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【解決方案】泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展形態(tài)與挑戰(zhàn)

瀏覽次數(shù):641更新時間:2023-10-19

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要作用

    UPIoT以信息獲取為基礎(chǔ),注重用戶之間以及用戶與電網(wǎng)之間進行實時連接和互動,并對海量數(shù)據(jù)信息進行收集分析和實時高速傳輸,從而加強電網(wǎng)智能處理和決策支持功能。

    UPIoT的主要特征表現(xiàn)在:

①無時不在、無處不在:除了電力設(shè)備外,成千上萬的電器,甚至是用戶的穿戴設(shè)備,都將通過傳感器連接到物聯(lián)網(wǎng)中,支持終端即插即用,用戶本身也是物聯(lián)網(wǎng)連接的對象之一;

②多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)貫通:電網(wǎng)多種業(yè)務(wù)打破數(shù)據(jù)壁壘,各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在大數(shù)據(jù)平臺進行管理,為應(yīng)用提供強大的數(shù)據(jù)平臺支撐;

③應(yīng)用功能完善:隨著人工智能算法、大數(shù)據(jù)分析方法的成熟,應(yīng)用層將會逐漸完善功能,及時處理多種數(shù)據(jù)形成分析結(jié)果和優(yōu)化方案反饋回電網(wǎng),保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠經(jīng)濟運行;

④數(shù)據(jù)呈現(xiàn)巨大效益:電網(wǎng)數(shù)據(jù)價值得到充分挖掘,既能實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級和盈利模式創(chuàng)新,又能為各種創(chuàng)新型機構(gòu)提供共享數(shù)據(jù),促進社會經(jīng)濟發(fā)展。

   UPIoT的作用主要體現(xiàn)在以下4個方面:

1)支撐電網(wǎng)運行性能提升

2)促進與用戶互動化的智能用電

3)提升分布式可再*能源消納能力

4)挖掘用電大數(shù)據(jù)的增量價值

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)中的已有基礎(chǔ)

   UPIoT的概念是基于目前電力系統(tǒng)信息化、智能化的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢提出來的。本節(jié)從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電5個方面,闡述電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.1發(fā)電領(lǐng)域

   “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的任務(wù)之一就是推動能源生產(chǎn)智慧化,提升大規(guī)模新能源的消納能力。作為實現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)基礎(chǔ),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在傳感器應(yīng)用及對發(fā)電機實時狀態(tài)監(jiān)測。文獻(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),構(gòu)建了發(fā)電機組遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了機組狀態(tài)遠(yuǎn)程在線專家診斷、故障預(yù)報、科學(xué)維護,保障機組安全運行;文獻(xiàn)設(shè)計了基于視頻監(jiān)控、RFID、GPRS等技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺,實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)各類動態(tài)數(shù)據(jù)的可視化。文獻(xiàn)利用ZigBee和嵌入式系統(tǒng)搭建微網(wǎng)分布式電源的控制系統(tǒng),其中,ZigBee用于短距離通信,嵌入式系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)格式處理和通信協(xié)議轉(zhuǎn)化,控制命令由遠(yuǎn)程服務(wù)器生成并下達(dá)。

2.2輸電領(lǐng)域

   物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸電領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對輸電線路狀態(tài)的監(jiān)測及線路安全檢修管控。目前,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路監(jiān)測系統(tǒng),根據(jù)應(yīng)用場合的不同,數(shù)據(jù)采集的方式或傳輸層的通信方式也可能不一樣?,F(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)往往存在運行維護費用高、數(shù)據(jù)傳輸率低等問題。文獻(xiàn)組建了基于級聯(lián)拓?fù)錈o線Mesh與光纖復(fù)合架空地線光傳輸耦合網(wǎng)絡(luò),滿足輸電線路設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)帶寬、時延、可靠性和安全性要求。文獻(xiàn)則采用接入網(wǎng)和匯聚網(wǎng)兩級通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行變電站和輸電線路的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。

2.3變電領(lǐng)域

   物聯(lián)網(wǎng)在變電領(lǐng)域的應(yīng)用包括了變電站電氣信息,設(shè)備溫度等狀態(tài)信息和運行操作信息的監(jiān)控預(yù)警與故障診斷等方面,著力于解決變電設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測、監(jiān)測裝置孤島運行、故障診斷功能不足等問題。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)變電站監(jiān)控數(shù)據(jù)實時采集、通信和處理的有*手段。文獻(xiàn)設(shè)計了變電設(shè)備智能監(jiān)測傳感網(wǎng)絡(luò),并基于一*化智能監(jiān)測裝置實現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)、分布式計算以及設(shè)備故障診斷和預(yù)警功能。

