技术优势，合理有效地确定整个运行期内的运维成本，从而有效计算分析未来配网投资经济效益，为国网决策者提供有力决策依据，同时能积极发挥反馈作用，提高建设管理水平，从而有效增强社会效益，提高电力企业经济效益和品牌价值。

参考文献：

[1] 李珊，周凤珍，宋宁希.物联网技术在配网设备监测中的应用[J].智能电网，2015（1）：60- 66.

[2] 黄勇军.物联网技术在配网状态监测中的应用研究[J].工业技术创新，2016，3 （3）：351- 353.