胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：構建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為支撐建設堅強智能電網(wǎng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)的重要內容，對保障電網(wǎng)彈性安全運行、實(shí)現異質(zhì)能源友好接入、服務(wù)用戶(hù)精細化用能具有重要意義。文章對電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統應用綜述及展望進(jìn)行了研究分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng):智能配電系統:綜述及展望

1、感知層關(guān)鍵技術(shù)

對海量智能終端的監測與控制是實(shí)現電力系統精細化調控的前提，這要求未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠實(shí)現對電力系統的全覆蓋。與輸電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)從拓撲結構到含有的電氣設備都更加復雜多樣，如大量分布式電源并網(wǎng)以及用戶(hù)側的智能家居、電動(dòng)汽車(chē)等新型用電設備等，從而配電網(wǎng)中的監測對象更加多樣，物聯(lián)網(wǎng)終端數量以及監測數據類(lèi)型都更為復雜。

1.1新型電力物聯(lián)網(wǎng)設備研發(fā)

為使現有配電系統向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的平穩升級，新型配電終端的研發(fā)必須考慮全電力行業(yè)背景兼容，如設備尺寸、部署環(huán)境、電磁兼容等。

1.2底層傳感器部署技術(shù)

由于配電網(wǎng)運行場(chǎng)景工況復雜，實(shí)現對底層海量配用電設備的全覆蓋監測是保證泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統運行狀態(tài)可感知、可控制的首要前提。部分學(xué)者已經(jīng)針對該問(wèn)題進(jìn)行了探索研究。

2、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念

2.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的定義

泛在物聯(lián)是指任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物之間的信息互聯(lián)和交互。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是指電力用戶(hù)及其設備、電網(wǎng)企業(yè)及其設備、發(fā)電企業(yè)及其設備、供應商及其設備、以及人和物的信息互聯(lián)和交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統中的應用，其本質(zhì)是實(shí)現各種信息傳感設備與通信信息資源的共享，從而形成具有自我標識、感知和智能處理的物理實(shí)體。實(shí)體之間的協(xié)同和互動(dòng)，使得有關(guān)物體相互感知和反饋控制，形成一個(gè)更加智能的電力生產(chǎn)、生活體系。

2.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

(1)信息感知全面、組網(wǎng)快速靈活

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器可以十分方便地根據電力行業(yè)的具體應用需求部署在電力系統的各個(gè)角落或直接封裝于電力設備內部，實(shí)現無(wú)處不在的全面感知。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳感設備甚至無(wú)須架設固定的網(wǎng)絡(luò )基礎設施即可進(jìn)行靈活部署，并通過(guò)自組織協(xié)作的方式迅速建立通信連接、快速組網(wǎng)，從而實(shí)現對電力系統中各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節、部件及周?chē)h(huán)境狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)感知、采集和處理。這對于涉及范圍廣泛、結構錯綜復雜的電力系統來(lái)說(shuō)尤為重要。例如:將傳感器部署于處于惡劣環(huán)境、可進(jìn)入性差的海上風(fēng)電場(chǎng)中對風(fēng)電機組進(jìn)行狀態(tài)監控，可以大幅度降低風(fēng)電機組的故障率，提高風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟效益。

(2)拓撲變化頻繁、具有自愈能力

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )拓撲變化頻繁主要有3個(gè)方面的原因:一是為了滿(mǎn)足實(shí)際需要，追加部署新的傳感設備或調整傳感器的位置;二是為了節約傳感設備的能量，各個(gè)傳感設備在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間切換;三是有些傳感設備因環(huán)境影響或硬件損壞等原因失效而退出網(wǎng)絡(luò )拓撲連接。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的頻繁變化要求所部署的傳感設備具有較強的自愈能力，即能夠實(shí)時(shí)獲得周?chē)鷤鞲性O備狀態(tài)變化的信息(如新的傳感設備加入、轉為休眠狀態(tài)或失效等信息)，以便及時(shí)調整自身的信息感知范圍消除覆蓋盲區或調整通信距離重新建立通信鏈路。電力系統結構復雜，有些應用環(huán)境甚至十分惡劣，因此必須考慮增強傳感設備的自組織能力，以減少失效傳感設備的修復或更換對電網(wǎng)運行監控帶來(lái)的不利影響。有些情況下還需要通過(guò)部署冗余傳感設備來(lái)提高調度監控的可靠性。

3、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用前景

3.1提高電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行水平

目前我國電網(wǎng)存在能源分布不均，網(wǎng)架結構不合理，電網(wǎng)調節能力不足等問(wèn)題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以很好解決這些問(wèn)題，促進(jìn)電力系統“發(fā) -輸-變-配-用"各個(gè)環(huán)節的安全穩定運行。結合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)風(fēng)能、太陽(yáng)能、負荷實(shí)時(shí)監測和功率預測系統，建立以發(fā)電機組為底層支撐的能源統一調控系統。結合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高輸電環(huán)節可靠性、設備狀態(tài)自動(dòng)診斷技術(shù)，利用智能傳感及智能終端提升保護、通信等二次設備的感知能力，實(shí)現聯(lián)合處理、數據傳輸、綜合判斷等功能，提高電網(wǎng)的智能化水平和可靠性程度。結合電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立智能配電管理系統(IDMS)，實(shí)現配網(wǎng)狀態(tài)監測、智能巡檢、快速故障診斷恢復、優(yōu)化運行控制與在線(xiàn)管理:通過(guò)電子身份認證、電子工作票，在線(xiàn)監督，可以降低作業(yè)風(fēng)險，提高工作效率。

