安科瑞 陳聰

摘要：在電力系統(tǒng)建設中，物聯(lián)網(wǎng)的應用不僅促進了我國電力工業(yè)的發(fā)展，而且對我國的物聯(lián)網(wǎng)技術也起到了一定的促進作用。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術應用于電力系統(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)技術得到了廣泛的應用，不僅促進了我國電力行業(yè)的轉型和發(fā)展，而且促進中國的低碳經(jīng)濟。

   關鍵詞：電力系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)技術；實際應用

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，實現(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)相關技術概述

1.1.“虛擬化"技術的普遍使用

   虛擬化是一個全新的運算模型，中小企業(yè)用戶能夠利用該模型在任意地點使用網(wǎng)絡連接的設備瀏覽應用程式，而使用流程在可大幅伸縮的數(shù)據(jù)中心，公司運算資源也能夠在這里動態(tài)部署工作，并進行公司數(shù)據(jù)共享。將運算散布于公司巨大的分布式網(wǎng)絡計算機系統(tǒng)上，而并非在自己的計算機系統(tǒng)或遠程服務器設備中，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)絡更接近，這就要求公司能夠把運算資源遷移到實際需要的實際應用上，并按照要求使用計算機系統(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，海量信息將會上傳到數(shù)據(jù)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(tǒng)運營相關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網(wǎng)絡隨意流動變?yōu)榱丝赡?，公司和個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)絡來采購或租用計算能力。電力系統(tǒng)運營就能夠大幅節(jié)省生產成本，這和構建資源節(jié)約型社會是能夠相互照應的。

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)信息的收集是一項十分關鍵的基本工作，其重點是精確收集在IOTIPS中的各個節(jié)點處的分布式網(wǎng)絡結構識讀器中所收集到的數(shù)據(jù)信息，并按照服務的要求向數(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記在被同一種識讀器讀取時出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息遺漏、數(shù)據(jù)處理錯誤和數(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)的主動式認識器方法。而所謂主動型認識器則是指：當認識器成功連接互聯(lián)網(wǎng)后，認識器的數(shù)據(jù)接口將自動開啟，不需從服務器設備獲得指令來啟動終端；當識讀器在讀取到RFID數(shù)據(jù)信息后，以消息的形態(tài)向上級服務器發(fā)送數(shù)據(jù)信息，而服務器設備則只需等消息到達后處理數(shù)據(jù)。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術在電力系統(tǒng)的應用

2.1?物聯(lián)網(wǎng)技術在輸供電環(huán)節(jié)中的應用

   輸供電操作環(huán)節(jié)也是動力系統(tǒng)供配電管理領域中的重要部分。在動力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)中，物聯(lián)網(wǎng)技術的運用重點主要表現(xiàn)在感應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，有關應用領域的研究人員能夠采用在輸電線路中配置智能感應器的方法，對線路的輸配電情況進行實時動態(tài)監(jiān)控，把線路損失、絕緣損失、特殊故常等工作狀況消息，準確地反映在系統(tǒng)的監(jiān)督中心當中。技術人員可以通過系統(tǒng)調度技術人員的優(yōu)化工程設計，對輸電網(wǎng)絡系統(tǒng)的工作方案做出相應調整。另外，近幾年將無人駕駛的飛機設備和物聯(lián)網(wǎng)技術互相融合，并利用無線通信的方法，協(xié)助技術人員盡量多方位地了解輸配電環(huán)節(jié)的狀況。

         5G時代背景下，物聯(lián)網(wǎng)的通信速率和通話品質等均獲得了改善，無人機在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，從而提高了巡檢過程的可靠性和有效性。在物聯(lián)網(wǎng)技術的幫助下，無人機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子方向，各自對接了智能信號識別監(jiān)控、與物理實體連接等功能。從在智慧電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用情況來看，認知監(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(tǒng)及其配套的無線傳感器技術，完成了對電力監(jiān)控系統(tǒng)和各種設備工作狀況的在線、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的供電光纜網(wǎng)絡系統(tǒng)、載波通信網(wǎng)絡和其他無線等技術手段，對感知層收集到的供電信號和設施數(shù)據(jù)信息予以信息轉發(fā)傳送，并且確保了互聯(lián)網(wǎng)安全和信息傳送過程中的可靠性，并保證了供電通信質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應用領域兩大主要內涵，供電基建為各類應用領域建立了信息資料的調用接口，而應用領域則借助智能計算技術設計了在供電運營生產和日常監(jiān)管等工作中的多個環(huán)節(jié)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術的用電場景作業(yè)管控、采用射頻識別技術和標識編碼的用電資產全壽命循環(huán)管控、在家居等智慧用電應用領域的實現(xiàn)等，均對智慧國家電網(wǎng)構建起到了很大的促進作用。

2.3?物聯(lián)網(wǎng)技術在動力系統(tǒng)供電環(huán)節(jié)應用

   在5G時代作用下，新的靈活負載產生，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。通過對有關領域的調查與研究結果表明，在目前中國國內動力系統(tǒng)的供電循環(huán)中，靈活負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，同時在物聯(lián)網(wǎng)技術的協(xié)助下，智慧電表和測量裝置等，都能夠對供電裝置的用電量與實際用電水平等做出評估和分析，并以此使得系統(tǒng)內的供電裝置在實際的運行循環(huán)中，都能夠處于較為平衡的狀況。在5G時代背景下發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術，能夠對電動汽車的科技發(fā)展水平以及運行特性和負載特點等方面做出分析，而根據(jù)市場電價制度以及對ADN系統(tǒng)運行的科學管理，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，以促進汽車產業(yè)整體向前發(fā)展。

2.4?技術在電氣設備檢測中運用

   通過借助物聯(lián)網(wǎng)技術開展電網(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的工作壽命，為及時發(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，同時通過對大規(guī)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)技術的逐步完善，電力設備檢測效能也穩(wěn)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(guī)檢測時可能出現(xiàn)的設備故障遺漏等問題，還可以有效提高設備檢測品質。

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)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺。 用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關，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(shù)據(jù)服務。

   該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質量分析、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、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

4、應用場所

   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、電力運維等領域。

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(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過培訓的工程或調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，內容有：預付費、充電樁、電梯、空調、照明等設備管理、能耗統(tǒng)計、收益統(tǒng)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現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、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各設 備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，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，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動 化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用數(shù)據(jù)處理與分析技術，進行離線生產分析 與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

6.4預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；

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

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

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

預付費看板

6.5 充電樁管理

   通過物聯(lián)網(wǎng)技術，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警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎數(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)技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，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(jié)能減掛的效果。

照明實時監(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、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)快速時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

6.8 智慧消防

   通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。彌補了原先針對“九小場所"和危化品生產企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。

智慧消防看板

7、系統(tǒng)硬件配置

結語：

   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，以及關鍵技術路線的設計方案，最后對電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的典型應用場景進行探討。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)技術在電力設備在線監(jiān)測中的應用研究[J].電氣自動化,2022,44(03):44-47.

[2]張磊，電力物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術在電力系統(tǒng)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