淺談泛在電力物聯網時代物聯網技術在電力係統中的應用

 侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：我國經濟技術迅猛發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(ye) 在傳(chuan) 統模式下需要依靠火力發電，燃燒煤炭等非再生資源，因此三型兩(liang) 網政策是我國電力行業(ye) 未來的發展目標，而建設泛在電力物聯網是這一目標中非常重要的一個(ge) 環節，泛在電力物聯網的應用能夠提高新舊動能轉換速度，突破傳(chuan) 統模式，更好的實現三型兩(liang) 網發展目標，因此有著非常重要的意義(yi) ，本文也針對泛在電力物聯網在電力係統中的應用展開了研究，希望能夠促進我國電力係統的進一步發展。

關(guan) 鍵詞：電力；物聯網；係統；

0引言

隨著我國信息技術的進步，物聯網技術也得到了長足的發展，物聯網的優(you) 勢也逐漸應用到我國電力行業(ye) 中，二者有效的結合能夠促進物聯網係統的升級，而大數據技術的應用能夠讓物聯網技術得到進一步的優(you) 化，加快創新腳步，不斷提高電力係統的效率，提高電力係統的智能化程度。

1建立泛在電力物聯網的必要性

能源互聯網是智能化能源係統的發展方向之一，其特點非常明顯，能夠實現部件運用控製、通信、感知以及智能化雲(yun) 端決(jue) 策等，其中具有神經係統的功能則需要在泛在電力物聯網的基礎上實現。神經係統包括周邊和兩(liang) 種神經係統，周邊神經係統與(yu) 內(nei) 髒以及皮膚之間的聯係非常複雜，覆蓋在全體(ti) 的全身。神經係統的主要功能是決(jue) 策、感知和協調。實現電力係統的智能化管理需要借鑒神經係統，泛在電力物聯網自身相當於(yu) 周邊神經係統，能夠通過大量的神經末梢來實現傳(chuan) 感、計量和測量，有著一定的傳(chuan) 輸及控製功能，能夠實現智能化邊緣計算。

2物聯網技術和結構分析

2.1 核心技能

網絡技術和 RFID 是物聯網初期的關(guan) 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(hui) 經濟的不斷發展，人們(men) 對各種物質的控製及管理更加有效，能夠實現以物換物。物聯網自身具有一定的智能性，能夠及時的對周邊環境進行感知和適應，材料技能不斷升級和進步之後，物聯網自身的功能屬性得到了進一步的拓展，在未來能夠實現對宏觀物體(ti) 進行準確控製，同時能夠對微生物體(ti) 實現阻滯。當前人工智能發展的主要方向就是認知運算，以物換物的實現需要加強對外界環境的學習(xi) ，同時需要對自身行為(wei) 習(xi) 慣進行感知和察覺。

2.2 體(ti) 係結構

現階段我國物聯網的體(ti) 係結構主要是泛在網分層體(ti) 係結構，可以將物聯網分為(wei) 五個(ge) 不同的層次，分別是基礎骨幹網絡、泛在傳(chuan) 感器、網絡應用平台、中間件、傳(chuan) 感器網絡。泛在傳(chuan) 感網絡作為(wei) 通用物聯網結構體(ti) 係之一，雖然能夠發揮一定的作用，但是想要在通用物理網中進行有效的運用及管理還需要進一步研發。感知層麵作為(wei) 物聯網的重要核心，能夠做到對物理世界中的已知事件感知，對相關(guan) 數據進行獲取。

3物聯網技術在泛在電力物聯網背景下電力係統中有效運用的對策

3.1 關(guan) 於(yu) 應急通信

應急通信的時間與(yu) 地點並非一成不變的，這就導致指揮所與(yu) 事故發生地之間聯係難度增加，一般來說當工作人員到達事故發生地點並進行檢查，然後利用或者視頻聯係指揮所，這種方式導致事故處理時間較長，事故處理效率較低。物聯網技術的應用能夠降低指揮所的工作難度，一旦發生問題能夠快速幫助指揮所明確事故發生的位置，對現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(guan) 於(yu) 智能電網

物聯網進行信息交換以及連接物體(ti) 都需要通過感知層實現，其中有兩(liang) 種類型，一種是延伸通信層，另一種是控製感知層，通過這兩(liang) 種類型來實現連接物理實體(ti) 以及辨別智能信息兩(liang) 大功能。應用層麵需要在基礎設施的基礎上實現各類應用，對信息資源進行協調，對整個(ge) 物聯網技術的應用進行監督，能夠有效實現智能化家居應用，促進智能化電網發揮作用。

3.3 關(guan) 於(yu) 設備狀態監測及平台化設備管理

物聯網技術在監控設備運行狀態方麵有著很大的租用，關(guan) 鍵的就是在線監測運用配電網，利用無線局域網或者以太網無源光網絡技術來獲取新動態，然後通過遠程監測配電網設備能夠將其中的問題進行有效的解決(jue) ，其中有管理電子票證、人員身 份識別等，可以對各個(ge) 環節進行有效監控。

