淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：我國經(jīng)濟技術(shù)迅猛發(fā)展的同時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(tǒng)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)未來的發(fā)展目標，而建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是這一目標中非常重要的一個環(huán)節(jié)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠提高新舊動能轉(zhuǎn)換速度，突破傳統(tǒng)模式，更好的實現(xiàn)三型兩網(wǎng)發(fā)展目標，因此有著非常重要的意義，本文也針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用展開了研究，希望能夠促進我國電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力；物聯(lián)網(wǎng)；系統(tǒng)；

0引言

隨著我國信息技術(shù)的進步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢也逐漸應(yīng)用到我國電力行業(yè)中，二者有效的結(jié)合能夠促進物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的升級，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用能夠讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到進一步的優(yōu)化，加快創(chuàng)新腳步，不斷提高電力系統(tǒng)的效率，提高電力系統(tǒng)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(tǒng)的發(fā)展方向之一，其特點非常明顯，能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)的功能則需要在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。神經(jīng)系統(tǒng)包括周邊和兩種神經(jīng)系統(tǒng)，周邊神經(jīng)系統(tǒng)與內(nèi)臟以及皮膚之間的聯(lián)系非常復(fù)雜，覆蓋在全體的全身。神經(jīng)系統(tǒng)的主要功能是決策、感知和協(xié)調(diào)。實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化管理需要借鑒神經(jīng)系統(tǒng)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)自身相當于周邊神經(jīng)系統(tǒng)，能夠通過大量的神經(jīng)末梢來實現(xiàn)傳感、計量和測量，有著一定的傳輸及控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化邊緣計算。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和結(jié)構(gòu)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行有效的管理，隨著社會經(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?qū)崿F(xiàn)以物換物。物聯(lián)網(wǎng)自身具有一定的智能性，能夠及時的對周邊環(huán)境進行感知和適應(yīng)，材料技能不斷升級和進步之后，物聯(lián)網(wǎng)自身的功能屬性得到了進一步的拓展，在未來能夠?qū)崿F(xiàn)對宏觀物體進行準確控制，同時能夠?qū)ξ⑸矬w實現(xiàn)阻滯。當前人工智能發(fā)展的主要方向就是認知運算，以物換物的實現(xiàn)需要加強對外界環(huán)境的學(xué)習(xí)，同時需要對自身行為習(xí)慣進行感知和察覺。

2.2 體系結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段我國物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)主要是泛在網(wǎng)分層體系結(jié)構(gòu)，可以將物聯(lián)網(wǎng)分為五個不同的層次，分別是基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(jié)構(gòu)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)中進行有效的運用及管理還需要進一步研發(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(shù)據(jù)進行獲取。

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(tǒng)中有效運用的對策

3.1 關(guān)于應(yīng)急通信

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

3.2 關(guān)于智能電網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)進行信息交換以及連接物體都需要通過感知層實現(xiàn)，其中有兩種類型，一種是延伸通信層，另一種是控制感知層，通過這兩種類型來實現(xiàn)連接物理實體以及辨別智能信息兩大功能。應(yīng)用層面需要在基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上實現(xiàn)各類應(yīng)用，對信息資源進行協(xié)調(diào)，對整個物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進行監(jiān)督，能夠有效實現(xiàn)智能化家居應(yīng)用，促進智能化電網(wǎng)發(fā)揮作用。

3.3 關(guān)于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及平臺化設(shè)備管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)方面有著很大的租用，關(guān)鍵的就是在線監(jiān)測運用配電網(wǎng)，利用無線局域網(wǎng)或者以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來獲取新動態(tài)，然后通過遠程監(jiān)測配電網(wǎng)設(shè)備能夠?qū)⑵渲械膯栴}進行有效的解決，其中有管理電子票證、人員身 份識別等，可以對各個環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)控。

引發(fā)設(shè)備運行風險的因素很多，其中人為因素也是非常關(guān)鍵的，對設(shè)備進行監(jiān)管的重要性不言而喻，通過監(jiān)管能夠盡可能的降低電力系統(tǒng)運行風險，實現(xiàn)平臺化設(shè)備管理非常重要，泛在物聯(lián)網(wǎng)時代在電力系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠保證各種設(shè)備處于好狀態(tài)，建立科學(xué)的評價體系能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)管。

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

安科瑞電氣深耕用戶側(cè)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）"各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設(shè)備）"的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，為國家電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)"提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(xiàn)信息連接和交互，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。

