胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：我國經(jīng)濟技術(shù)迅猛發(fā)展的同時(shí)大量能源也被消耗殆盡，其中很多能源都是非再生的，尤其是我國電力行業(yè)在傳統模式下需要依靠火力發(fā)電，燃燒煤炭等非再生資源，因此三型兩網(wǎng)政策是我國電力行業(yè)未來(lái)的發(fā)展目標，而建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是這一目標中非常重要的一個(gè)環(huán)節，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用能夠提高新舊動(dòng)能轉換速度，突破傳統模式，更好的實(shí)現三型兩網(wǎng)發(fā)展目標，因此有著(zhù)非常重要的意義，本文也針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統中的應用展開(kāi)了研究，希望能夠促進(jìn)我國電力系統的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力；物聯(lián)網(wǎng)；系統；

0引言

隨著(zhù)我國信息技術(shù)的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了長(cháng)足的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢也逐漸應用到我國電力行業(yè)中，二者有效的結合能夠促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)系統的升級，而大數據技術(shù)的應用能夠讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，加快創(chuàng )新腳步，不斷提高電力系統的效率，提高電力系統的智能化程度。

1建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的必要性

能源互聯(lián)網(wǎng)是智能化能源系統的發(fā)展方向之一，其特點(diǎn)非常明顯，能夠實(shí)現部件運用控制、通信、感知以及智能化云端決策等，其中具有神經(jīng)系統的功能則需要在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎上實(shí)現。神經(jīng)系統包括周邊和兩種神經(jīng)系統，周邊神經(jīng)系統與內臟以及皮膚之間的聯(lián)系非常復雜，覆蓋在全體的全身。神經(jīng)系統的主要功能是決策、感知和協(xié)調。實(shí)現電力系統的智能化管理需要借鑒神經(jīng)系統，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)自身相當于周邊神經(jīng)系統，能夠通過(guò)大量的神經(jīng)末梢來(lái)實(shí)現傳感、計量和測量，有著(zhù)一定的傳輸及控制功能，能夠實(shí)現智能化邊緣計算。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和結構分析

2.1 核心技能

網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和 RFID 是物聯(lián)網(wǎng)初期的關(guān)鍵技能，主要是對各種商品及貨物進(jìn)行有效的管理，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對各種物質(zhì)的控制及管理更加有效，能夠實(shí)現以物換物。物聯(lián)網(wǎng)自身具有一定的智能性，能夠及時(shí)的對周邊環(huán)境進(jìn)行感知和適應，材料技能不斷升級和進(jìn)步之后，物聯(lián)網(wǎng)自身的功能屬性得到了進(jìn)一步的拓展，在未來(lái)能夠實(shí)現對宏觀(guān)物體進(jìn)行準確控制，同時(shí)能夠對微生物體實(shí)現阻滯。當前人工智能發(fā)展的主要方向就是認知運算，以物換物的實(shí)現需要加強對外界環(huán)境的學(xué)習，同時(shí)需要對自身行為習慣進(jìn)行感知和察覺(jué)。

2.2 體系結構

現階段我國物聯(lián)網(wǎng)的體系結構主要是泛在網(wǎng)分層體系結構，可以將物聯(lián)網(wǎng)分為五個(gè)不同的層次，分別是基礎骨干網(wǎng)絡(luò )、泛在傳感器、網(wǎng)絡(luò )應用平臺、中間件、傳感器網(wǎng)絡(luò )。泛在傳感網(wǎng)絡(luò )作為通用物聯(lián)網(wǎng)結構體系之一，雖然能夠發(fā)揮一定的作用，但是想要在通用物理網(wǎng)中進(jìn)行有效的運用及管理還需要進(jìn)一步研發(fā)。感知層面作為物聯(lián)網(wǎng)的重要核心，能夠做到對物理世界中的已知事件感知，對相關(guān)數據進(jìn)行獲取。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下電力系統中有效運用的對策

3.1 關(guān)于應急通信

應急通信的時(shí)間與地點(diǎn)并非一成不變的，這就導致指揮所與事故發(fā)生地之間聯(lián)系難度增加，一般來(lái)說(shuō)當工作人員到達事故發(fā)生地點(diǎn)并進(jìn)行檢查，然后利用電話(huà)或者視頻聯(lián)系指揮所，這種方式導致事故處理時(shí)間較長(cháng)，事故處理效率較低。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用能夠降低指揮所的工作難度，一旦發(fā)生問(wèn)題能夠快速幫助指揮所明確事故發(fā)生的位置，對現場(chǎng)情況進(jìn)行及時(shí)的了解，縮短了處理時(shí)間，提高了處理效率。

