浅谈物联网在电力行业的应用
2021-09-06 13:17:31 来源：安科瑞王蒙蒙
摘要：随着社会经济的快速发展，物联网技术也在各个行业中得到了广泛的应用，特别是在电力行业中应用物联网技术，也有效的促进了电力行业的现代化发展。而物联网与智能电网同样都是当代重要的高新技术以及新兴产业。所以通过对于物联网在电力行业中的有效应用进行研究，也能够促进我国社会的快速进步。
关键词：物联网；电力行业；应用
0引言
当前，社会对于电力行业智能电网以及物联网产业的关注与重视不断提升，其也成为国家发展的战略决策。而在电力行业的发展过程中，智能电网与物联网的有效结合也成为了当前重要的问题。因此，本文则主要对物联网在电力行业的应用进行研究分析。
1物联网的概述
物联网其实就是将物和物进行连接的互联网，其通过对于射频识别和红外感应器，还有全球定位系统等多种信息传感设备的有效利用，并将约定好的协议当作依据，将物品和互联网进行有效的连接，从而实现信息的有效交换 , 并对其进行智能化的识别、定位以及跟踪、监控等多种管理。也就是说，在未来的互联网系统发展过程中，物联网则成为了重要的组成部分，同时其也兼具了自身配置的能力和动态形式下的全球网络的基础架构。而物联网中重要的“物”字，则具有良好的标识、物理属性和特殊的个性等多种鲜明特点，在采用智能接口的情况下，就能够与信息网络实现无缝化的整合使用。
2电力行业的发展趋势
随着现代化科技水平的快速提升，人们对于电力需求的持续走高，对于电力行业的发展也提出了新的要求。这种背景下，智能电网的有效构建则成为电力行业发展的必然趋势。 智能电网就是电网的智能化，其将物理电网作为根本的发展依据，并将先进数字技术和高速双向的通信网络作为重要基础，并对于相关的信息技术和物理电网进行高度的集成，形成了具有良好智能特性的网络系统。智能电网的构建与发展就是在信息化的基础之上，使电网运行的所有环节通过系统进行智能化的交流。智能交流的应用也将智能电网的电力体系所具有的集成作用进行了充分的发挥，也将供电的准确和互补，甚至客户终端都和电网实现了良好的无缝互连，从而保证了电网运行的可靠性以及综合效率的有效提升。
3物联网在电力行业智能电网中的应用研究
3.1物联网在智能用电信息采集系统中的有效应用
随着电力行业的快速发展进步，电力营销系统作为其重要的组成部分发挥了很大的作用，而电能计量则是电力营销系统中非常重要的环节。当前，我国使用的依旧是传统的超表系统，但其中所存在的问题也逐渐凸显了出来，表现明显的就是通信距离存在限制，且抄表读数的过程中会出现较大的误差等。此外，如果是不可控电表，也不能够进行远停远送的相关操作。因此，就需要能够研发基于无线传感网络下和光纤载波通信技术与一体的信息采集设备。在信息技术采集设备研制成功之后，就要将已经采集到的电表读数信息，通过广电的同轴电缆传输数据设备进行传输，从而实施对于电表中的相关数据进行有效的读取，并对其进行有效的收集与保存，进而为主站人员相关的调用做好准备工作。通过对物联网的应用实现对于电力设备状态的实时检测，保证智能化的实现与应用。将物联网的传感技术作为重要的基础技术，通过对于正在运行设备的实时监测，就能够实现对于其设备多种物理量数据的有效获取，再进行智能化的分析、处理以及预测，就能够将实时的运行数据作为依据，得到实时的检测报告。其作为一种基础性的带电检测技术，也存在着传统打压试验所不具备的鲜明优势。在带电检测过程中所使用的超声波检测仪、红外热像仪等多种先进的科技产品，由于其具有良好的稳定性，因此所获得的的数据信息也具有较高的真实性和可靠性。将传感器作为传输方式，对所采集和整理的参数，向管理监控主机进行传输，就能够对电力设备进行实时的在线检测与监控。
3.2 物联网在电力行业智能用电服务系统中的有效应用
电网与用户之间所进行的实时的交互响应，可以保证其服务水平的有效提升，通过强化电网的综合服务能力，满足智能电网服务系统的基本性要求。对于智能用电服务系统来说，由于其具有良好的集中计量和超负荷控制，还有电热负载限制等多种动能，因此也在很大程度上满足了教学、公寓式的办公以及两用的等多种管理需求。而这些功能的发挥和使用也正是在物联网技术的应用基础上实现的。其次，物联网技术还提供有关手机购电的服务业务。而手机购电服务作为物联网应用的实际表现，不仅使用户得到了很大的便利，保证了其服务水平的有效提升，也在使得用户与电网交互性实现的同时，促进了现代电力行业的快速发展。
4安科瑞为国家电网2021泛在电力物联网建设提供解决方案
