微功率

电力设备状态监测是物联网技术在电力行业中应用的主要方向之一，各类小型化、智能化、无线化的传感器给电力物联网技术的应用带来新的思路，本文分析了无源无线传感器技术现状和发展方向，为电力物联网传感器技术研究和应用提供参考。

充分利用一二次深度融合技术，采用一体化电容分压电子式PT取电，支持线路电压、负荷电流、分相功率、冻结电能、熔管开合状态及位置等信息采集，具备相间短路、单相接地等多种线路故障实时监测，采用微功率无线通信技术与台区智能融合终端交互，实现配电变压器高压侧工况和运行数据的远程传送。

针对现存大量传感设备未充分发挥作用，各专业系统自成体系，传感设备重复部署，难以满足终端统一接入的管理要求；无法充分挖掘数据在提高电网安全运行水平、效率效益和工作质量等方面的价值，传统的在线监测仍主要依赖于值班人员的专业素养和主观能动性；网建设认识不深，标准接入方式普及有限，接入设备缺乏统一标准，错误接入等问题，基于电力物联网架构体系的安全接入、设备管理及边缘计算、嵌入式系统的软硬件架构的要求，秉承“边端分离”的思路，开发出智慧变电站物联感知边缘物联代理（接入节点）应用解决方案。该装置是一套统一的应用于输、变、配电的边缘物联代理装置（接入节点），用于解决边端一体造成的单一现场配置多个边缘代理或感知终端重复配置的问题，是电力物联网感知层的核心设备，是实现“数据一个源”和“统一接入、边缘智能、共享共用”的关键设备。通过在输、变、配电系统中配置边缘物联代理，实现各种微功率、低功耗无线传感器以及有线传感器的自由组网，南向可实现不同厂家、不同类型、不同协议、不同通信方式的传感器数据接入配置，实现汇聚单元统一接口协议和统一通信协议接入，北向可通过安全加密芯片或安全加密程序实现与汇聚单元及物联网平台的安全通信。凭借EdgeX Foundry（国际物联网边缘计算软件框架），实现边缘算法App在边缘物联代理（接入节点）本地搭载，也可以通过云端对本节点内的边缘算法App进行远程更新，实现高级应用算法远程部署，充分发挥传感设备数据的价值。

本项目属于集成电路领域。随着智能电网建设的推进，电力通信芯片的市场需求与日俱增，长期以来电力通信芯片依赖国外进口，存在安全隐患大、供货不稳定等问题。随着智能电网新型业务的兴起，分布式电源等各类终端大量接入，对通信实时性、可靠性、通信速率等提出严苛的要求，而国内产品主要面向消费类电子，存在成本高、功耗高、可靠性差等问题，无法满足复杂电力环境下的应用需求。因此，亟需研发具有自主知识产权的工业级电力通信核心芯片，以实现规模化推广应用。本项目开展了高性能模拟前端、电力线载波通信、微功率无线通信和多模融合通信等关键技术研究，突破了噪声自适应消除、抗信道干扰、低功耗与高性能难以平衡等难题，开发了高速电力线载波通信芯片、G3-电力线载波通信芯片、微功率无线通信芯片、双模融合通信芯片4款芯片以及12款模块产品，取得了集理论、技术和产品于一体的创新突破：1）突破环境温度、干扰噪声、工艺偏差因素导致放大器性能降低的难题，提出自适应噪声消除和多温度系数参考源电路设计方法，设计模拟放大器，可控增益带宽提高了10%，保障通信芯片在复杂电力工况下可靠运行；2）攻克了电力线强干扰、强衰减环境下高速通信的难题，提出了互相关帧同步技术，提出了实时自适应干扰消除技术，保证了高速电力线载波通信芯片在复杂信道环境中稳定可靠运行；3）突破了通信芯片在低功耗、小尺寸与高性能需求之间难以平衡的难题，提出了一种基于注入锁定技术和有源电感振荡器的高频信号追踪的方法，设计了低噪声射频模块，研制出高性能、低成本的微功率无线通信芯片；4）突破了双模融合通信的信道差异化适配难题，提出了电力线载波与无线融合通信架构，构建了双通道子载波误码率预测模型，设计了双链路自适应切换保护与子载波优选适配方法，研制出高可靠、高适配性的双模融合通信芯片。 项目成果已在我国电力行业实现大规模应用，覆盖27个省/市/自治区，拓展至环境监测、智能家居等领域。项目的实施，实现自主知识产权电力通信芯片的规模化推广应用，有效提升电力通信水平，打破国外垄断，带动我国集成电路自主创新，对推动产业进步意义重大。

电力信息通信

配电台区边端多模通信网络是以低压电力线和无线为传输介质，融合高速电力线载波、微功率无线、低功耗无线等通信模式，可扩展接入 Zigbee、蓝牙、WiFi、LoRa 等多种协议设备，实现深度覆盖的本地异构通信网络，支撑多样化的设备连接和服务需求。 配电台区边端多模通信网络的电力线载波通信定义了 8 个通信频段，支持载波频段自动避让；无线通信支持470MHz 频段微功率无线通信和低功耗无线通信。 配电台区边端多模通信网络由中心主控节点、路由汇聚节点和末端感知节点组成。一个中心主控节点和多个路由汇聚节点构成以中心主控节点为中心的主干 Mesh 网络，末端感知节点以无线方式从中心主控节点或路由汇聚节点接入主干网络，末端感知节点与中心主控节点或路由汇聚节点之间构成星形网络。

