hth下载地址 陳聰

摘要：智能電網出現後,無論是供電測還是用電側(ce) ,都會(hui) 自然地走向萬(wan) 物互聯,從(cong) 而誕生出泛在電力物聯網。泛在電力物聯網將供電係統與(yu) 用電係統實現了的統一,將用電管理直接擴展到電網端,形成了家庭、社區,樓宇、城市、社會(hui) 生活等方方麵麵的智慧用供電管理體(ti) 係。在這個(ge) 用供電體(ti) 係中,智能電表無疑成為(wei) 管理體(ti) 係中的一個(ge) 核心設備。智能電表的任務也將從(cong) 單純電量計量向用供電領域的信息平台、交互平台、控製平台的平台化目標前進。未來,智能電表將在家庭生活、智慧社區、智慧城市等現代化生活中發揮巨大的作用。

關(guan) 鍵詞：智能電網；泛在電力物聯網；智能電表

1泛在電力物聯網

泛在電力物聯網誕生前,人們(men) 將物聯網的概念局限於(yu) 互聯網的萬(wan) 物互聯。萬(wan) 物互聯形成的所有智能化終端都是一個(ge) 智能化的電子係統,都帶有一個(ge) 電源子係統,在提升各種智力功能時,都要有電源管理功能。一些小型的智能終端中,大多使用獨立的電源。在一些大型物聯網應用(如分布式係統、局域網係統的智能家居、工業(ye) 生產(chan) 線、電動車充電樁、城市安防係統、城市照明係統)中,它們(men) 都會(hui) 延伸到智能電網,從(cong) 而帶來複雜的電源管理與(yu) 用供電管理,並衍生出智能電網對用電側(ce) 終端設備的感知與(yu) 控製;加上互聯網技術對智能電網智力提升,實現了其對龐大的電力生產(chan) 、輸配電、電力調度、安全運營中的所有終端設備的智能互聯,從(cong) 而形成了一個(ge) 泛在的電力物聯網。

雙網結構是泛在的電力物聯網的結構體(ti) 係,內(nei) 網包括發電的電源側(ce) 與(yu) 輸、配電的電網側(ce) ,外網包括用戶側(ce) 與(yu) 供應商。內(nei) 外網有一個(ge) 共同界麵,這個(ge) 界麵就是智能變電站與(yu) 智能電表,它用於(yu) 實現供電側(ce) 對用電側(ce) 的感知、控製與(yu) 信息交互。泛在電力物聯網內(nei) 外網雙網結構體(ti) 係的形成源於(yu) 供電、用電的兩(liang) 個(ge) 不同的網絡體(ti) 係。前者屬於(yu) 強電領域,是一個(ge) 壟斷的封閉型網絡體(ti) 係;後者屬於(yu) 弱電領域,是一個(ge) 自由的開放型網絡體(ti) 係。內(nei) 、外網交互界麵中的智能電表采用標準的雙芯結構體(ti) 係,以應對雙網結構的電力物聯網,用相對獨立的方式實現泛在電力物聯網供電端電量計量與(yu) 用電端用電管理的安全保障。

2初級階段的泛在電力物聯網

現階段,泛在電力物聯網處於(yu) 內(nei) 網建設的初級階段,主要有內(nei) 網的三型兩(liang) 網建設、雲(yun) 平台建設、大數據與(yu) 數據服務,以及應對新能源的智慧能源服務係統建設等。

（1）三型兩(liang) 網建設

2019年10月,電網有限公司發布了《泛在電力物聯網***2019》。書(shu) 中把“三型兩(liang) 網”建設確定為(wei) 泛在電力物聯網建設的戰略目標。三型,即樞紐型的智力電網、平台型的物聯網應用服務與(yu) 內(nei) 外網共享型的社會(hui) 屬性;兩(liang) 網,即堅強智能電網與(yu) 泛在電力物聯網。當前,在兩(liang) 網建設中,在堅強智能電網建設為(wei) 基礎上,不斷向用電側(ce) 的物聯網應用擴展。對於(yu) 物聯網應用的嵌入式係統從(cong) 業(ye) 者來說,會(hui) 注重用電管理相關(guan) 的應用層、平台層、網絡層、感知層的基礎建設。