安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年，逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系，在“源（电源）-网（电网）-荷（负荷）-储（储能）”各个环节加大研发投入，已经形成“云（云平台）-管（有线/无线物联）-边（边缘计算）-端（终端设备）”的生态系统，参与泛在电力物联网建设，为国家电网建设“三型两网”提供解决方案，使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互，产生共享数据，从而为电网、发电、供应商、用户服务。
4.1云平台
安科瑞电气近年来已经陆续推出变电所运维云平台、能源管理云平台、智慧用电云平台、环保用电监管云平台、充电桩（电动汽车/自行车）运营管理云平台、预付费管理云平台等云平台解决方案等解决方案，并已经广泛应用在多地国网公司用户端业务、环保部门、安监部门、住建部门等。
4.1.1变电所运维云平台
据统计全国高供高计的工商业用户数量达到200多万户，规模巨大，但是大部分日常的运行维护工作比较传统，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障抢修时间长、风险预防薄弱等问题。国网公司和众多电力运维公司正在抢占这块巨大的市场，这是一个千亿级别的市场。
AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据，包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。
4.1.2能源管理云平台
Acrelcloud-5000能耗管理云平台可适用于各个行业，如政府办公建筑、工厂、教育建筑、医疗建筑、商业综合体等，可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。
平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据，对用能数据进行分析，按照区域、部门、用电设备类型进行细分，提供同比、环比分析比较和用能数据追溯，同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表，帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。
4.1.3环保用电监管云平台
近年来我们的环境质量有了很大的改善，这都归功于国家层面对环保的重视和环保部门的有力监察*。安科瑞针对环保监察的痛点研发了环保用电监管系统解决方案，助力环保部门坚决打赢蓝天碧水保卫战。
Acrelcloud-3000环保用电监管平台主要为环保监察部门和产污排污企业服务，为环保部门提供在线监管和*依据，为生产企业提供设备运行监控和产污排污数据记录。
平台采集生产企业总用电量、生产用电和治污设备用电量，进行关联分析，及时给出环保设备异常运行信号或企业异常生产信号，实现全过程防控。前端设备采用不停电免接线方案采集用电数据，经LORA无线上传到环保数据网关，再通过4G上传平台服务器或县、市、省级环保平台。各地环保部门通过污染防治设施用电实时监控，实现对排污企业生产运行无死角、全流程监控，达到变人防为信息化技防，从事后处罚到介入式*，扭转传统依靠人力、经验进行现场核查的状态，为环保监管开辟更加切实、有效的监管方式，形成长效机制。
4.1.4智慧用电云平台
据应急管理部网站数据，2016~2018年期间因为电气原因导致的火灾占总数的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全国共接报火灾23.7万起，因违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的百分之三十四，较大和重大火灾事故中，电气火灾的比例更高。国务院、公安部消防局以及各省市自治区直辖市纷纷出台文件推广智慧用电，从源头上预防电气火灾的发生，现用电管理平台已在九小场所、三合一场所、养老福利院、医疗场所、学校、金融网点等人员密集场所广泛开展。
安科瑞Acrelcloud-6000用电管理云平台对电气引发火灾的主要因素（线缆温度、漏电电流、负荷电流、电压）进行不间断的数据跟踪与统计分析，通过2G/NB-IOT/4G方式采集现场数据，实时发现电气线路和用电设备存在的隐患（如：线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电等）并通过短信、APP推送、自动语音呼叫等方式及时预警，有效防止电气火灾的发生。系统可以显示所有监测点位的漏电电流等电气参数和线缆温度，并支持巡检记录和派单操作，提供隐患分析报告，实时评估企业用电状态。
