安科瑞 陳聰

摘要：在電力系統(tǒng)建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)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。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，推動了中國工業(yè)的快速發(fā)展。因此，目前，隨著中國電力行業(yè)的改革，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了我國電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展，而且促進(jìn)中國的低碳經(jīng)濟(jì)。

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

引言

   目前，中國正大力發(fā)展現(xiàn)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(zhàn)略。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動化和信息化，提高電力的利用率。

1、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)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(yùn)算模型，中小企業(yè)用戶能夠利用該模型在任意地點(diǎn)使用網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備瀏覽應(yīng)用程式，而使用流程在可大幅伸縮的數(shù)據(jù)中心，公司運(yùn)算資源也能夠在這里動態(tài)部署工作，并進(jìn)行公司數(shù)據(jù)共享。將運(yùn)算散布于公司巨大的分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，而并非在自己的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或遠(yuǎn)程服務(wù)器設(shè)備中，因此公司在大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(yùn)算資源遷移到實(shí)際需要的實(shí)際應(yīng)用上，并按照要求使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題不能正常工作或出現(xiàn)故障時(shí)，海量信息將會上傳到數(shù)據(jù)中心模塊，這就對計(jì)算機(jī)信息處理能力提出了高度的需求，與電力系統(tǒng)運(yùn)營相關(guān)的硬件投資成本也是很大的。而由于虛擬化讓超級計(jì)算能力通過網(wǎng)絡(luò)隨意流動變?yōu)榱丝赡埽竞蛡€(gè)人用戶就無須再投資高昂的硬件采購成本，而只需利用網(wǎng)絡(luò)來采購或租用計(jì)算能力。電力系統(tǒng)運(yùn)營就能夠大幅節(jié)省生產(chǎn)成本，這和構(gòu)建資源節(jié)約型社會是能夠相互照應(yīng)的。

1.2.數(shù)據(jù)信息收集法

   在電力物聯(lián)網(wǎng)體系中，對數(shù)據(jù)信息的收集是一項(xiàng)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(jié)點(diǎn)處的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)識讀器中所收集到的數(shù)據(jù)信息，并按照服務(wù)的要求向數(shù)據(jù)處理層發(fā)送所要求的數(shù)據(jù)信息。而為了避免多種電子標(biāo)記在被同一種識讀器讀取時(shí)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息遺漏、數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)信息重疊等問題的出現(xiàn)，還可以采用基于事件監(jiān)控系統(tǒng)的主動式認(rèn)識器方法。而所謂主動型認(rèn)識器則是指：當(dāng)認(rèn)識器成功連接互聯(lián)網(wǎng)后，認(rèn)識器的數(shù)據(jù)接口將自動開啟，不需從服務(wù)器設(shè)備獲得指令來啟動終端；當(dāng)識讀器在讀取到RFID數(shù)據(jù)信息后，以消息的形態(tài)向上級服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)信息，而服務(wù)器設(shè)備則只需等消息到達(dá)后處理數(shù)據(jù)。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸供電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

   輸供電操作環(huán)節(jié)也是動力系統(tǒng)供配電管理領(lǐng)域中的重要部分。在動力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用重點(diǎn)主要表現(xiàn)在感應(yīng)器的部署與使用等方面，在動力系統(tǒng)的供配電操作環(huán)節(jié)中，有關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的研究人員能夠采用在輸電線路中配置智能感應(yīng)器的方法，對線路的輸配電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控，把線路損失、絕緣損失、特殊故常等工作狀況消息，準(zhǔn)確地反映在系統(tǒng)的監(jiān)督中心當(dāng)中。技術(shù)人員可以通過系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)人員的優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，對輸電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作方案做出相應(yīng)調(diào)整。另外，近幾年將無人駕駛的飛機(jī)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互相融合，并利用無線通信的方法，協(xié)助技術(shù)人員盡量多方位地了解輸配電環(huán)節(jié)的狀況。

         5G時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)的通信速率和通話品質(zhì)等均獲得了改善，無人機(jī)在5G科技的幫助下，能夠提高拍照和傳送圖像的數(shù)量和品質(zhì)，從而提高了巡檢過程的可靠性和有效性。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，無人機(jī)巡查工作能夠避開地域和環(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(tǒng)的輸電技術(shù)水平。