3.2促進(jìn)清潔能源消納

目前我國電網(wǎng)中風(fēng)電、光伏等清潔能源占比低，目三北地區棄風(fēng)、棄光現象嚴重，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設將極大促進(jìn)清潔能源消納。結合物聯(lián)網(wǎng)的全息感知，可以實(shí)現源、網(wǎng)、荷、儲的靈活互動(dòng):利用人工智能等技術(shù)，對風(fēng)電、光伏進(jìn)行超短期發(fā)電預測，結合負荷情況，通過(guò)市場(chǎng)激勵用戶(hù)主動(dòng)參與清潔能源消納;將分布式新能源聚合成實(shí)體，形成虛擬電廠(chǎng)，以多能互補的形式提高分布式新能源的友好并網(wǎng)水平和電網(wǎng)可調控容量占比，并且優(yōu)化調度實(shí)現跨區域協(xié)調控制，促進(jìn)集中式新能源交易和分布式新能源交易。

3.3打造智慧能源服務(wù)平臺

智慧能源服務(wù)平臺為電網(wǎng)、用戶(hù)提供了互動(dòng)平臺。利用合理的商業(yè)模式與激勵政策提升用戶(hù)參與電力互動(dòng)的積極性，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)參與電網(wǎng)調峰調頻對用戶(hù)進(jìn)行電價(jià)優(yōu)惠補償，通過(guò)智慧能源服務(wù)平臺將傳統能源企業(yè)、園區工業(yè)、智慧城市、新興企業(yè)全部納入服務(wù)范圍，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)、光伏云網(wǎng)、終端邊緣計算等技術(shù)，提供基礎供電服務(wù)以外的互聯(lián)網(wǎng)金融、大數據運營(yíng)、線(xiàn)上供應鏈金融等新型能源服務(wù)，從而建成涵蓋發(fā)電運營(yíng)、電網(wǎng)、政府、金融機構、第三方投資、用戶(hù)、裝置制造等在內的能源生態(tài)體系。

3.4提升電網(wǎng)資產(chǎn)管理水平

開(kāi)展資產(chǎn)全壽命周期管理工作，實(shí)現資產(chǎn)的物資流、信息流、價(jià)值流合一，實(shí)現資產(chǎn)的集約化、精益化和全過(guò)程管理。隨著(zhù)電網(wǎng)規模的擴大，輸、變、配電設備數量及異動(dòng)量迅速增多且運行情況更加復雜，設備資產(chǎn)全壽命周期管理工作也愈發(fā)艱難。傳統的設備巡檢工作主要依靠人力或電子設備進(jìn)行巡視，面對龐大的巡檢任務(wù)，一方面對于人員巡檢監督機制提出了更高的要求，另一方面設備巡檢、管理、分析、評估的高度集中也迫切需要一種新的智能化手段。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，利用實(shí)物ID 數據，實(shí)現設備資產(chǎn)規劃、采購、建設、運行等Q方位在線(xiàn)評估，線(xiàn)下操作:與此同時(shí)，營(yíng)銷(xiāo)員、物資人員和建設人員也可以利用實(shí)物ID的動(dòng)態(tài)數據，實(shí)現帳、卡、物數據更新的惟一性、完整性、準確性和及時(shí)性，提高設備賬、卡、物的管理水平。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)物ID技術(shù)可以實(shí)現設備資產(chǎn)管理的標識、感知和信息傳送，提升電網(wǎng)資產(chǎn)管理水平。

3.5開(kāi)放電力市場(chǎng)

根據2018年第1季度大型發(fā)電集團各類(lèi)電源交易情況匯總，總交易電量2428億kWh，其中火電核電交易電量1986億kWh，而相對靈活的風(fēng)力、光伏電源交易電量?jì)H有199億kWh，占比8.2%，這一現象不利于我國快速發(fā)展的清潔能源并網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設將打破現有電力市場(chǎng)的格局，促進(jìn)全面的電力市場(chǎng)開(kāi)放。通過(guò)“大云物智移"的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力、光伏、負荷功率預測信息，由此可以將區域分布式新能源和負荷聚合成一個(gè)整體，作為電力交易現貨。通過(guò)完善電力現貨市場(chǎng)，可以實(shí)現基于電力現貨價(jià)格和增量配網(wǎng)、局域電網(wǎng)乃至微電網(wǎng)的多種交易模式，如虛擬電廠(chǎng)參與現貨和輔助服務(wù)交易。

4、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(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。 用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)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(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

5、應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、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(lǐng)域。

6、組網(wǎng)結構

7、平臺功能

7.1 可定制駕駛艙

可定制化的駕駛艙：可根據客戶(hù)的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過(guò)培訓的工程或調試人員自行繪制客戶(hù)所需的駕駛艙頁(yè)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、能耗統計、收益統計、運維情況等。其中B度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時(shí)可以在BIM模型中預警顯示。

7.2 電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、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(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設 備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

7.3 能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng) 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析 與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

7.4預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

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

預付費看板

7.5 充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

7.6 智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

照明實(shí)時(shí)監控

7.7 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(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現快速時(shí)間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

7.8 智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。T補了原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

智慧消防看板

8、系統硬件配置

結束語(yǔ)

總之，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設需要社會(huì )各方的廣泛共同參與，協(xié)力開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，以促進(jìn)我國能源產(chǎn)業(yè)升級。

參考文獻：

[1]邢H軍，考慮多種主動(dòng)管理策略的配電網(wǎng)擴展規劃[J].電力系統自動(dòng)化，2018，04。

[2]B度文庫，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在智能配電系統中的應用。

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版。