2.4配電領(lǐng)域

   物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電領(lǐng)域的應(yīng)用包括對配電設(shè)備及其運行狀態(tài)的監(jiān)測、故障定位、資產(chǎn)管理。文獻(xiàn)采用無線傳感器反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(WSANs)構(gòu)建了智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng),實現(xiàn)智能電網(wǎng)的可視可控。文獻(xiàn)采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)建立了配網(wǎng)故障定位系統(tǒng),相比于傳統(tǒng)故障定位系統(tǒng),故障定位更準(zhǔn)確,性價比更高。文獻(xiàn)將RFID應(yīng)用到資產(chǎn)管理工作中,提高資產(chǎn)管理水平和效率。主動地對并網(wǎng)分布式發(fā)電(DG)、儲能、充電樁、有載調(diào)壓變壓器、無功補償?shù)扰潆娋W(wǎng)設(shè)備的運行進行優(yōu)化與控制是主動配電網(wǎng)的主要功能,而這些功能的實現(xiàn)往往依賴于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。兩者的*度融*將形成配電物聯(lián)網(wǎng),成為能源轉(zhuǎn)型“再電氣化”發(fā)展的新思路、新模式、新焦點。文獻(xiàn)論述了配電物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵構(gòu)想和應(yīng)用特征,提出由“云、管、邊、端”構(gòu)成的配電物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。

2.5用電領(lǐng)域

   物聯(lián)網(wǎng)在用電領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及低壓抄表、用電安全、工廠智能用電、智能家居、智能充電、智能樓宇等。智能用電服務(wù)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)建設(shè)在用戶側(cè)的重要組成部分,文獻(xiàn)分別從組成架構(gòu)和信息架構(gòu)兩方面介紹了用電設(shè)備智聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu),并分析了用電設(shè)備智聯(lián)網(wǎng)這個“電力物聯(lián)網(wǎng)”的功能,異構(gòu)了電力光纖、雙絞線、現(xiàn)場總線和無線網(wǎng)絡(luò)等大容量傳輸技術(shù),可以支撐DG、電動汽車和智能家居的應(yīng)用。中國已經(jīng)推廣應(yīng)用了智能電表,結(jié)合UPIoT的建設(shè)推進,智能電表的超計量功能價值凸顯,智能用電的各種場景都將變得清晰。

   總體上看,UPIoT是電力網(wǎng)-信息網(wǎng)-社會網(wǎng)的融*。在此階段,需要加強4個方面的研究:大范圍多設(shè)備感知能力強化;多業(yè)務(wù)異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理平臺建設(shè),包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與模型統(tǒng)一、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)統(tǒng)一、平臺入口統(tǒng)一等;電力大數(shù)據(jù)快速分析與應(yīng)用;用電大數(shù)據(jù)安全與隱私保護及分級授權(quán)方法。

3 發(fā)展形態(tài)

   隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)與云/邊緣計算技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用深化,UPIoT的形態(tài)也會逐漸演化。

階段,UPIoT基本實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化和自動化,建成一系列通信信息平臺和自動化系統(tǒng),對應(yīng)當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展水平;

第2階段:UPIoT連接對象更加豐富,數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平明顯提高,數(shù)據(jù)采集、通信與計算處理分析的效率與質(zhì)量提升,提高電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的可觀可測性,通過貫通不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),逐漸實現(xiàn)電網(wǎng)透明化運行;

第3階段:UPIoT加強用戶與電網(wǎng)交互,萬千主體在開放式平臺上參與電力生產(chǎn)與消費,促*電力供應(yīng)的邊際成本趨近于零,從而可能形成零邊際成本電網(wǎng)形態(tài)。

4 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)挑戰(zhàn)

   為達(dá)到透明電網(wǎng)乃至零邊際成本電網(wǎng)形態(tài),UPIoT的建設(shè)還需要克服多項技術(shù)難題。本節(jié)從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理3個方面,提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)挑戰(zhàn)。

1)傳感器的覆蓋不充分,電網(wǎng)仍存在監(jiān)測盲區(qū)

2)數(shù)據(jù)模型和通信標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一,信息孤島難以*除

3)數(shù)據(jù)分析智能化程度低,用電數(shù)據(jù)價值尚未被有*挖掘

5 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

(1)概述

    Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(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(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)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、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

(2)應(yīng)用場所

    本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)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。

(3)平臺結(jié)構(gòu)

(4)平臺功能

   電力集抄;變壓器監(jiān)控;配電圖;能耗分析;能耗概況;預(yù)付費看板;充電樁管理;充電樁看板;智能照明;監(jiān)控頁面;安全用電;智慧消防

   預(yù)付費管理

1)登陸管理:管理操作員賬戶及權(quán)限分配,查看系統(tǒng)日志等功能;

2)系統(tǒng)配置:對建筑、通訊管理機、儀表及默認(rèn)參數(shù)進行配置;

3)用戶管理:對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)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(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作;

5)售水管理:對已開戶的表進行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作;

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

(5)系統(tǒng)硬件配置

 

 

 

作者介紹

未曉妃,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。

 

 

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