要問現代社會人們最怕什麼？恐怕非“停電”莫屬！沒有電，工廠裡轟鳴的機器一個個都成了動彈不得的“啞巴”；辦公室裡高速運轉的電腦一臺臺都成了愚笨至極的“傻瓜”；人們閒暇時更是沒法吹著空調追著劇，手裡剝著小龍蝦……
2012 年 4 月，深圳市主城區以及羅湖、福田、龍崗等地就曾罕見地遭遇了兩個小時左右的停電。這是深圳至少十年來最大範圍的停電，事故相當嚴重。受此次斷電影響，深圳城區道路紅綠燈癱瘓，交通混亂；廣深和諧號暫停運行近一個小時，D7009 次等 19 輛列車出現 3-70 分鐘晚點，火車站內旅客躁動不安；一些市民被困電梯，很多小區陷入黑暗。
據專業人士透露，深圳市此次停電事件社會影響大，可見電網穩定運行的重要性。電網包括輸電網和配電網，因為歷史原因，中國配電網建設相對薄弱，隨著用電負荷不斷加大，故障幾率也不斷增加，人們日常遭遇的停電大部分都是由於配電網故障所引起。
配電網線路結構複雜，分支眾多，一旦發生故障，特別是小電流接地故障，通常只能先通過變電站試拉閘確定故障出線，再通過對故障線路分段試拉確定故障區段，最後通過人工巡線查找線路故障發生的具體位置。這一過程費時費力，如果遇到線路穿山越嶺、交通不便，單純依靠人工巡線不僅強度大、成本高、效率低，而且難以應對各種突發事故。
因此，如何降低故障率、縮短停電時間、增強電網可靠性成為配電網現階段重要的發展方向。隨著物聯網、人工智能等技術的不斷髮展，電網智能化成為大勢所趨，在電力監測領域或引發一場巨大變革。而以智能化配電網線路狀態監測系統深耕近十年的映翰通無疑在該領域具有豐富的經驗。
物聯網技術或成電力監測領域核心解決方案
與其他工業項目相比，電力系統更加複雜且龐大。
以配電網為例，配電網是指從輸電網或地區發電廠接受電能，通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給居民小區、工廠、醫院、商業樓等地的電力網。配電網的電壓等級多，網絡結構相當複雜。其中，一般將電壓等級 10-35kV（我國主要為 10kV）的配電網稱為中壓配電網。中壓配電網的規模龐大、網架結構複雜，接地故障、複雜故障多發，是制約供電可靠性提升的重要因素之一。
國內中壓配電網普遍採用中性點小電流接地方式（稱為小電流接地系統），該方式允許在接地故障發生後帶故障運行，無需立即停電，因此供電可靠性較好。但是，小電流接地系統也存在複雜故障多發、故障定位困難等問題。特別是中壓架空線路，故障發生頻率較高，各種複雜故障佔總故障比例可高達 80%以上，其中單相接地故障佔比很高。
在中學物理中我們學過，三相電發生單相接地故障時，線路中會產生零序電流。因此，測量零序電流也就成為排查線路故障的重要方法。但是，小電流接地系統發生單相接地故障時，零序電流的故障信號具有頻率高、幅值微弱、持續時間短等特點，導致難以精確檢測和測量，特別是架空線路中更是難以實施零序電流的測量，這些技術困難導致小電流接地系統單相接地故障檢測和定位問題長期得不到解決，被公認為行業難題。
正是由於這些問題的存在，隨著電網規模的日益擴大，我們亟須找到一種能夠準確進行故障診斷、事故後數據分析、保護動作行為評價等功能完善的電網故障信息綜合分析系統，這也就催生了故障錄波的產生。
理論分析表明，當接地故障發生時，故障線路的故障點前後暫態錄波信號的幅值、極性、形狀均存在顯著差異。因此，我們可以通過相電壓變化等方式觸發故障錄波，並通過分析故障發生時刻故障點前後波形的差異，來確定故障線路及位置。
我們可以發現，在故障錄波系統的整個運行過程中，一定少不了傳感器、物聯網、大數據等技術的支持。而隨著這些技術的不斷髮展，這一系統也有望變得更智能、更高效。
事實確是如此，作為國內較早自主研發製造物聯網通信設備產品企業之一，映翰通於 2011 年率先開始研究將暫態錄波技術應用於配網監測領域，如今已形成一套完善的智能化配電網線路狀態監測系統。
映翰通智能配電網線路狀態監測系統解析