（2）雲(yun) 平台建設

物聯網誕生後,隨之而來的必然是大數據與(yu) 雲(yun) 計算,雲(yun) 平台則是實現雲(yun) 計算服務的重要工具。泛在電力物聯網雲(yun) 平台建設內(nei) 容有: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。可以看出,泛在電力物聯網雲(yun) 平台建設的集中在智能電網新能源的發電、儲(chu) 電、並網與(yu) 供電的負荷應用領域。目前,我國物聯網應用中出現了眾(zhong) 多的雲(yun) 平台(如阿裏雲(yun) 、騰訊雲(yun) 、華為(wei) 雲(yun) 等),這些都是外網中開放性的雲(yun) 平台。從(cong) 電網壟斷性、安全性出發,電網會(hui) 建設獨立、封閉、由嚴(yan) 格管控的泛在電力物聯網的雲(yun) 平台。

（3）大數據與(yu) 數據服務

萬(wan) 物互聯後,必然出現大量的感知數據,物聯網、大數據、雲(yun) 計算便成為(wei) 物聯網+應用中三位一體(ti) 的重要產(chan) 業(ye) 應用模式。

所有用電側(ce) 的物聯網大係統都會(hui) 以各種方式與(yu) 智能電網相連,泛在電力物聯網的感知層會(hui) 感知眾(zhong) 多用電信息,從(cong) 而形成電力係統的大數據體(ti) 係。在這些用電大數據中包含眾(zhong) 多信息,從(cong) 而形成了一個(ge) 龐大的數據服務產(chan) 業(ye) 。圖1展示了泛在電力物聯網中大數據服務領域與(yu) 服務內(nei) 容。這些服務領域與(yu) 服務內(nei) 容幾乎涵蓋了與(yu) 社會(hui) 生活相關(guan) 的全部領域與(yu) 方方麵麵。

泛在電力物聯網大數據服務中的一個(ge) 典型應用案例是城市住房空置率的數據統計。所有新建住宅都會(hui) 安裝智能電表,從(cong) 智能電表的使用/空閑,以及電量計數可以判斷住房是空置還是在使用中。

1. 智慧能源服務係統建設

當前,泛在電力物聯網的一個(ge) 重要任務是新能源的應用服務(如風電、光伏分布式能源的發電、並網、電力調度,以及新能源汽車的能源(氫能源電池、動力電地)供應與(yu) 管理服務等)。圖2是一個(ge) 用於(yu) 電動汽車充電的智慧能源服務係統。

未來,眾(zhong) 多新能源都會(hui) 以電能為(wei) 核心,無論是發電(風電、光伏)還是能源(氫能、地熱能、潮汐能等)轉換,抑或是能源利用,都少不了電網的支持。圖2展示了一個(ge) 泛在電力物聯網應對電動汽車充電的內(nei) 外網、供電用的一個(ge) 完整體(ti) 係。

3新一代智能電表的發展趨勢

從(cong) 傳(chuan) 統計量電表到電力物聯網新型智能電表,其發展的趨勢是:多功能智力平台構建、眾(zhong) 多半導體(ti) 廠家參與(yu) 、三表合一的綜合應用、應對多元化的多功能服務等。

1. 多功能智力平台構建

為(wei) 了應對電力物聯網對用電側(ce) 的智能用電管理,將傳(chuan) 統電能計量表變革到集感知、控製、監測、用電管理為(wei) 一體(ti) ,具有通信、交互、顯示功能的一個(ge) 智力平台;為(wei) 了適應未來大數據、雲(yun) 計算的應用,該平台不僅(jin) 有良好的智能控製能力,還應有強大的計算能力,以滿足邊緣計算要求。從(cong) 單一通話功能手機到如今智能手機的演變,我們(men) 可以想象一下未來智能電表的發展前景。

（2）眾(zhong) 多半導體(ti) 廠家積參與(yu)

智能電表以MCU為(wei) 核心,並逐步過渡到能滿足邊緣計算、實時感知與(yu) 控製的AI芯片。受市場需求吸引,早在十多年前,眾(zhong) 多半導體(ti) 廠家就積參與(yu) 了智能電表芯片的開發,如早期ADI公司的ADE係列、飛思卡爾的MZ係列、恩智浦的LPC1700係列、西門子的Blackfin處理器等。眾(zhong) 多半導體(ti) 廠家的介入有利於(yu) 智能電表硬件體(ti) 係的不斷更新,以及從(cong) MCU到AI芯片的更新迭代。