4.1云平臺

安科瑞電氣近年來已經(jīng)陸續(xù)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(jiān)管云平臺、充電樁（電動汽車/自行車）運營管理云平臺、預(yù)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(yīng)用在多地國網(wǎng)公司用戶端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門、安監(jiān)部門、住建部門等。

4.1.1變電所運維云平臺

據(jù)統(tǒng)計全國高供高計的工商業(yè)用戶數(shù)量達到200多萬戶，規(guī)模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統(tǒng)，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預(yù)防薄弱等問題。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，這是一個千億級別的市場。

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、和煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)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行業(yè)，如辦公建筑、工廠、教育建筑、建筑、商業(yè)綜合體等，可通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò)采集不同區(qū)域多個建筑或單位的用能數(shù)據(jù)。

平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、風力、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和制定能源績效考核。

4.1.3環(huán)保用電監(jiān)管云平臺

近年來我們的環(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)保部門的有力監(jiān)察執(zhí)法。安科瑞針對環(huán)保監(jiān)察的痛點研發(fā)了環(huán)保用電監(jiān)管系統(tǒng)解決方案，助力環(huán)保部門堅決打贏藍天碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。

Acrelcloud-3000環(huán)保用電監(jiān)管平臺主要為環(huán)保監(jiān)察部門和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門提供在線監(jiān)管和執(zhí)法依據(jù)，為生產(chǎn)企業(yè)提供設(shè)備運行監(jiān)控和產(chǎn)污排污數(shù)據(jù)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(shè)備用電量，進行關(guān)聯(lián)分析，及時給出環(huán)保設(shè)備異常運行信號或企業(yè)異常生產(chǎn)信號，實現(xiàn)全過程防控。前端設(shè)備采用不停電免接線方案采集用電數(shù)據(jù)，經(jīng)LORA無線上傳到環(huán)保數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，再通過4G上傳平臺服務(wù)器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門通過污染防治設(shè)施用電實時監(jiān)控，實現(xiàn)對排污企業(yè)生產(chǎn)運行*、全流程監(jiān)控，達到變?nèi)朔罏樾畔⒒挤?，從事后處罰到介入式執(zhí)法，扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)依靠人力、經(jīng)驗進行現(xiàn)場核查的狀態(tài)，為環(huán)保監(jiān)管開辟更加切實、有效的監(jiān)管方式，形成機制。

4.1.4智慧用電云平臺

據(jù)應(yīng)急管理部網(wǎng)站數(shù)據(jù)，2016~2018年期間因為電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)占總數(shù)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(zāi)23.7萬起，因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的百分之三十四，較大和重大火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)的比例更高。國務(wù)院、公安部消防局以及各省市自治區(qū)直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，現(xiàn)用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養(yǎng)老福利院、場所、學(xué)校、金融網(wǎng)點等人員密集場所廣泛開展。

安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災(zāi)的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預(yù)警，有效防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點位的漏電電流等電氣參數(shù)和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實時評估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺

電動汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警；在用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。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(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。

電動自行車數(shù)量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關(guān)的和火災(zāi)事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會帶來了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個隱患?；陔妱幼孕熊嚮馂?zāi)的危害和特點，各級部門發(fā)文對電動自行車火災(zāi)的整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災(zāi)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題，可應(yīng)用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等場所設(shè)置的電動自行車充電場所的運營管理。

4.1.6物業(yè)小區(qū)預(yù)付費管理云平臺

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

4.2有線/無線物聯(lián)

安科瑞根據(jù)多年來的項目經(jīng)驗，結(jié)合用戶實際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設(shè)步伐的加快，未來將會有越來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(shè)。

4.3邊緣計算

安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計算技術(shù)，現(xiàn)場采集和存儲終端設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數(shù)據(jù)采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)存儲在本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補傳數(shù)據(jù)，斷點續(xù)傳，提高數(shù)據(jù)可靠性。

4.4終端設(shè)備

  針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應(yīng)用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。

4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

近兩年來，安科瑞已經(jīng)陸續(xù)參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設(shè)，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯(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)悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的方方面面。

5結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在未來的應(yīng)用越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了傳感器網(wǎng)絡(luò)、定位等技術(shù)，能夠協(xié)調(diào)物與物、人與物之間的關(guān)聯(lián)，有效的感知層級應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運行狀態(tài)及設(shè)備進行智能化監(jiān)管，實現(xiàn)對資產(chǎn)設(shè)備的科學(xué)管理，在泛在物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有著非常重要的意義，能夠促進電力系統(tǒng)新舊動能轉(zhuǎn)換，提高電力系統(tǒng)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)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

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

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

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

作者簡介

劉細鳳，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明的研發(fā)與應(yīng)用