智能配電網作為能源互聯網的核心，實現配電網設備與環境的全景感知及異常、故障的快速準確地定位與隔離以及快速準確的輔助診斷決策一直備受關注，建設我國電網智能運檢體系的關鍵技術之一。
現階段，配電自動化終端、配電線路故障指示器仍存在若干亟待解決的問題或提升的功能以支撐我國配電網智能運檢體系的實施。
北京三清互聯科技股份有限公司結合配電網運檢的需求，充分調研分析了國內外配電自動化終端、配電線路故障指示器及輸電網相角量測單元（PMU）的優缺點和技術原理，遵循國內外相關技術和產品的標準，應用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、GPS以及高精度實時采樣、超低功耗與綜合電源管理、小電流取電，以保障電網設備安全運行、提高運檢效率效益為目標，研制了具有自主知識產權的基于無線自組網的配電網智能傳感器和配電網全景智能監視分析平臺。配電網智能傳感器能夠對配電線路的電流、電壓、相位角、諧波、有功及無功功率等電氣量與溫度、濕度等自然環境及發生短路或接地故障的配電網線路運行狀態進行全景感知；基于IPv6無線網格網絡技術，實現了自組織、自平衡、自愈合的配電網智能傳感器無線自組網通信功能，使傳感器既可以不依賴GPRS等無線公網進行無線通信，也可以基于GPRS等無線公網進行無線通信。配電網全景智能監視平臺通過無線網絡可與配電網智能傳感器進行雙向通信，收集、存儲、分析及顯示大量配電網數據，可對配電網智能傳感器進行遠程配置和控制。
基于無線自組網的配電網智能傳感器可用于配電網電流監測、溫度監測、諧波監測、三相不平衡監測、線損網損監測、事件錄波、暫態量監測、實時潮流監測及故障檢測定位，為配電網本體及環境感知、主動預測預警、輔助診斷決策及集約運檢管控功能提供全方位的技術支撐。
基于無線自組網的配電網智能傳感器及全景智能監視分析平臺應用示意圖
配電網智能傳感器包括四類傳感器：
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| 配電網智能傳感器與配網調度主站 |
SQDMS-2000配電網全景智能監控分析平臺 |
SQ-DSS-2000 配電網智能傳感器產品將無線自組網通訊（無線 mesh 網絡）作為一個標準功能，由配電網智能傳感器、路由器單元（SQDSG-2000）利用其內的節點自動產生一個自組織網絡以達到保持網絡連通性的動態自組織和自設定網絡，不再依賴于公共移動網絡。
每個配電網智能傳感器都運行在IPV6協議棧之上，并且包括 RPL（IPv6 Routing Protocol forLow-Power and Lossy Networks）路由協議，即低功耗、有損網絡路由協議，是物聯網的基礎核心技術之一。配電網智能傳感器本身具有創建大規模無線網絡的能力而不需要添加額外的路由、網關、中繼器或轉換器。相對于其他解決方案來說這是一個非常重要的優勢，設備投資、安裝及調試費用大幅度地降低。
關于 IPV6 LoWPAN 協議
IPV6LoWPAN基于IEEE802.15.4實現IPv6通信協議，將IP協議擴展到低功耗、有損的無線遵守開放標準以及保證與其他IP設備的互操作性。
其所取得的突破是得到一種非常緊湊、高效的IP實現，消除了以前造成各種專門標準和專有協議的因素，可用于開發緊湊型低功率廉價嵌入式設備的互聯互通，具有無線低功耗、自組織網絡的特點，是物聯網感知層、無線傳感器網絡的重要技術，其優勢在于
- 普及性：IP網絡應用廣泛，作為下一代互聯網核心技術的IPv6，也在加速其普及的步伐，在低速無線個域網中使用IPv6更易于被接受。
- 適用性：IP網絡協議棧架構受到廣泛的認可，無線網完全可以基于此架構進行簡單、有效地開發。
- 更多地址空間：IPv6應用于低速無線個域網時，最大亮點就是龐大的地址空間。這恰恰滿足了部署大規模、高密度低速無線個域網設備的需要。
- 支持無狀態自動地址配置：IPv6中當節點啟動時，可以自動讀取MAC地址，并根據相關規則配置好所需的IPv6地址。這個特性對傳感器網絡來說，非常具有吸引力，因為在大多數情況下，不可能對傳感器節點配置用戶界面，節點必須具備自動配置功能。
- 易接入：無線網絡使用IPv6技術，更易于接入其他基于IP技術的網絡及下一代互聯網，使其可以充分利用IP網絡的技術進行發展。
- 易開發：目前基于IPv6的許多技術已比較成熟，并被廣泛接受，針對低速無線網的特性對這些技術進行適當的精簡和取舍，可以簡化協議開發的過程。
配電網智能傳感器無線自組網解決方案
智能傳感器被布置在子網絡中，每個子網絡中的傳感器數目可以從一個到上百個。傳感器的距離范圍可以達到10KM。每個子網絡可以通過網關直接連接公用通訊網絡，或通過公共移動通信網絡網關連接。如下圖所示:
關于配電網智能傳感器無線通訊技術
系統頻段
