胡冠楠

安科瑞電器制造有限公司 上海嘉定

   摘要：在電力系統建設中，物聯(lián)網(wǎng)的應用不僅促進(jìn)了我國電力工業(yè)的發(fā)展，而且對我國的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也起到了一定的促進(jìn)作用。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于電力系統，推動(dòng)了中國工業(yè)的快速發(fā)展。因此，目前，隨著(zhù)中國電力行業(yè)的改革，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛的應用，不僅促進(jìn)了我國電力行業(yè)的轉型和發(fā)展，而且促進(jìn)中國的低碳經(jīng)濟。

   關(guān)鍵詞：電力系統；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；實(shí)際應用

引言

   目前，中國正大力發(fā)展現代化的電力體系，并大力推進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)科技具有安全、高能源利用率等諸多優(yōu)勢，符合中國的國情和發(fā)展戰略。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現了電力系統的自動(dòng)化和信息化，提高電力的利用率。

1、物聯(lián)網(wǎng)系統相關(guān)技術(shù)概述

1.1.“虛擬化"技術(shù)的普遍使用

   虛擬化是一個(gè)全新的運算模型，中小企業(yè)用戶(hù)能夠利用該模型在任意地點(diǎn)使用網(wǎng)絡(luò )連接的設備瀏覽應用程式，而使用流程在可大幅伸縮的數據中心，公司運算資源也能夠在這里動(dòng)態(tài)部署工作，并進(jìn)行公司數據共享。將運算散布于公司巨大的分布式網(wǎng)絡(luò )計算機系統上，而并非在自己的計算機系統或遠程服務(wù)器設備中，因此公司在大型互聯(lián)網(wǎng)數據中心的操作環(huán)境將和網(wǎng)絡(luò )更接近，這就要求公司能夠把運算資源遷移到實(shí)際需要的實(shí)際應用上，并按照要求使用計算機系統和數據庫管理系統。電力系統出現問(wèn)題不能正常工作或出現故障時(shí)，海量信息將會(huì )上傳到數據中心模塊，這就對計算機信息處理能力提出了高度的需求，與電力系統運營(yíng)相關(guān)的硬件投資成本也是很大的。而由于虛擬化讓超級計算能力通過(guò)網(wǎng)絡(luò )隨意流動(dòng)變?yōu)榱丝赡?，公司和個(gè)人用戶(hù)就無(wú)須再投資高昂的硬件采購成本，而只需利用網(wǎng)絡(luò )來(lái)采購或租用計算能力。電力系統運營(yíng)就能夠大幅節省生產(chǎn)成本，這和構建資源節約型社會(huì )是能夠相互照應的。

1.2.數據信息收集法

   在電力物聯(lián)網(wǎng)體系中，對數據信息的收集是一項十分關(guān)鍵的基本工作，其重點(diǎn)是精確收集在IOTIPS中的各個(gè)節點(diǎn)處的分布式網(wǎng)絡(luò )結構識讀器中所收集到的數據信息，并按照服務(wù)的要求向數據處理層發(fā)送所要求的數據信息。而為了避免多種電子標記在被同一種識讀器讀取時(shí)出現的數據信息遺漏、數據處理錯誤和數據信息重疊等問(wèn)題的出現，還可以采用基于事件監控系統的主動(dòng)式認識器方法。而所謂主動(dòng)型認識器則是指：當認識器成功連接互聯(lián)網(wǎng)后，認識器的數據接口將自動(dòng)開(kāi)啟，不需從服務(wù)器設備獲得指令來(lái)啟動(dòng)終端；當識讀器在讀取到RFID數據信息后，以消息的形態(tài)向上級服務(wù)器發(fā)送數據信息，而服務(wù)器設備則只需等消息到達后處理數據。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統的應用

2.1?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸供電環(huán)節中的應用

   輸供電操作環(huán)節也是動(dòng)力系統供配電管理領(lǐng)域中的重要部分。在動(dòng)力系統的輸電環(huán)節中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用重點(diǎn)主要表現在感應器的部署與使用等方面，在動(dòng)力系統的供配電操作環(huán)節中，有關(guān)應用領(lǐng)域的研究人員能夠采用在輸電線(xiàn)路中配置智能感應器的方法，對線(xiàn)路的輸配電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控，把線(xiàn)路損失、絕緣損失、特殊故常等工作狀況消息，準確地反映在系統的監督中心當中。技術(shù)人員可以通過(guò)系統調度技術(shù)人員的優(yōu)化工程設計，對輸電網(wǎng)絡(luò )系統的工作方案做出相應調整。另外，近幾年將無(wú)人駕駛的飛機設備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互相融合，并利用無(wú)線(xiàn)通信的方法，協(xié)助技術(shù)人員盡量地了解輸配電環(huán)節的狀況。

         5G時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)的通信速率和通話(huà)品質(zhì)等均獲得了改善，無(wú)人機在5G科技的幫助下，能夠提高拍照和傳送圖像的數量和品質(zhì)，從而提高了巡檢過(guò)程的可靠性和有效性。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，無(wú)人機巡查工作能夠避開(kāi)地域和環(huán)境等各種因素的影響，從而創(chuàng )造一個(gè)更加安全可靠的新型巡查模式，提升了中國電力系統的輸電技術(shù)水平。