引發設備運行風險的因素很多，其中人為(wei) 因素也是非常關(guan) 鍵的，對設備進行監管的重要性不言而喻，通過監管能夠盡可能的降低電力係統運行風險，實現平台化設備管理非常重要，泛在物聯網時代在電力係統中應用物聯網技術能夠保證各種設備處於(yu) 好狀態，建立科學的評價(jia) 體(ti) 係能夠實現對電力係統的監管。

4安科瑞為(wei) 國家電網2021泛在電力物聯網建設提供解決(jue) 方案

安科瑞電氣深耕用戶側(ce) 能效管理多年，逐漸完善了從(cong) 電力物聯網雲(yun) 平台到終端傳(chuan) 感器的生態體(ti) 係，在“源（電源）-網（電網）-荷（負荷）-儲(chu) （儲(chu) 能）"各個(ge) 環節加大研發投入，已經形成“雲(yun) （雲(yun) 平台）-管（有線/無線物聯）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）"的生態係統，參與(yu) 泛在電力物聯網建設，為(wei) 國家電網建設“三型兩(liang) 網"提供解決(jue) 方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產(chan) 生共享數據，從(cong) 而為(wei) 電網、發電、供應商、用戶服務。

4.1雲(yun) 平台

安科瑞電氣近年來已經陸續推出變電所運維雲(yun) 平台、能源管理雲(yun) 平台、智慧用電雲(yun) 平台、環保用電監管雲(yun) 平台、充電樁（電動汽車/自行車）運營管理雲(yun) 平台、預付費管理雲(yun) 平台等雲(yun) 平台解決(jue) 方案等解決(jue) 方案，並已經廣泛應用在多地國網公司用戶端業(ye) 務、環保部門、安監部門、住建部門等。

4.1.1變電所運維雲(yun) 平台

據統計全國高供高計的工商業(ye) 用戶數量達到200多萬(wan) 戶，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳(chuan) 統，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預防薄弱等問題。國網公司和眾(zhong) 多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個(ge) 千億(yi) 級別的市場。

AcrelCloud-1000電力運維雲(yun) 平台采用多功能電力儀(yi) 表、無線通信、邊緣計算網關(guan) 及大數據分析技術，通過智能網關(guan) 采集現場數據並存儲(chu) 在本地，再定時向雲(yun) 平台推送數據。平台可同時接入數以千計的用戶變電站數據。平台采集的數據包括變電所電氣參數和環境數據，包括電流電壓功率、開關(guan) 狀態、變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內(nei) 通過短信和APP發信號。平台通過手機APP下發運維任務到人員手機上，並通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷並做消缺處理。

4.1.2能源管理雲(yun) 平台

Acrelcloud-5000能耗管理雲(yun) 平台可適用於(yu) 各個(ge) 行業(ye) ，如政府辦公建築、工廠、教育建築、醫療建築、商業(ye) 綜合體(ti) 等，可通過局域網、互聯網或者4G網絡采集不同區域多個(ge) 建築或單位的用能數據。

平台采集建築電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風力、儲(chu) 能等新能源數據，對用能數據進行分析，按照區域、部門、用電設備類型進行細分，提供同比、環比分析比較和用能數據追溯，同時可以提供尖峰平穀各時段用能數據和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和製定能源績效考核。

4.1.3環保用電監管雲(yun) 平台

近年來我們(men) 的環境質量有了很大的改善，這都歸功於(yu) 國家層麵對環保的重視和環保部門的有力監察執法。安科瑞針對環保監察的痛點研發了環保用電監管係統解決(jue) 方案，助力環保部門堅決(jue) 打贏藍天碧水保衛戰。

Acrelcloud-3000環保用電監管平台主要為(wei) 環保監察部門和產(chan) 汙排汙企業(ye) 服務，為(wei) 環保部門提供在線監管和執法依據，為(wei) 生產(chan) 企業(ye) 提供設備運行監控和產(chan) 汙排汙數據記錄。

  平台采集生產(chan) 企業(ye) 總用電量、生產(chan) 用電和治汙設備用電量，進行關(guan) 聯分析，及時給出環保設備異常運行信號或企業(ye) 異常生產(chan) 信號，實現全過程防控。前端設備采用不停電免接線方案采集用電數據，經LORA無線上傳(chuan) 到環保數據網關(guan) ，再通過4G上傳(chuan) 平台服務器或縣、市、省級環保平台。各地環保部門通過汙染防治設施用電實時監控，實現對排汙企業(ye) 生產(chan) 運行*、全流程監控，達到變人防為(wei) 信息化技防，從(cong) 事後處罰到介入式執法，扭轉傳(chuan) 統依靠人力、經驗進行現場核查的狀態，為(wei) 環保監管開辟更加切實、有效的監管方式，形成長效機製。