系統通常使用以下公用開放頻段：
中國：430-440MHZ
北美：902-928MHz,
巴西：902-907.5, 915-928 MHz
澳大利亞 新西蘭：922–928
歐洲：865-868MHz, 25mW, 58 different frequencies
以色列：315 & 325 MHz, 100mW
其他國家通常使用 865-868MHz或 902-928MHz
系統通常運行的頻段無需申請特別的無線電許可證。然而，配電網智能傳感器無線通訊支持廣泛的頻段，也可以對特殊的授權頻段提供強有力的支持。
抗干擾
當系統運行在無需許可公用頻段時，其他的同頻段無線通訊可能也在進行，這時可能會發生數據丟失，因為可能在通訊中會發生數據沖突。如果符合以下兩種情景，可能會產生這種沖突：
1）其他無線設備位于傳感器、路由器、或基站單元附近。如果距離較遠則不會產生沖突，因為他們的無線信號接收強度低于附近MetrySense數據無線信號的強度。
2）當數據包向接收單元發送時，在相同頻率相同時刻，其他無線設備進行通訊。
配電網智能傳感器系統通過以下機制來保證當其他無線設備進行通訊時系統的穩定性：
1）采用調頻技術，通常每0.1秒改變一次頻率（時間單元）
2）系統強迫性，在一個時間單元中，當數據幀發送后，該發送單元都會等待目標單元的確認幀。該確認幀會在同一個時間單元內返回。如果發送單元沒有收到這個確認幀，則它會在不同的時間單元用不同的頻率來重發數據幀，直到確認被傳送到下一個路由或基礎節點。通過數據重傳在發生數據丟失的概率是很低的，只可能發生在干擾設備很近的情況下。
3）為每一個新的連接再次進行數據重傳，這一功能使得系統更加穩定可靠。
4）在傳感器和路由器中使用buffer來允許接收新的數據幀。即使以前的數據幀沒有發送成功要進行重傳。
5）傳感器保存有數據記錄。不管數據因何種原因丟失，當通訊恢復時，都會被服務器通過傳感器的數據記錄恢復。這種特性又在重發機制上增加了系統可靠性。
6）增加額外路由器：路由器可以很方便的添加到系統中同時自動創建一個PRL協議新路由端點，同時提供IPV6路由協議。如果一個無線單元附近有其他無線設備或者無線信號強度很弱，那么添加一個路由器可以顯著增加接收該單元的無線信號強度。這種方式還能避免沖突，因為接收到的干擾信號將低于接收到正確數據的信號強度。
防止干擾其他設備
由于設備通常運行在開放頻段，并且與其他設備共享，所以存在一定程度的干擾。如上所述，如果一個單元與另一個系統的單元挨的太近并且在同頻率和同時刻發送數據，則會產生干擾。
然而，因為如下原因，這個干擾是很弱的：
1：發送信號的占空比很低，傳感器單元通常若干分鐘才發送一個小于0.1秒的數據幀。這意味著傳感器單元在空間通訊時只占用一小部分時間。
2：每次傳輸都使用不同的頻率進行。通常有50個頻率可以使用，這意味著傳感器在一個特定的頻率所占用的空間通訊時間可以忽略。
截止現在，對其他系統的干擾及其罕見。
- 2Ａ以上電流即可感應充電，通過應用新材料和創新電源管理技術，當線路負荷電流大于2A即可從架空線上獲得穩定可靠的電源。
- 采用超低功耗的CPU方案，且對程序進行低功耗優化設計，平均靜態功耗<50uA。
- 鋁和尼龍玻璃纖維加固
- IP67防護等級
- 溫度范圍-30°C-60°C
- 免維護運行可達10年以上
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支持移動蜂窩網2G/3G/4G與IPv6（6LoWPAN）無線自組網
- 將無線網狀網與蜂窩通訊結合在一起，
- 智能傳感器間通信范圍：10km（視距內）
- 無線網狀網絡范圍：幾百公里
- 可自組擴展、自平衡、自愈合的無線網絡
- 網絡規?？啥噙_幾百個傳感器
- 可靈活連接到通信運營商的通信基礎設施
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利用耐高壓安裝桿快速的帶電安裝，帶電裝卸、即裝即用技術
- 采用取電、采集雙CT一體化設計，無需外界PT及CT,可帶電裝卸，后期維護也無需停電；
- 采用軟件自適應設計，參數自適應，設備即裝即用，掛網后可自主運行，無需調試；
- 配合各種高精度、高采樣率的采集電路與先進的模擬量采樣算法可準確采集線路上的復合數據，保證了數據來源的真實性與準確性。
- 既可以采用羅氏線圈作為采樣線圈，不飽和、線性度好等特點，采樣精度±3A(0-300A),±1%(>300A)
- 采用1K~12.8kHz采樣頻率，每周波20~256點采樣技術。
- 采用多層壓疊硅鋼片構成磁通回路，漏磁通少，配合各種高精度、高采樣率的采集電路及先進的模擬量采集算法可準確采集線路上的負荷信息，保證了數據來源的高精度。
- 所有終端采樣數據帶有時標，同步時間精度1us .