本项目研发一种微功率无线现场网络评估测试系统，该系统有测试设备和测试主站两个部分组成。系统能够检测现实环境下微功率无线的通信主要的性能参数，并按照国家电网相关标准，针对网络链路及其节点单元执行系列化的统一技术规范、通信协议测试从而实施系统性的指标检测和环境评估。本测试系统由两个部分组成：测试设备和测试主站。测试设备：它不仅具有集中器的主要功能，还通过自定义协议实现了与测试主站交互的所有测试流程。通过主站命令的触发，测试设备根据现场情况自动执行相应的测试命令和流程，测试完成后，将测试结果进行保存并上报。测试主站：对现场测试设备进行集中管理，对测试项目进行分批次有计划执行，例如档案信息管理、GS监控、实时数据和冻结数据召测、自动召测数据以及用户操作权限管理等功能；此外，测试主站通过自定义扩展协议，支持对测试设备执行不同的模块测试命令，包括一般性测试、组网测试、日常业务测试和网络稳定性测试。 截至目前，宁夏计量检定中心已对友讯达、鼎信、麦希等多个厂家的互联互通模块进行了测试，通过软件评价，对各个厂家模块的组网能力、数据采集的稳定性等指标进行了评价，发现麦希的微功率模块组网能力弱，针对此问题进行深入研究，为现场提出了有效的解决方案，提高用电服务水平。通过此设备，还进行了远程电费充值、电价下发等测试任务，发现了充值延迟、电价下发错误等问题。一旦用户体验时出错，将会提高用户投诉率，因此，技术人员对发现的问题，进行剖析，逐个解决存在的问题，为后期用户体验远程充值打下基础，也避免为宁夏电力公司造成一定的经济损失，研究成果可以在全国检测微功率无线模块方面全面推广应用。

Y-GZ-D2000C3智能低压故障传感器（以下简称“故障传感器”）是佳源科技总结了多年的故障现场排查经验，针对低压线路复杂，台区用户数量多的特点开发的一种适用于400V低压线路侧的电气测量、状态监测和故障上报设备。故障传感器采用了开启式电流互感器或穿刺取电线夹可以在不停电的情况下安装，结构简单安装便捷。故障传感器可安装于配变低压出线柜、开关分支箱、用户表箱等位置。 故障传感器在安装位置建立监测点，采集三相电压、电流、开关状态等信息，计算线路的有功无功功率等电气量；在线路出现电压、电流故障时，进行告警指示并产生上报事件。具有本地RS485数据通讯接口或载波/微功率无线通讯接口，可以将数据实时传送给TTU设备或通讯中继设备。

项目围绕能源互联网和电力市场改革对配电网智能量测、物联通信及智能应用要求，在营配智能终端的模块化集成设计，低压集抄无线通信，终端状态监测与移动运维等方面开展了创新研究与示范应用，研究设计了营配一体化数据采集、物联通信和集成应用技术架构，解决了配电台区多源营配数据采集终端一体化集成、异构物联通信与故障运维问题，提升了南方电网电能计量装置智能化及低压集抄运维管理水平，为落实公司综合能源服务转型战略提供了坚实技术支撑。在营配信息量测方面，提出并研制了高集成、模块化的营配一体化智能终端，集成了配变监测计量终端、负荷管理终端、集中器、电压监测仪及无功电压控制终端等功能，实现了配电台区多源营配数据的一体化采集；在营配数据通信方面，研究适用于配用电的高效自构建、异构物联无线通信技术，设计了网路故障自定位及自修复机制，同时融合了 LoRa 和微功率无线技术，解决了传统微功率无线通信兼容性不够、传输效率低、覆盖能力不足的问题；设计了一套面向配用电的通信技术适应性综合测评方法，解决了多类型台区配用电通信技术适应性评估难题；在营配信息集成应用方面，研究提出了基于模糊神经网络的计量终端和智能电表自适应故障诊断方法，基于地址匹配和近邻聚类的营配终端地理定位与智能运维方法，构建了终端健康度评价模型及指标体系，实现了计量终端模块故障诊断预警、运行状态监测及远程移动运维。此外，通过营配一体化终端与通信集成应用仿真平台，低压集抄和智慧园区现场应用对上述研究成果进行了测试验证。 项目成果已经在广州、佛山供电局低压集抄系统，以及长沙、株洲智慧园区管理等方面进行了广泛应用。同时，项目成果在支撑南方电网公司智能电表和低压集抄“两个全覆盖”建设，满足能源互联网多业务场景智能量测和综合能源增值服务需求方面具有广阔的市场应用前景。

配电网故障定位系统为一种简单实用的配电自动化解决方案。录波型故障定位系统由主站后台、采集单元、汇集单元、配套通信终端以及必要的公共通信网络组成，适用于3~35kV架空线路的在线监测，具备线路故障汇集、故障信息主动上报主站等功能，具有使用简单、运行稳定、维护方便、可靠性高、开放性好、性价比高等特点。 录波型故障定位装置采集单元具备故障录波，零序电流合成，微功率无线组网功能，可通过本地无线网络将故障信息上传到远传汇集单元，然后汇集单元将故障信息实时上报到主站定位系统，由主站处理并完成图形化定位显示。