4.1.4智慧用電雲(yun) 平台

據應急管理部網站數據，2016~2018年期間因為(wei) 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(wan) 起，因違反電氣安裝使用規定引發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。國務院、公安部消防局以及各省市自治區直轄市紛紛出台文件推廣智慧用電，從(cong) 源頭上預防電氣火災的發生，現用電管理平台已在九小場所、三合一場所、養(yang) 老福利院、醫療場所、學校、金融網點等人員密集場所廣泛開展。

安科瑞Acrelcloud-6000用電管理雲(yun) 平台對電氣引發火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現場數據，實時發現電氣線路和用電設備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）並通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時，有效防止電氣火災的發生。係統可以顯示所有監測點位的漏電電流等電氣參數和線纜溫度，並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(ye) 用電狀態。

4.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理雲平台

電動汽車現已成為(wei) 廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理雲(yun) 平台係統通過物聯網技術對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，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、絕緣檢測故障等一係列故障進行；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付後，係統發起充電請求，控製二維碼對應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模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基於(yu) TCP/IP的數據交互協議，與(yu) 雲(yun) 端進行直連。

電動自行車數量越來越多，解決(jue) 了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關(guan) 的和火災事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會(hui) 帶來了很大的損失，成為(wei) 人民生命和財產(chan) 的一個(ge) 隱患。基於(yu) 電動自行車火災的危害和特點，各級政府部門發文對電動自行車火災的整治都放在規範停放和充電行為(wei) 上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理雲(yun) 平台，針對電動自行車火災治理提供充電管理、資產(chan) 管理和交易管理的一攬子解決(jue) 方案，解決(jue) 充電難、管理難和收費難的問題，可應用於(yu) 商業(ye) 樓宇、小區、學校、醫院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

4.1.6物業(ye) 小區預付費管理雲(yun) 平台

安科瑞遠程預付費係統可以針對各商業(ye) 綜合體(ti) 、小區、寫(xie) 字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(ye) ，學校、工廠宿舍的後勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(ye) 分布式財務操作，在線支付，總部財務紮口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理係統已經成功在上述各場景得到廣泛的應用並已經穩定運行多年，適用於(yu) 物業(ye) 公司對小區、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電管控係統。

4.2有線/無線物聯

安科瑞根據多年來的項目經驗，結合用戶實際需求，開發了各類有線、區域無線、廣域無線通訊產(chan) 品，包括網關(guan) 和終端設備。支持RS485、以太網、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設步伐的加快，未來將會(hui) 有越來越多的通訊方式融入產(chan) 品，服務於(yu) 泛在電力物聯網建設。

4.3邊緣計算

安科瑞針對物聯網應用開發了多款智能網關(guan) ，采用嵌入式係統和邊緣計算技術，現場采集和存儲(chu) 終端設備數據，並根據雲(yun) 平台的需要，采用不同的協議和雲(yun) 平台對接。所有數據采集、計算、異常觸發邏輯均在網關(guan) 就地設置，網絡故障時數據存儲(chu) 在本地，網絡恢複後補傳(chuan) 數據，斷點續傳(chuan) ，提高數據可靠性。

4.4終端設備

  針對泛在電力物聯網的建設，安科瑞陸續推出多款物聯網儀(yi) 表，應用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀(yi) 表出貨量超過185萬(wan) 台。

4.5安科瑞產(chan) 品在泛在電力物聯網的應用

近兩(liang) 年來，安科瑞已經陸續參與(yu) 江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平台、雲(yun) 南省網綜合能源服務平台、上海嘉定區147所學校電力運維平台等相關(guan) 平台的建設，提供了包括雲(yun) 平台、智能網關(guan) 、終端設備等產(chan) 品，各類用戶端雲(yun) 平台在全國各地運行案例700多套，並且根據用戶需求不斷完善產(chan) 品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯網的一部分。

“能源互聯網的春天到了，因其所能，它必將成為(wei) 充滿活力的新型能源業(ye) 態。"盡管針對泛在電力物聯網還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯網已經悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯網基礎建設的方方麵麵。

5結束語

物聯網技術在未來的應用越來越廣泛，物聯網結合了傳(chuan) 感器網絡、定位等技術，能夠協調物與(yu) 物、人與(yu) 物之間的關(guan) 聯，有效的感知層級應用層、網絡層體(ti) 係結構的應用能夠對電力係統的運行狀態及設備進行智能化監管，實現對資產(chan) 設備的科學管理，在泛在物聯網時代物聯網技術在電力係統中的應用有著非常重要的意義(yi) ，能夠促進電力係統新舊動能轉換，提高電力係統的工作效率。

參考文獻

[1] 胡嘉祥,劉鵬宇.泛在電力物聯網時代物聯網技術在電力係統中的應用

[2] 汪利華．電力電子裝置在電力係統中的應用研究 [J]．三峽大學學報 ：人文社會(hui) 科學版，2017（S2）：169-170.

[3] 曲超．語義(yi) 物聯網事務模型及其應用 [D]．華南理工大學

[4] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版

作者簡介

侯文莉，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為(wei) 智能照明的研發與(yu) 應用