4.1.5电动汽车/电瓶车充电桩运营管理云平台
电动汽车现已成为广泛使用的绿色能源交通工具，Acrelcloud-9000充电桩运营管理云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。
电动自行车数量越来越多，解决了老百姓短距离出行问题，但是和电动自行车相关的和火灾事故新闻也屡见不鲜，有逐年增长的趋势，给社会带来了很大的损失，成为人民生命和财产的一个隐患。基于电动自行车火灾的危害和特点，各级政府部门发文对电动自行车火灾的整治都放在规范停放和充电行为上。安科瑞Acrelcloud-9500充电桩运营管理云平台，针对电动自行车火灾治理提供充电管理、资产管理和交易管理的一揽子解决方案，解决充电难、管理难和收费难的问题，可应用于商业楼宇、小区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。
4.1.6物业小区预付费管理云平台
安科瑞远程预付费系统可以针对各商业综合体、小区、写字楼、办公楼、酒店式公寓等物业，学校、工厂宿舍的后勤管理部门以及连锁超市、大型物业分布式财务操作，在线支付，总部财务扎口等。目前Acrelcloud-3000预付费管理系统已经成功在上述各场景得到广泛的应用并已经稳定运行多年，适用于物业公司对小区、办公和商铺租户的水电预付费管理，或者学校对学生宿舍的用电预付费和用电管控系统。
4.2有线/无线物联
安科瑞根据多年来的项目经验，结合用户实际需求，开发了各类有线、区域无线、广域无线通讯产品，包括网关和终端设备。支持RS485、以太网、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多种通讯方式，随着5G建设步伐的加快，未来将会有越来越多的通讯方式融入产品，服务于泛在电力物联网建设。
4.3边缘计算
安科瑞针对物联网应用开发了多款智能网关，采用嵌入式系统和边缘计算技术，现场采集和存储终端设备数据，并根据云平台的需要，采用不同的协议和云平台对接。所有数据采集、计算、异常报警触发逻辑均在网关就地设置，网络故障时数据存储在本地，网络恢复后补传数据，断点续传，提高数据可靠性。
4.4终端设备
针对泛在电力物联网的建设，安科瑞陆续推出多款物联网仪表，应用在不同场合以满足不同需求，2019年全年各类终端仪表出货量超过185万台。
4.5安科瑞产品在泛在电力物联网的应用
近两年来，安科瑞已经陆续参与江苏省部分县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设，提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品，各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套，并且根据用户需求不断完善产品功能，这些项目就是未来泛在电力物联网的一部分。
“能源互联网的春天到了，因其所能，它必将成为充满活力的新型能源业态。”尽管针对泛在电力物联网还有一些不同的声音，但是泛在电力物联网已经悄无声息的铺开来，融入能源互联网基础建设的方方面面。
5总结
综上所述，在智能电网的构建过程中物联网的应用，不仅促进了电力行业的发展，一定程度上也促进了物联网的进步。在物联网技术为智能电网服务的同时，也拉动物联网产业的发展进步，一定程度上也推动了信息通信产业的快速发展。因此，当前物联网在电力行业的应用，在促进电力行业发展的同时，实现了我国低碳经济的发展。
参考文献
[1] 汪君毅.物联网在电力行业的应用
[2] 饶威,丁坚勇,李锐.物联网技术在智能电网中的应用[J].华中电力,2011.
[3] 王金鹏,殷璐璐,李文辉,余智浩,张豪.物联网技术在智能电网中的应用研究[J].机电元件,2016.
[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介
王蒙蒙，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能照明的研发与应用
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