簡談物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用

                                               劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在各個行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在電力行業(yè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也的促進(jìn)了電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。而物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)同樣都是當(dāng)代重要的高新技術(shù)以及新興產(chǎn)業(yè)。所以通過對于物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，也能夠促進(jìn)我國社會的快速進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；電力行業(yè)；應(yīng)用

 

0引言

當(dāng)前，社會對于電力行業(yè)智能電網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)注與重視不斷提升，其也成為發(fā)展的戰(zhàn)略決策。而在電力行業(yè)的發(fā)展過程中，智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合也成為了當(dāng)前重要的問題。因此，本文則主要對物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。

1物聯(lián)網(wǎng)的概述

物聯(lián)網(wǎng)其實就是將物和物進(jìn)行連接的互聯(lián)網(wǎng)，其通過對于射頻識別和紅外感應(yīng)器，還有全球定位系統(tǒng)等多種信息傳感設(shè)備的利用，并將約定好的協(xié)議當(dāng)作依據(jù)，將物品和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的連接，從而實現(xiàn)信息的交換 , 并對其進(jìn)行智能化的識別、定位以及跟蹤、監(jiān)控等多種管理。也就是說，在未來的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展過程中，物聯(lián)網(wǎng)則成為了重要的組成部分，同時其也兼具了自身配置的能力和動態(tài)形式下的全球網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)。而物聯(lián)網(wǎng)中重要的“物”字，則具有良好的標(biāo)識、物理屬性和特殊的個性等多種鮮明特點，在采用智能接口的情況下，就能夠與信息網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫化的整合使用。

2電力行業(yè)的發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代化科技水平的快速提升，人們對于電力需求的持續(xù)走高，對于電力行業(yè)的發(fā)展也提出了新的要求。這種背景下，智能電網(wǎng)的構(gòu)建則成為電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。 智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，其將物理電網(wǎng)作為根本的發(fā)展依據(jù)，并將先進(jìn)數(shù)字技術(shù)和高速雙向的通信網(wǎng)絡(luò)作為重要基礎(chǔ)，并對于相關(guān)的信息技術(shù)和物理電網(wǎng)進(jìn)行高度的集成，形成了具有良好智能特性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的構(gòu)建與發(fā)展就是在信息化的基礎(chǔ)之上，使電網(wǎng)運行的所有環(huán)節(jié)通過系統(tǒng)進(jìn)行智能化的交流。智能交流的應(yīng)用也將智能電網(wǎng)的電力體系所具有的集成作用進(jìn)行了充分的發(fā)揮，也將供電的準(zhǔn)確和互補(bǔ)，甚至客戶終端都和電網(wǎng)實現(xiàn)了良好的無縫互連，從而保證了電網(wǎng)運行的可靠性以及綜合效率的提升。

3物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

3.1物聯(lián)網(wǎng)在智能用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)步，電力營銷系統(tǒng)作為其重要的組成部分發(fā)揮了很大的作用，而電能計量則是電力營銷系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)前，我國使用的依舊是傳統(tǒng)的超表系統(tǒng)，但其中所存在的問題也逐漸凸顯了出來，表現(xiàn)明顯的就是通信距離存在限制，且抄表讀數(shù)的過程中會出現(xiàn)較大的誤差等。此外，如果是不可控電表，也不能夠進(jìn)行遠(yuǎn)停遠(yuǎn)送的相關(guān)操作。因此，就需要能夠研發(fā)基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)下和光纖載波通信技術(shù)與一體的信息采集設(shè)備。在信息技術(shù)采集設(shè)備研制成功之后，就要將已經(jīng)采集到的電表讀數(shù)信息，通過廣電的同軸電纜傳輸數(shù)據(jù)設(shè)備進(jìn)行傳輸，從而實施對于電表中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行的讀取，并對其進(jìn)行的收集與保存，進(jìn)而為主站人員相關(guān)的調(diào)用做好準(zhǔn)備工作。通過對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實現(xiàn)對于電力設(shè)備狀態(tài)的實時檢測，保證智能化的實現(xiàn)與應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)作為重要的基礎(chǔ)技術(shù)，通過對于正在運行設(shè)備的實時監(jiān)測，就能夠?qū)崿F(xiàn)對于其設(shè)備多種物理量數(shù)據(jù)的獲取，再進(jìn)行智能化的分析、處理以及預(yù)測，就能夠?qū)崟r的運行數(shù)據(jù)作為依據(jù)，得到實時的檢測報告。其作為一種基礎(chǔ)性的帶電檢測技術(shù)，也存在著傳統(tǒng)打壓試驗所不具備的鮮明優(yōu)勢。在帶電檢測過程中所使用的超聲波檢測儀、紅外熱像儀等多種先進(jìn)的科技產(chǎn)品，由于其具有良好的穩(wěn)定性，因此所獲得的的數(shù)據(jù)信息也具有較高的真實性和可靠性。將傳感器作為傳輸方式，對所采集和整理的參數(shù)，向管理監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行傳輸，就能夠?qū)﹄娏υO(shè)備進(jìn)行實時的在線檢測與監(jiān)控。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)智能用電服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

