簡談物聯網在電力行業的應用

                                               劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：隨著社會經濟的快速發展，物聯網技術也在各個行業中得到了廣泛的應用，特別是在電力行業中應用物聯網技術，也的促進了電力行業的現代化發展。而物聯網與智能電網同樣都是當代重要的高新技術以及新興產業。所以通過對于物聯網在電力行業中的應用進行研究，也能夠促進我國社會的快速進步。

關鍵詞：物聯網；電力行業；應用

 

0引言

當前，社會對于電力行業智能電網以及物聯網產業的關注與重視不斷提升，其也成為發展的戰略決策。而在電力行業的發展過程中，智能電網與物聯網的結合也成為了當前重要的問題。因此，本文則主要對物聯網在電力行業的應用進行研究分析。

1物聯網的概述

物聯網其實就是將物和物進行連接的互聯網，其通過對于射頻識別和紅外感應器，還有全球定位系統等多種信息傳感設備的利用，并將約定好的協議當作依據，將物品和互聯網進行的連接，從而實現信息的交換 , 并對其進行智能化的識別、定位以及跟蹤、監控等多種管理。也就是說，在未來的互聯網系統發展過程中，物聯網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形式下的全球網絡的基礎架構。而物聯網中重要的“物”字，則具有良好的標識、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，就能夠與信息網絡實現無縫化的整合使用。

2電力行業的發展趨勢

隨著現代化科技水平的快速提升，人們對于電力需求的持續走高，對于電力行業的發展也提出了新的要求。這種背景下，智能電網的構建則成為電力行業發展的必然趨勢。 智能電網就是電網的智能化，其將物理電網作為根本的發展依據，并將先進數字技術和高速雙向的通信網絡作為重要基礎，并對于相關的信息技術和物理電網進行高度的集成，形成了具有良好智能特性的網絡系統。智能電網的構建與發展就是在信息化的基礎之上，使電網運行的所有環節通過系統進行智能化的交流。智能交流的應用也將智能電網的電力體系所具有的集成作用進行了充分的發揮，也將供電的準確和互補，甚至客戶終端都和電網實現了良好的無縫互連，從而保證了電網運行的可靠性以及綜合效率的提升。

3物聯網在電力行業智能電網中的應用研究

3.1物聯網在智能用電信息采集系統中的應用

隨著電力行業的快速發展進步，電力營銷系統作為其重要的組成部分發揮了很大的作用，而電能計量則是電力營銷系統中非常重要的環節。當前，我國使用的依舊是傳統的超表系統，但其中所存在的問題也逐漸凸顯了出來，表現明顯的就是通信距離存在限制，且抄表讀數的過程中會出現較大的誤差等。此外，如果是不可控電表，也不能夠進行遠停遠送的相關操作。因此，就需要能夠研發基于無線傳感網絡下和光纖載波通信技術與一體的信息采集設備。在信息技術采集設備研制成功之后，就要將已經采集到的電表讀數信息，通過廣電的同軸電纜傳輸數據設備進行傳輸，從而實施對于電表中的相關數據進行的讀取，并對其進行的收集與保存，進而為主站人員相關的調用做好準備工作。通過對物聯網的應用實現對于電力設備狀態的實時檢測，保證智能化的實現與應用。將物聯網的傳感技術作為重要的基礎技術，通過對于正在運行設備的實時監測，就能夠實現對于其設備多種物理量數據的獲取，再進行智能化的分析、處理以及預測，就能夠將實時的運行數據作為依據，得到實時的檢測報告。其作為一種基礎性的帶電檢測技術，也存在著傳統打壓試驗所不具備的鮮明優勢。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的科技產品，由于其具有良好的穩定性，因此所獲得的的數據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，向管理監控主機進行傳輸，就能夠對電力設備進行實時的在線檢測與監控。

3.2 物聯網在電力行業智能用電服務系統中的應用

電網與用戶之間所進行的實時的交互響應，可以保證其服務水平的提升，通過強化電網的綜合服務能力，滿足智能電網服務系統的基本性要求。對于智能用電服務系統來說，由于其具有良好的集中計量和超負荷控制，還有電熱負載限制等多種動能，因此也在很大程度上滿足了教學、公寓式的辦公以及兩用的等多種管理需求。而這些功能的發揮和使用也正是在物聯網技術的應用基礎上實現的。其次，物聯網技術還提供有關手機購電的服務業務。而手機購電服務作為物聯網應用的實際表現，不僅使用戶得到了很大的便利，保證了其服務水平的提升，也在使得用戶與電網交互性實現的同時，促進了現代電力行業的快速發展。

