淺談電力物聯網時代物聯網技術在電力係統中的應用

hth下载地址 陳聰

摘要：在電力係統建設中，物聯網的應用不僅(jin) 促進了我國電力工業(ye) 的發展，而且對我國的物聯網技術也起到了一定的促進作用。隨著物聯網技術應用於(yu) 電力係統，推動了中國工業(ye) 的快速發展。因此，目前，隨著中國電力行業(ye) 的改革，物聯網技術得到了廣泛的應用，不僅(jin) 促進了我國電力行業(ye) 的轉型和發展，而且促進中國的低碳經濟。

   關(guan) 鍵詞：電力係統；物聯網技術；實際應用

引言

   目前，中國正大力發展現代化的電力體(ti) 係，並大力推進智能電網的發展，電網科技具有安全、高能源利用率等諸多優(you) 勢，符合中國的國情和發展戰略。通過物聯網技術，實現了電力係統的自動化和信息化，提高電力的利用率。

1、物聯網係統相關(guan) 技術概述

1.1.“虛擬化"技術的普遍使用

   虛擬化是一個(ge) 全新的運算模型，中小企業(ye) 用戶能夠利用該模型在任意地點使用網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據中心，公司運算資源也能夠在這裏動態部署工作，並進行公司數據共享。將運算散布於(yu) 公司巨大的分布式網絡計算機係統上，而並非在自己的計算機係統或遠程服務器設備中，因此公司在大型互聯網數據中心的操作環境將和網絡更接近，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，並按照要求使用計算機係統和數據庫管理係統。電力係統出現問題不能正常工作或出現故障時，海量信息將會(hui) 上傳(chuan) 到數據中心模塊，這就對計算機信息處理能力提出了高度的需求，與(yu) 電力係統運營相關(guan) 的硬件投資成本也是很大的。而由於(yu) 虛擬化讓超級計算能力通過網絡隨意流動變為(wei) 了可能，公司和個(ge) 人用戶就無須再投資高昂的硬件采購成本，而隻需利用網絡來采購或租用計算能力。電力係統運營就能夠大幅節省生產(chan) 成本，這和構建資源節約型社會(hui) 是能夠相互照應的。

1.2.數據信息收集法

   在電力物聯網體(ti) 係中，對數據信息的收集是一項十分關(guan) 鍵的基本工作，其重點是精確收集在IOTIPS中的各個(ge) 節點處的分布式網絡結構識讀器中所收集到的數據信息，並按照服務的要求向數據處理層發送所要求的數據信息。而為(wei) 了避免多種電子標記在被同一種識讀器讀取時出現的數據信息遺漏、數據處理錯誤和數據信息重疊等問題的出現，還可以采用基於(yu) 事件監控係統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網後，認識器的數據接口將自動開啟，不需從(cong) 服務器設備獲得指令來啟動終端；當識讀器在讀取到RFID數據信息後，以消息的形態向上級服務器發送數據信息，而服務器設備則隻需等消息到達後處理數據。

2、物聯網技術在電力係統的應用

2.1 物聯網技術在輸供電環節中的應用

   輸供電操作環節也是動力係統供配電管理領域中的重要部分。在動力係統的輸電環節中，物聯網技術的運用重點主要表現在感應器的部署與(yu) 使用等方麵，在動力係統的供配電操作環節中，有關(guan) 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監控，把線路損失、絕緣損失、特殊故常等工作狀況消息，準確地反映在係統的監督中心當中。技術人員可以通過係統調度技術人員的優(you) 化工程設計，對輸電網絡係統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網技術互相融合，並利用無線通信的方法，協助技術人員盡量多方位地了解輸配電環節的狀況。

         5G時代背景下，物聯網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(chuan) 送圖像的數量和品質，從(cong) 而提高了巡檢過程的可靠性和有效性。在物聯網技術的幫助下，無人機巡查工作能夠避開地域和環境等各種因素的影響，從(cong) 而創造一個(ge) 更加安全可靠的新型巡查模式，提升了中國電力係統的輸電技術水平。

2.2 在智能電網工程中的廣泛運用

   物聯網中，認知層麵是完成“物物相聯、信息交互"的關(guan) 鍵基礎，在通常情形下又可分解為(wei) 認知控製層和通訊擴展層兩(liang) 個(ge) 子方向，各自對接了智能信號識別監控、與(yu) 物理實體(ti) 連接等功能。從(cong) 在智慧電網係統中的應用情況來看，認知監控子層麵利用已安裝的智能收集裝置完成了對電網運行信號消息的收集，而通訊擴展子層麵則利用光纖通信係統及其配套的無線傳(chuan) 感器技術，完成了對電力監控係統和各種設備工作狀況的在線、動態監控，以確保電網供電安全可靠、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絡係統、載波通信網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據信息予以信息轉發傳(chuan) 送，並且確保了互聯網安全和信息傳(chuan) 送過程中的可靠性，並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(liang) 大主要內(nei) 涵，供電基建為(wei) 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(chan) 和日常監管等工作中的多個(ge) 環節，采用物聯網技術的用電場景作業(ye) 管控、采用射頻識別技術和標識編碼的用電資產(chan) 全壽命循環管控、在家居等智慧用電應用領域的實現等，均對智慧國家電網構建起到了很大的促進作用。