2012 年，映翰通推出第一代基於暫態錄波技術的智能配電網線路狀態監測系統。該系統包括安裝在線路上的採集單元、安裝在杆塔或線路上的彙集單元，以及部署於雲端或集成在配電自動化主站中的大數據智能分析平臺等三部分。整個系統能夠提供故障檢測與定位、線路工況識別、故障類型分析、供電質量監測、故障預測及分析、電網運維數據支撐等眾多功能。
以故障檢測與定位過程為例，其整個系統的工作原理如下：
“端”側實現故障檢測。通過將故障指示器安裝至配電線路的各個角落，從而能夠實時採集線路電流、對地電場等信息，並能通過內置的工況分類算法實現對線路擾動、異常、故障的識別，然後根據工況類別來差異化處理。
“雲”側實現故障定位。通過將 AI 技術主要應用於平臺端的智能大數據綜合分析系統，實現線路故障區段精準定位、線路工況識別、線路故障分類以及未來將要實現的故障預測等。最終，平臺還會把故障定位結果以短信和手機 APP 消息推送的方式發送給線路運檢人員，幫助他們快速查找到故障點。
與傳統人工模式相比，智能配電網線路狀態監測系統通過在配電網線路佈滿傳感結點，能夠快速有效獲取電流、場強、溫度等信息並及時上傳系統，之後再利用 AI 及大數據綜合分析技術，實時掌握線路狀態，不僅能夠大幅縮短巡線時間、降低巡線勞動強度，還有效解決了結構性缺員矛盾、變粗放型模式為精益性管理模式，更可對可能出現的停電事故進行預警，有效預測線路缺陷和隱患，更好保障電網“健康高效”運行。
作為領先的智能配電網線路狀態監測系統可謂亮點多多。首先，該系統高精度時間同步傳感器性能優異，能夠實時可靠的獲得高精度、高質量的線路狀態信息；其次，基於多年來積累的海量數據，該系統利用神經網絡技術訓練的小電流接地故障識別模型準確率高。
映翰通最初的目的是想結合傳感器、無線通信等技術，嘗試用物聯網的思維解決小電流接地系統故障難題。經過多年的不斷髮展，如今的智能配電網線路狀態監測系統已經發展至第三代，不但解決了配電網故障定位問題，還實現了配電網的主動運維以及規模化應用。
毫無疑問，該系統正成為電力系統應用物聯網技術實現智能化的重要案例，其實用價值也獲得電網公司的認可，並於 2016 年形成了該產品的技術規範沿用至今。截至目前，在全國已有數萬套該系統裝置正在運行。
眾所周知，電力物聯網也是近年來電力領域應用物聯網技術的關鍵舉措，二者之間也在不約而同形成協同效應。
未來，當各種高性能傳感器應用於電力系統各個環節，運行人員將能夠實時掌握電網運行數據，與 AI 技術深度融合，電網將變得更高效、更智慧。當然，映翰通也並非止步於此，其在電力領域還有更多嘗試與助力。
如今，在電力行業中，映翰通已經在發電、輸變電、配電和用電的全產業鏈環節，滿足智能電網業務需求，除智能配電網線路狀態監測系統外，映翰通工業無線路由器、工業交換機、工業無線數據終端，邊緣計算網關等通信產品廣泛應用於光伏發電、風電、輸電線監測、配網自動化、智能表計、新能源充電樁等行業。如嵌入了電網專用加密芯片的工業無線數據終端就廣泛應用於配電自動化終端中，為電力主站與現場設備之間的雙向數據交互和控制提供了安全可靠的無線通道。
結語
當然，物聯網技術在未來還將越來越深層次地為傳統電網賦能，逐漸應用於電力系統的各個環節，不斷提升電網的感知能力、互動水平和運行效率。
早在 2016 年，國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部就曾聯合印發《推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》和《中國製造 2025- 能源裝備實施方案》，指出在網絡建設方面，以智能電網為基礎，與熱力管網、天然氣管網、交通網絡等多種類型網絡互聯互通協同控制；將智能製造和智能運維貫穿至煤、電、油、氣、核電、新能源、燃料電池、儲能裝備、電網等 15 個領域。而美國電科院更早於 2012 年就啟動了智能電網大數據研究項目，研究在輸配電上的大數據應用。
可以預見，在未來的相當長一段時間，智能化改造將成為一項非常重要的基礎建設，而處於風口之上的物聯網企業也將為電力行業帶來不可估量的價值。
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