4安科瑞為電網2021泛在電力物聯網建設提供解決方案

安科瑞電氣深耕用戶側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯網云平臺到終端傳感器的生態體系，在“源(電源)-網(電網)-荷(負荷)-儲(儲能)”各個環節加大研發投入，已經形成“云(云平臺)-管(有線/無線物聯)-邊(邊緣計算)-端(終端設備)”的生態系統，參與泛在電力物聯網建設，為電網建設“三型兩網”提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產生共享數據，從而為電網、發電、供應商、用戶服務。

 

 

 

4.1云平臺

安科瑞電氣近年來已經陸續推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環保用電監管云平臺、充電樁(電動汽車/自行車)運營管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經廣泛應用在多地國網公司用戶端業務、環保部門、安監部門、住建部門等。

4.1.1變電所運維云平臺

 

據統計全國高供高計的工商業用戶數量達到200多萬戶，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統，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、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺可同時接入數以千計的用戶變電站數據。平臺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、開關狀態、變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到人員手機上，并通過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，如辦公建筑、工廠、教育建筑、醫療建筑、商業綜合體等，可通過局域網、互聯網或者4G網絡采集不同區域多個建筑或單位的用能數據。

平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風力、儲能等新能源數據，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谷各時段用能數據和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和制定能源績效考核。

 

 

 

4.1.3環保用電監管云平臺

近年來我們的環境質量有了很大的改善，這都歸功于層面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系統解決方案，助力環保部門堅決打贏藍天碧水保衛戰。

Acrelcloud-3000環保用電監管平臺主要為環保監察部門和產污排污企業服務，為環保部門提供在線監管和執法依據，為生產企業提供設備運行監控和產污排污數據記錄。

平臺采集生產企業總用電量、生產用電和治污設備用電量，進行關聯分析，及時給出環保設備異常運行信號或企業異常生產信號，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無線上傳到環保數據網關，再通過4G上傳平臺服務器或縣、市、省級環保平臺。各地環保部門通過污染防治設施用電實時監控，實現對排污企業生產運行*、全流程監控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執法，扭轉傳統依靠人力、經驗進行現場核查的狀態，為環保監管開辟更加切實、的監管方式，形成長效機制。

 

 

 

 

4.1.4智慧用電云平臺

據應急管理部網站數據，2016~2018年期間因為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臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發生，現用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養老福利院、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用電管理云平臺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）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預警，防止電氣火災的發生。系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，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實時評估企業用電狀態。

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通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個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、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制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，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。

電動自行車數量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關的和火災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的一個隱患。基于電動自行車火災的危害和特點，各級部門發文對電動自行車火災的整治都放在規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治理提供充電管理、資產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，可應用于商業樓宇、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物業小區預付費管理云平臺

 

安科瑞遠程預付費系統可以針對各商業綜合體、小區、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業，學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業分布式財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系統已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩定運行多年，適用于物業公司對小區、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系統。

 

 

 

 

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、廣域無線通訊產品，包括網關和終端設備。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，未來將會有越來越多的通訊方式融入產品，服務于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，采用嵌入式系統和邊緣計算技術，現場采集和存儲終端設備數據，并根據云平臺的需要，采用不同的協議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發邏輯均在網關就地設置，網絡故障時數據存儲在本地，網絡恢復后補傳數據，斷點續傳，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表，應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安科瑞產品在泛在電力物聯網的應用

 

近兩年來，安科瑞已經陸續參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網綜合能源服務平臺、上海嘉定區147所學校電力運維平臺等相關平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網關、終端設備等產品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶需求不斷完善產品功能，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，它必將成為充滿活力的新型能源業態。”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面面。

5總結

綜上所述，在智能電網的構建過程中物聯網的應用，不僅促進了電力行業的發展，一定程度上也促進了物聯網的進步。在物聯網技術為智能電網服務的同時，也拉動物聯網產業的發展進步，一定程度上也推動了信息通信產業的快速發展。因此，當前物聯網在電力行業的應用，在促進電力行業發展的同時，實現了我國低碳經濟的發展。

參考文獻

[1] 汪君毅.物聯網在電力行業的應用

[2] 饒威,丁堅勇,李銳.物聯網技術在智能電網中的應用[J].華中電力,2011.

[3] 王金鵬,殷璐璐,李文輝,余智浩,張豪.物聯網技術在智能電網中的應用研究[J].機電元件,2016.

[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版