- 基于精準識別的線路工況，可準確檢測相間短路故障。同時支持自適應兩種短路故障判斷模式，可區分永久性故障和瞬時性故障。具有先進的防誤動設計，滿足《DL/T1157-2002配電線路故障指示器技術條件》規范要求，可有效防止負荷波動、合閘勵磁涌流、大負荷投切等復雜工況引起的誤動。
- 適應中性點不接地、經小電阻接地等配電網中性點接地方式，以及準確提取金屬性接地、弧光接地、電阻接地等不同工況下的故障線路暫態波形。
- 采用1K~12.8kHz采樣頻率對線路電流和對地電場高速錄波，可捕獲小電流接地故障瞬間的暫態波形信號；
- 采用針對架空線電場分布優化設計的電子式電壓傳感器測量線路對地電場，不受同桿架設多回線影響，精準識別線路電壓跌落與停電工況；
- 錄波啟動條件可包括電流突變、相電場強度突變、零序電壓突變等，可實現同組觸發、閾值可設；
- 錄波范圍包括不少于故障前4個周波至故障后8個周波，每周波82個采樣點，錄波數據循環緩存。
- 高精度積分電路保證硬件相位的一致性和穩定性，無線同步誤差小于10us，三相電流綜合角度誤差小于1.8°，保證合成后的零序電流的準確性；
- 通過微功率無線信號實現三相時間同步，根據故障暫態錄波波形通過三相疊加合成線路暫態零序電流、零序電場信號，實現小電流接地故障檢測定位。
在線路送電時，智能傳感器設有閉鎖機制，會根據電壓和電流變化情況實線閉鎖，防止因為涌流導致誤報。并且在線路供電穩定后，自動解除閉鎖，恢復正常檢測狀態。
全時段、全天候的配電網運行監測：
實時測量并周期上報安裝地點的電壓、電流、功率及溫度等，并可自動報警提示電流、溫度越限等事件；
全時段、全天候的配電網電能質量監測：
實時測量并周期上報安裝地點的諧波、三相不平衡、電壓閃變、電壓跌落、低電壓等電能質量，并可自動報警提示電能質量越限等事件；
廣域、分布式錄波：
高精度、高采樣頻率的分布式事件同步錄波系統，便于擾動或者事故后的詳細分析。
廣域同步測量數據：
可廣域同步監測電流、電壓的幅值、相位等配電網電氣暫態量，用于包含分布式電源的主動配電網暫態穩定分析、負荷模型辨識等；可廣域同步監測電流、電壓、功率的穩態值，用于實時潮流狀態及線損的監視分析，為配電網優化經濟運行提供實時、同步、海量的配電網數據支撐。
防竊電和配電設備狀態監測：
配電網全景智能監控分析平臺可根據終端提供的負荷數據和電壓、電流波形等分析末端用戶用電行為，同時可監測診斷配電設備狀態。
精確的配電網故障選線和定位：
能夠獨立分析及定位短路、單相接地等故障，配電網全景智能監控分析平臺通過對同一時刻各終端的同步數據的挖掘分析可實現準確故障檢測、選線和定位，并自動通知檢修人員。對于繼電保護不能反應跳閘的6KV、10KV和35KV小電流接地系統的單相接地短路，后臺可遠程發送跳閘命令至故障區段兩側的智能開關實現故障自動隔離。
電網事故處理應用通信支撐：
將產品提供的無線自組網作為通信平臺，應急搶修人員可利用專用終端接入無線網格網進行語音、圖像及視頻的通信。
SQDMS-2000配電網全景智能監控分析平臺的功能