3.2 關(guān)于智能電網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換以及連接物體都需要通過(guò)感知層實(shí)現，其中有兩種類(lèi)型，一種是延伸通信層，另一種是控制感知層，通過(guò)這兩種類(lèi)型來(lái)實(shí)現連接物理實(shí)體以及辨別智能信息兩大功能。應用層面需要在基礎設施的基礎上實(shí)現各類(lèi)應用，對信息資源進(jìn)行協(xié)調，對整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用進(jìn)行監督，能夠有效實(shí)現智能化家居應用，促進(jìn)智能化電網(wǎng)發(fā)揮作用。

3.3 關(guān)于設備狀態(tài)監測及平臺化設備管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在監控設備運行狀態(tài)方面有著(zhù)很大的租用，關(guān)鍵的就是在線(xiàn)監測運用配電網(wǎng)，利用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)或者以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)獲取新動(dòng)態(tài)，然后通過(guò)遠程監測配電網(wǎng)設備能夠將其中的問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，其中有管理電子票證、人員身 份識別等，可以對各個(gè)環(huán)節進(jìn)行有效監控。

引發(fā)設備運行風(fēng)險的因素很多，其中人為因素也是非常關(guān)鍵的，對設備進(jìn)行監管的重要性不言而喻，通過(guò)監管能夠盡可能的降低電力系統運行風(fēng)險，實(shí)現平臺化設備管理非常重要，泛在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代在電力系統中應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠保證各種設備處于好狀態(tài)，建立科學(xué)的評價(jià)體系能夠實(shí)現對電力系統的監管。

4安科瑞為國家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設提供解決方案

安科瑞電氣深耕用戶(hù)側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負荷）-儲（儲能）"各個(gè)環(huán)節加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）"的生態(tài)系統，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，為國家電網(wǎng)建設“三型兩網(wǎng)"提供解決方案，使用戶(hù)在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現信息連接和交互，產(chǎn)生共享數據，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應商、用戶(hù)服務(wù)。

4.1云平臺

安科瑞電氣近年來(lái)已經(jīng)陸續推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監管云平臺、充電樁（電動(dòng)汽車(chē)/自行車(chē)）運營(yíng)管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經(jīng)廣泛應用在多地國網(wǎng)公司用戶(hù)端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門(mén)、安監部門(mén)、住建部門(mén)等。

4.1.1變電所運維云平臺

據統計全國高供高計的工商業(yè)用戶(hù)數量達到200多萬(wàn)戶(hù)，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時(shí)間長(cháng)、風(fēng)險預防薄弱等問(wèn)題。國網(wǎng)公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場(chǎng)，這是一個(gè)千億級別的市場(chǎng)。

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)向云平臺推送數據。平臺可同時(shí)接入數以千計的用戶(hù)變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環(huán)境數據，包括電流電壓功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。

4.1.2能源管理云平臺

Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個(gè)行業(yè)，如政府辦公建筑、工廠(chǎng)、教育建筑、醫療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過(guò)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò )采集不同區域多個(gè)建筑或單位的用能數據。

平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數據，對用能數據進(jìn)行分析，按照區域、部門(mén)、用電設備類(lèi)型進(jìn)行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數據和報表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細和制定能源績(jì)效考核。

4.1.3環(huán)保用電監管云平臺

近年來(lái)我們的環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善，這都歸功于國家層面對環(huán)保的重視和環(huán)保部門(mén)的有力監察執法。安科瑞針對環(huán)保監察的痛點(diǎn)研發(fā)了環(huán)保用電監管系統解決方案，助力環(huán)保部門(mén)堅決打贏(yíng)藍天碧水保衛戰。

Acrelcloud-3000環(huán)保用電監管平臺主要為環(huán)保監察部門(mén)和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門(mén)提供在線(xiàn)監管和執法依據，為生產(chǎn)企業(yè)提供設備運行監控和產(chǎn)污排污數據記錄。

  平臺采集生產(chǎn)企業(yè)總用電量、生產(chǎn)用電和治污設備用電量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，及時(shí)給出環(huán)保設備異常運行信號或企業(yè)異常生產(chǎn)信號，實(shí)現全過(guò)程防控。前端設備采用不停電免接線(xiàn)方案采集用電數據，經(jīng)LORA無(wú)線(xiàn)上傳到環(huán)保數據網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)4G上傳平臺服務(wù)器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門(mén)通過(guò)污染防治設施用電實(shí)時(shí)監控，實(shí)現對排污企業(yè)生產(chǎn)運行、全流程監控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執法，扭轉傳統依靠人力、經(jīng)驗進(jìn)行現場(chǎng)核查的狀態(tài)，為環(huán)保監管開(kāi)辟更加切實(shí)、有效的監管方式，形成長(cháng)效機制。