電網(wǎng)與用戶之間所進(jìn)行的實時的交互響應(yīng)，可以保證其服務(wù)水平的提升，通過強(qiáng)化電網(wǎng)的綜合服務(wù)能力，滿足智能電網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)的基本性要求。對于智能用電服務(wù)系統(tǒng)來說，由于其具有良好的集中計量和超負(fù)荷控制，還有電熱負(fù)載限制等多種動能，因此也在很大程度上滿足了教學(xué)、公寓式的辦公以及兩用的等多種管理需求。而這些功能的發(fā)揮和使用也正是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。其次，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還提供有關(guān)手機(jī)購電的服務(wù)業(yè)務(wù)。而手機(jī)購電服務(wù)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實際表現(xiàn)，不僅使用戶得到了很大的便利，保證了其服務(wù)水平的提升，也在使得用戶與電網(wǎng)交互性實現(xiàn)的同時，促進(jìn)了現(xiàn)代電力行業(yè)的快速發(fā)展。

4安科瑞為電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供解決方案

安科瑞電氣深耕用戶側(cè)能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源(電源)-網(wǎng)(電網(wǎng))-荷(負(fù)荷)-儲(儲能)”各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云(云平臺)-管(有線/無線物聯(lián))-邊(邊緣計算)-端(終端設(shè)備)”的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，為電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)”提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(xiàn)信息連接和交互，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。

 

 

 

4.1云平臺

安科瑞電氣近年來已經(jīng)陸續(xù)推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁(電動汽車/自行車)運營管理云平臺、預(yù)付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多地國網(wǎng)公司用戶端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門、安監(jiān)部門、住建部門等。

4.1.1變電所運維云平臺

 

據(jù)統(tǒng)計全國高供高計的工商業(yè)用戶數(shù)量達(dá)到200多萬戶，規(guī)模巨大，但是大部分日常的運行維護(hù)工作比較傳統(tǒng)，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風(fēng)險預(yù)防薄弱等問題。國網(wǎng)公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個千億級別的市場。

 

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機(jī)APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

 

4.1.2能源管理云平臺

Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個行業(yè)，如辦公建筑、工廠、教育建筑、醫(yī)療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò)采集不同區(qū)域多個建筑或單位的用能數(shù)據(jù)。

平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進(jìn)行細(xì)分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細(xì)和制定能源績效考核。

 

 

 

4.1.3環(huán)保用電監(jiān)管云平臺

近年來我們的環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善，這都?xì)w功于層面對環(huán)保的重視和環(huán)保部門的有力監(jiān)察執(zhí)法。安科瑞針對環(huán)保監(jiān)察的痛點研發(fā)了環(huán)保用電監(jiān)管系統(tǒng)解決方案，助力環(huán)保部門堅決打贏藍(lán)天碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。