2.2?在智能電網(wǎng)工程中的廣泛運用

   物聯(lián)網(wǎng)中，認知層面是完成“物物相聯(lián)、信息交互"的關(guān)鍵基礎，在通常情形下又可分解為認知控制層和通訊擴展層兩個(gè)子方向，各自對接了智能信號識別監控、與物理實(shí)體連接等功能。從在智慧電網(wǎng)系統中的應用情況來(lái)看，認知監控子層面利用已安裝的智能收集裝置完成了對電網(wǎng)運行信號消息的收集，而通訊擴展子層面則利用光纖通信系統及其配套的無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)，完成了對電力監控系統和各種設備工作狀況的在線(xiàn)、動(dòng)態(tài)監控，以確保電網(wǎng)供電安全可靠、用戶(hù)電力智能化。利用在供電施工過(guò)程中所敷設的供電光纜網(wǎng)絡(luò )系統、載波通信網(wǎng)絡(luò )和其他無(wú)線(xiàn)等技術(shù)手段，對感知層收集到的供電信號和設施數據信息予以信息轉發(fā)傳送，并且確保了互聯(lián)網(wǎng)安全和信息傳送過(guò)程中的可靠性，并保證了供電通信質(zhì)量不受外界的各種因素影響。應用層則可包括供電基建和各類(lèi)應用領(lǐng)域兩大主要內涵，供電基建為各類(lèi)應用領(lǐng)域建立了信息資料的調用接口，而應用領(lǐng)域則借助智能計算技術(shù)設計了在供電運營(yíng)生產(chǎn)和日常監管等工作中的多個(gè)環(huán)節，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的用電場(chǎng)景作業(yè)管控、采用射頻識別技術(shù)和標識編碼的用電資產(chǎn)全壽命循環(huán)管控、在家居等智慧用電應用領(lǐng)域的實(shí)現等，均對智慧國家電網(wǎng)構建起到了很大的促進(jìn)作用。

2.3?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在動(dòng)力系統供電環(huán)節應用

   在5G時(shí)代作用下，新的靈活負載產(chǎn)生，從而在動(dòng)力系統的供電循環(huán)中取得了更加明顯的使用效益。通過(guò)對有關(guān)領(lǐng)域的調查與研究結果表明，在目前中國國內動(dòng)力系統的供電循環(huán)中，靈活負載的使用很大地方便了對ADN系統開(kāi)展自主管理與主動(dòng)管理等活動(dòng)，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的協(xié)助下，智慧電表和先進(jìn)測量裝置等，都能夠對供電裝置的用電量與實(shí)際用電水平等做出評估和分析，并以此使得系統內的供電裝置在實(shí)際的運行循環(huán)中，都能夠處于較為平衡的狀況。在5G時(shí)代背景下發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)等現代信息技術(shù)，能夠對電動(dòng)汽車(chē)的科技發(fā)展水平以及運行特性和負載特點(diǎn)等方面做出分析，而根據市場(chǎng)電價(jià)制度以及對ADN系統運行的科學(xué)管理，就可以對汽車(chē)的充電與放電過(guò)程加以有效管理，并由此建立特殊的專(zhuān)業(yè)化模式，以促進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)整體向前發(fā)展。

2.4?技術(shù)在電氣設備檢測中運用

   通過(guò)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)展電網(wǎng)設備狀態(tài)檢測應用，人們可以更精確了解電氣設備工作情況及其相關(guān)的工作壽命，為及時(shí)發(fā)現重大隱患提供了科技保障。同常規檢測一樣，狀態(tài)檢測還可以構建對變電站和線(xiàn)路的全面監測統一，使全方面檢測工作更為智能，同時(shí)通過(guò)對大規模傳感器裝置的大量投入，使設備信號收集和存儲傳輸更具有高可靠性和高度便捷性，從而更加鞏固了狀態(tài)檢測基礎。而在此基礎上，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步完善，電力設備檢測效能也穩步提高，并由此導致的人力資源消耗逐步減少，不但可以減少在常規檢測時(shí)可能出現的設備故障遺漏等問(wèn)題，還可以有效提高設備檢測品質(zhì)。

3、安科瑞Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)平臺概述

           Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。 用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

   該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

4、應用場(chǎng)所

   本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

5、組網(wǎng)結構

6、平臺功能

6.1   可定制駕駛艙

   可定制化的駕駛艙：可根據客戶(hù)的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過(guò)培訓的工程或調試人員自行繪制客戶(hù)所需的駕駛艙頁(yè)面。

   例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內容有：預付費、充電樁、電梯、空調、照明等設備管理、能耗統計、收益統計、運維情況等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時(shí)可以在BIM模型中預警顯示。

6.2   電力集抄

   電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設 備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

6.3   能耗分析

   能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng) 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析 與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

6.4預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

6.5 充電樁管理

   通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

6.6   智能照明

   智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

照明實(shí)時(shí)監控

6.7 安全用電

   安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現快速時(shí)間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

6.8 智慧消防

   通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

智慧消防看板

7、系統硬件配置

結語(yǔ)：

   本文在提出“端-邊-管-云"電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)四層架構的基礎上，提出一種開(kāi)放式電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的解決方案，并完成電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的整體架構、核心功能，以及關(guān)鍵技術(shù)路線(xiàn)的設計方案，最后對電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的典型應用場(chǎng)景進(jìn)行探討。對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的研究和設計，以及建設“全息感知、泛在連接、開(kāi)放共享"的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有重要意義。

參考文獻：

[1]高崧,郭磊.電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設備在線(xiàn)監測中的應用研究[J].電氣自動(dòng)化,2022,44(03):44-47.

[2]張磊，電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統中的應用.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版