（3）三表合一的綜合應用

為(wei) 了應對智慧樓宇、智能家居的建設,原有分離的三表 (氣、水、電表)將逐漸走向合一,從(cong) 而開創多傳(chuan) 感器感知與(yu) 智能控製的智慧生活時代。未來,三表合一的綜合計量、AI 芯片的算力提升、邊緣計算的特殊賦能、用電模式的遠程測 控等將大地提升家庭能源應用的智慧化管理水平。

（4）應對多元化的多功能服務

為(wei) 了應對日益多元化的能源及能源管理,智能電表將 逐漸完善從(cong) 單向到雙向、從(cong) 近程到遠程、從(cong) 通信到控製的 功能進化。例如:

1. 為(wei) 了應對分布式電源、儲(chu) 能電源的電網輸送,智能 電表從(cong) 電網側(ce) 單向計量變為(wei) 電網側(ce) /用戶側(ce) 的雙向輸送、 計量、管理與(yu) 監測功能;

2. 為(wei) 了應對用供電側(ce) 的交互功能,新型智能電表必 須具有雙向通信功能,如供電側(ce) 發出用電信息、用電側(ce) 發 出請求調控信息的雙向通信功能;

3. 為(wei) 了應對未來更多外部設備接入帶來電源管理要 求,智能電表會(hui) 開發出眾(zhong) 多的遙控、遙測功能,未來的智能 電表會(hui) 成為(wei) 一個(ge) 智能化住宅、樓宇用電模式的控製中心。

4智能電表的IR46雙芯體(ti) 係構建

早期,智能電表結構體(ti) 係的國際標準IR46(InternationalRecommendation46)由國際法製計量組織(OIML)製定並於(yu) 2012年10月發布。多年來一直在不斷完善,我國一直遵循該標準。

IR46標準的核心理念是使智能電表向測控平台發展,實現計量與(yu) 管理雙芯結構,並保證雙芯的物理分離。雙芯之間隻能通過SPI接口進行數據交換。圖3清晰地展示了一個(ge) 智能電表的標準雙芯結構體(ti) 係。

計量芯作為(wei) 獨立的法製計算部分,嚴(yan) 格管控,不能隨意升級,以確保數據準確可靠、數據可追溯與(yu) 時鍾的安全性。

管理芯滿足平台管理要求,實現雙向交互、顯示與(yu) 通信,用電管理與(yu) 優(you) 化用電模式等。軟件下載與(yu) 更新不影響計量芯的正常工作,未來還須滿足邊緣計算要求。

雙芯之間依靠SPI總線相連。SPI是主從(cong) 模式的串行外設接口總線,支持一個(ge) 或多個(ge) Slave設備,廣泛用於(yu) MCU和外設模塊連接。這種總線連接方式有效地保證了雙核間相對獨立與(yu) 安全操作空間。

智能電表雙芯設計理念源於(yu) 泛在電力物聯網的內(nei) 外網體(ti) 係結構,以及內(nei) 外網不同的狀態。泛在電力物聯網的內(nei) 網是一個(ge) 壟斷、封閉、關(guan) 乎利益與(yu) 安全的電網,外網則是一個(ge) 充滿不安全因素、自由、開放的互聯網。雙芯的結構模式可以在確保電網安全與(yu) 電力用戶數據安全的同時,充分介入用戶端的用電管理,實現與(yu) 用戶的自由交互,有利於(yu) 未來智能電表在用戶側(ce) 的平台化應用。

5 Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

（1）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。

（2）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。

（3）平台結構

（4）平台功能

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

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

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：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

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

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。

監控頁麵

安全用電

安全用電采用剩餘(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。

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。

（5）係統硬件配置

6結論

泛在電力物聯網是繼物聯網之後的又一重大變革,它將物聯網大係統的供電體(ti) 係與(yu) 用電體(ti) 係統一成一個(ge) 完整的物聯網世界。

泛在電力物聯網由智能電網蛻變而來,由電網,目前尚處於(yu) 初級階段。2019年由電網發布的《泛在電力物聯網***2019》中規劃了2024年建成泛在電力物聯網的具體(ti) 目標事弱電領域智能係統應用的。嵌就入多式年係來統在領物域聯的網業(ye) 應者用而中言從(cong) ,一旦涉及物聯網大應用(如新能源、電動汽車)領域,必然會(hui) 與(yu) 電力物聯網相關(guan) 聯;同時,智能電表在用電側(ce) 平台化的深入應用,必將帶來智慧家居、智慧樓宇、智慧城市、智慧交通等領域用供電的統一應用模式。

參考文獻

[1]何立民.泛在電力物聯網中的智能電表

[2]企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版.