4.1.4智慧用電云平臺

據應急管理部網(wǎng)站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬(wàn)起，因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災占總數的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務(wù)院、公安部消防局以及各省市自治區直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發(fā)生，現用電管理平臺已在九小場(chǎng)所、三合一場(chǎng)所、養老福利院、醫療場(chǎng)所、學(xué)校、金融網(wǎng)點(diǎn)等人員密集場(chǎng)所廣泛開(kāi)展。

安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災的主要因素（線(xiàn)纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過(guò)2G/NB-IOT/4G方式采集現場(chǎng)數據，實(shí)時(shí)發(fā)現電氣線(xiàn)路和用電設備存在的隱患（如：線(xiàn)纜溫度異常、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及漏電等）并通過(guò)短信、APP推送、自動(dòng)語(yǔ)音呼叫等方式及時(shí)預警，有效防止電氣火災的發(fā)生。系統可以顯示所有監測點(diǎn)位的漏電電流等電氣參數和線(xiàn)纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實(shí)時(shí)評估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動(dòng)汽車(chē)/電瓶車(chē)充電樁運營(yíng)管理云平臺

電動(dòng)汽車(chē)現已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營(yíng)管理云平臺系統通過(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；讓用戶(hù)通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數據交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。

電動(dòng)自行車(chē)數量越來(lái)越多，解決了老百姓短距離出行問(wèn)題，但是和電動(dòng)自行車(chē)相關(guān)的和火災事故新聞也屢見(jiàn)不鮮，有逐年增長(cháng)的趨勢，給社會(huì )帶來(lái)了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個(gè)隱患?；陔妱?dòng)自行車(chē)火災的危害和特點(diǎn)，各級政府部門(mén)發(fā)文對電動(dòng)自行車(chē)火災的整治都放在規范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營(yíng)管理云平臺，針對電動(dòng)自行車(chē)火災治理提供充電管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問(wèn)題，可應用于商業(yè)樓宇、小區、學(xué)校、醫院等場(chǎng)所設置的電動(dòng)自行車(chē)充電場(chǎng)所的運營(yíng)管理。

4.1.6物業(yè)小區預付費管理云平臺

安科瑞遠程預付費系統可以針對各商業(yè)綜合體、小區、寫(xiě)字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠(chǎng)宿舍的后勤管理部門(mén)以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財務(wù)操作，在線(xiàn)支付，總部財務(wù)扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系統已經(jīng)成功在上述各場(chǎng)景得到廣泛的應用并已經(jīng)穩定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區、辦公和商鋪租戶(hù)的水電預付費管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預付費和用電管控系統。

4.2有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)

安科瑞根據多年來(lái)的項目經(jīng)驗，結合用戶(hù)實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了各類(lèi)有線(xiàn)、區域無(wú)線(xiàn)、廣域無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著(zhù)5G建設步伐的加快，未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。

4.3邊緣計算

安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統和邊緣計算技術(shù)，現場(chǎng)采集和存儲終端設備數據，并根據云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設置，網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)數據存儲在本地，網(wǎng)絡(luò )恢復后補傳數據，斷點(diǎn)續傳，提高數據可靠性。

4.4終端設備

  針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，安科瑞陸續推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應用在不同場(chǎng)合以滿(mǎn)足不同需求，2019年全年各類(lèi)終端儀表出貨量超過(guò)185萬(wàn)臺。

4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用

近兩年來(lái)，安科瑞已經(jīng)陸續參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶(hù)端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設備等產(chǎn)品，各類(lèi)用戶(hù)端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶(hù)需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。

“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿(mǎn)活力的新型能源業(yè)態(tài)。"盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無(wú)聲息的鋪開(kāi)來(lái)，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎建設的方方面面。

5結束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在未來(lái)的應用越來(lái)越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)結合了傳感器網(wǎng)絡(luò )、定位等技術(shù)，能夠協(xié)調物與物、人與物之間的關(guān)聯(lián)，有效的感知層級應用層、網(wǎng)絡(luò )層體系結構的應用能夠對電力系統的運行狀態(tài)及設備進(jìn)行智能化監管，實(shí)現對資產(chǎn)設備的科學(xué)管理，在泛在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統中的應用有著(zhù)非常重要的意義，能夠促進(jìn)電力系統新舊動(dòng)能轉換，提高電力系統的工作效率。

參考文獻

[1] 胡嘉祥,劉鵬宇.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統中的應用

[2] 汪利華．電力電子裝置在電力系統中的應用研究 [J]．三峽大學(xué)學(xué)報 ：人文社會(huì )科學(xué)版，2017（S2）：169-170.

[3] 曲超．語(yǔ)義物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)模型及其應用 [D]．華南理工大學(xué)

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版