2.2?在智能電網(wǎng)工程中的廣泛運(yùn)用

   物聯(lián)網(wǎng)中，認(rèn)知層面是完成“物物相聯(lián)、信息交互"的關(guān)鍵基礎(chǔ)，在通常情形下又可分解為認(rèn)知控制層和通訊擴(kuò)展層兩個(gè)子方向，各自對接了智能信號識別監(jiān)控、與物理實(shí)體連接等功能。從在智慧電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況來看，認(rèn)知監(jiān)控子層面利用已安裝的智能收集裝置完成了對電網(wǎng)運(yùn)行信號消息的收集，而通訊擴(kuò)展子層面則利用光纖通信系統(tǒng)及其配套的無線傳感器技術(shù)，完成了對電力監(jiān)控系統(tǒng)和各種設(shè)備工作狀況的在線、動態(tài)監(jiān)控，以確保電網(wǎng)供電安全可靠、用戶電力智能化。利用在供電施工過程中所敷設(shè)的供電光纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、載波通信網(wǎng)絡(luò)和其他無線等技術(shù)手段，對感知層收集到的供電信號和設(shè)施數(shù)據(jù)信息予以信息轉(zhuǎn)發(fā)傳送，并且確保了互聯(lián)網(wǎng)安全和信息傳送過程中的可靠性，并保證了供電通信質(zhì)量不受外界的各種因素影響。應(yīng)用層則可包括供電基建和各類應(yīng)用領(lǐng)域兩大主要內(nèi)涵，供電基建為各類應(yīng)用領(lǐng)域建立了信息資料的調(diào)用接口，而應(yīng)用領(lǐng)域則借助智能計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)了在供電運(yùn)營生產(chǎn)和日常監(jiān)管等工作中的多個(gè)環(huán)節(jié)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的用電場景作業(yè)管控、采用射頻識別技術(shù)和標(biāo)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(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)等，均對智慧國家電網(wǎng)構(gòu)建起到了很大的促進(jìn)作用。

2.3?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在動力系統(tǒng)供電環(huán)節(jié)應(yīng)用

   在5G時(shí)代作用下，新的靈活負(fù)載產(chǎn)生，從而在動力系統(tǒng)的供電循環(huán)中取得了更加明顯的使用效益。通過對有關(guān)領(lǐng)域的調(diào)查與研究結(jié)果表明，在目前中國國內(nèi)動力系統(tǒng)的供電循環(huán)中，靈活負(fù)載的使用很大地方便了對ADN系統(tǒng)開展自主管理與主動管理等活動，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的協(xié)助下，智慧電表和測量裝置等，都能夠?qū)╇娧b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(tǒng)內(nèi)的供電裝置在實(shí)際的運(yùn)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(xiàn)代信息技術(shù)，能夠?qū)﹄妱悠嚨目萍及l(fā)展水平以及運(yùn)行特性和負(fù)載特點(diǎn)等方面做出分析，而根據(jù)市場電價(jià)制度以及對ADN系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)管理，就可以對汽車的充電與放電過程加以有效管理，并由此建立特殊的專業(yè)化模式，以促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)整體向前發(fā)展。

2.4?技術(shù)在電氣設(shè)備檢測中運(yùn)用

   通過借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測應(yīng)用，人們可以更精確了解電氣設(shè)備工作情況及其相關(guān)的工作壽命，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)重大隱患提供了科技保障。同常規(guī)檢測一樣，狀態(tài)檢測還可以構(gòu)建對變電站和線路的全面監(jiān)測統(tǒng)一，使全方面檢測工作更為智能，同時(shí)通過對大規(guī)模傳感器裝置的大量投入，使設(shè)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(chǔ)。而在此基礎(chǔ)上，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步完善，電力設(shè)備檢測效能也穩(wěn)步提高，并由此導(dǎo)致的人力資源消耗逐步減少，不但可以減少在常規(guī)檢測時(shí)可能出現(xiàn)的設(shè)備故障遺漏等問題，還可以有效提高設(shè)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)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。 用戶僅需購買安科瑞物聯(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(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

   該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

4、應(yīng)用場所

   本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)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(yùn)維等領(lǐng)域。

5、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

6、平臺功能

6.1   可定制駕駛艙

   可定制化的駕駛艙：可根據(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過培訓(xùn)的工程或調(diào)試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁面。

   例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內(nèi)容有：預(yù)付費(fèi)、充電樁、電梯、空調(diào)、照明等設(shè)備管理、能耗統(tǒng)計(jì)、收益統(tǒng)計(jì)、運(yùn)維情況等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報(bào)警時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

6.2   電力集抄

   電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)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(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè) 備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

6.3   能耗分析

   能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析 與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)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(dá)到節(jié)能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

6.4預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

6.5 充電樁管理

   通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

6.6   智能照明

   智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

照明實(shí)時(shí)監(jiān)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(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

6.8 智慧消防

   通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。彌補(bǔ)了原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。

智慧消防看板

7、系統(tǒng)硬件配置

結(jié)語：

   本文在提出“端-邊-管-云"電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)四層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種開放式電力物聯(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(gòu)、核心功能，以及關(guān)鍵技術(shù)路線的設(shè)計(jì)方案，最后對電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的典型應(yīng)用場景進(jìn)行探討。對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的研究和設(shè)計(jì)，以及建設(shè)“全息感知、泛在連接、開放共享"的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]高崧,郭磊.電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備在線監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].電氣自動化,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(tǒng)中的應(yīng)用.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版