Acrelcloud-3000環(huán)保用電監(jiān)管平臺主要為環(huán)保監(jiān)察部門和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門提供在線監(jiān)管和執(zhí)法依據(jù)，為生產(chǎn)企業(yè)提供設(shè)備運行監(jiān)控和產(chǎn)污排污數(shù)據(jù)記錄。

平臺采集生產(chǎn)企業(yè)總用電量、生產(chǎn)用電和治污設(shè)備用電量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，及時給出環(huán)保設(shè)備異常運行信號或企業(yè)異常生產(chǎn)信號，實現(xiàn)全過程防控。前端設(shè)備采用不停電免接線方案采集用電數(shù)據(jù)，經(jīng)LORA無線上傳到環(huán)保數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，再通過4G上傳平臺服務(wù)器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門通過污染防治設(shè)施用電實時監(jiān)控，實現(xiàn)對排污企業(yè)生產(chǎn)運行*、全流程監(jiān)控，達(dá)到變?nèi)朔罏樾畔⒒挤溃瑥氖潞筇幜P到介入式執(zhí)法，扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)依靠人力、經(jīng)驗進(jìn)行現(xiàn)場核查的狀態(tài)，為環(huán)保監(jiān)管開辟更加切實、的監(jiān)管方式，形成長效機(jī)制。

 

 

 

 

4.1.4智慧用電云平臺

據(jù)應(yīng)急管理部網(wǎng)站數(shù)據(jù)，2016~2018年期間因為電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)占總數(shù)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(zāi)23.7萬起，因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的百分之三十四，較大和重大火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)的比例更高。國務(wù)院、公安部消防局以及各省市自治區(qū)直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，現(xiàn)用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養(yǎng)老福利院、醫(yī)療場所、學(xué)校、金融網(wǎng)點等人員密集場所廣泛開展。

安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災(zāi)的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負(fù)荷電流、電壓）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預(yù)警，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點位的漏電電流等電氣參數(shù)和線纜溫度，并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(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺

電動汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進(jìn)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(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；通過微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)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(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。

電動自行車數(shù)量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關(guān)的和火災(zāi)事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會帶來了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個隱患。基于電動自行車火災(zāi)的危害和特點，各級部門發(fā)文對電動自行車火災(zāi)的整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災(zāi)治理提供充電管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應(yīng)用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等場所設(shè)置的電動自行車充電場所的運營管理。

 

 

 

4.1.6物業(yè)小區(qū)預(yù)付費管理云平臺

 

安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費系統(tǒng)可以針對各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財務(wù)操作，在線支付，總部財務(wù)扎口等。目前Acrelcloud-3000預(yù)付費管理系統(tǒng)已經(jīng)成功在上述各場景得到廣泛的應(yīng)用并已經(jīng)穩(wěn)定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪租戶的水電預(yù)付費管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預(yù)付費和用電管控系統(tǒng)。

 

 

 

 

4.2有線/無線物聯(lián)

安科瑞根據(jù)多年來的項目經(jīng)驗，結(jié)合用戶實際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設(shè)步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

4.3邊緣計算

安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計算技術(shù)，現(xiàn)場采集和存儲終端設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數(shù)據(jù)采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)存儲在本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補(bǔ)傳數(shù)據(jù)，斷點續(xù)傳，提高數(shù)據(jù)可靠性。

 

 

4.4終端設(shè)備

針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應(yīng)用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。

 

 

 

 

4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

 

近兩年來，安科瑞已經(jīng)陸續(xù)參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設(shè)，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。

“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿活力的新型能源業(yè)態(tài)。”盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的方方面面。

5總結(jié)

綜上所述，在智能電網(wǎng)的構(gòu)建過程中物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展，一定程度上也促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智能電網(wǎng)服務(wù)的同時，也拉動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，一定程度上也推動了信息通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用，在促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展的同時，實現(xiàn)了我國低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪君毅.物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用

[2] 饒威,丁堅勇,李銳.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].華中電力,2011.

[3] 王金鵬,殷璐璐,李文輝,余智浩,張豪.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電元件,2016.

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版