2.3 物聯網技術在動力係統供電環節應用

   在5G時代作用下，新的靈活負載產(chan) 生，從(cong) 而在動力係統的供電循環中取得了更加明顯的使用效益。通過對有關(guan) 領域的調查與(yu) 研究結果表明，在目前中國國內(nei) 動力係統的供電循環中，靈活負載的使用很大地方便了對ADN係統開展自主管理與(yu) 主動管理等活動，同時在物聯網技術的協助下，智慧電表和測量裝置等，都能夠對供電裝置的用電量與(yu) 實際用電水平等做出評估和分析，並以此使得係統內(nei) 的供電裝置在實際的運行循環中，都能夠處於(yu) 較為(wei) 平衡的狀況。在5G時代背景下發展的物聯網等現代信息技術，能夠對電動汽車的科技發展水平以及運行特性和負載特點等方麵做出分析，而根據市場電價(jia) 製度以及對ADN係統運行的科學管理，就可以對汽車的充電與(yu) 放電過程加以有效管理，並由此建立特殊的專(zhuan) 業(ye) 化模式，以促進汽車產(chan) 業(ye) 整體(ti) 向前發展。

2.4 技術在電氣設備檢測中運用

   通過借助物聯網技術開展電網設備狀態檢測應用，人們(men) 可以更精確了解電氣設備工作情況及其相關(guan) 的工作壽命，為(wei) 及時發現重大隱患提供了科技保障。同常規檢測一樣，狀態檢測還可以構建對變電站和線路的全麵監測統一，使全方麵檢測工作更為(wei) 智能，同時通過對大規模傳(chuan) 感器裝置的大量投入，使設備信號收集和存儲(chu) 傳(chuan) 輸更具有高可靠性和高度便捷性，從(cong) 而更加鞏固了狀態檢測基礎。而在此基礎上，由於(yu) 物聯網技術的逐步完善，電力設備檢測效能也穩步提高，並由此導致的人力資源消耗逐步減少，不但可以減少在常規檢測時可能出現的設備故障遺漏等問題，還可以有效提高設備檢測品質。

3、hth下载地址Acrel-EIOT能源物聯網平台概述

           Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。 用戶僅(jin) 需購買(mai) hth下载地址物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

   該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、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，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

4、應用場所

   本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

5、組網結構

6、平台功能

6.1   可定製駕駛艙

   可定製化的駕駛艙：可根據客戶的行業(ye) 特性，行業(ye) 需求，經過培訓的工程或調試人員自行繪製客戶所需的駕駛艙頁麵。

   例如下圖所示的智慧物業(ye) 駕駛艙，內(nei) 容有：預付費、充電樁、電梯、空調、照明等設備管理、能耗統計、收益統計、運維情況等。其中地圖可以選配成BIM建築模型，任何傳(chuan) 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對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設 備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

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，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、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(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析 與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 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，達到節能降耗和提 升整體(ti) 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，查看係統日誌等功能；

2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、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、衝(chong) 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，本係統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預警。雲(yun) 平台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、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

6.6   智能照明

   智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台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，並達到一定節能減掛的效果。

照明實時監控

6.7 安全用電

   安全用電采用自主研發的剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩餘(yu) 電流）進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析，並將發現的各種隱患信息及時推送給企業(ye) 管理人員，指導企業(ye) 實現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“防患於(yu) 未然"的目的。

6.8 智慧消防

   通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。彌補了原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

智慧消防看板

7、係統硬件配置

結語：

   本文在提出“端-邊-管-雲(yun) "電網物聯網四層架構的基礎上，提出一種開放式電力物聯網平台的解決(jue) 方案，並完成電力物聯網平台的整體(ti) 架構、核心功能，以及關(guan) 鍵技術路線的設計方案，最後對電力物聯網平台的典型應用場景進行探討。對於(yu) 泛在電力物聯網平台的研究和設計，以及建設“全息感知、泛在連接、開放共享"的泛在電力物聯網具有重要意義(yi) 。

參考文獻：

[1]高崧,郭磊.電力物聯網技術在電力設備在線監測中的應用研究[J].電氣自動化,2022,44(03):44-47.

[2]張磊，電力物聯網時代物聯網技術在電力係統中的應用.

[3] hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版