泛在電力物聯網發展形態與挑戰

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

1 泛在電力物聯網的主要作用

    UPIoT以信息獲取為(wei) 基礎，注重用戶之間以及用戶與(yu) 電網之間進行實時連接和互動，並對海量數據信息進行收集分析和實時高速傳(chuan) 輸，從(cong) 而加強電網智能處理和決(jue) 策支持功能。

    UPIoT的主要特征表現在：

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

②多種業(ye) 務數據貫通：電網多種業(ye) 務打破數據壁壘，各環節數據統一在大數據平台進行管理，為(wei) 應用提供強大的數據平台支撐；

③應用功能完善：隨著人工智能算法、大數據分析方法的成熟，應用層將會(hui) 逐漸完善功能，及時處理多種數據形成分析結果和優(you) 化方案反饋回電網，保證電網安全穩定可靠經濟運行；

④數據呈現巨大效益：電網數據價(jia) 值得到充分挖掘，既能實現電網企業(ye) 業(ye) 務轉型升級和盈利模式創新，又能為(wei) 各種創新型機構提供共享數據，促進社會(hui) 經濟發展。

   UPIoT的作用主要體(ti) 現在以下4個(ge) 方麵：

1）支撐電網運行性能提升

2）促進與(yu) 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）挖掘用電大數據的增量價(jia) 值

2 物聯網技術在電網中的已有基礎

   UPIoT的概念是基於(yu) 目前電力係統信息化、智能化的技術現狀和發展趨勢提出來的。本節從(cong) 發電、輸電、變電、配電、用電5個(ge) 方麵，闡述電網中物聯網技術的研究和應用基礎。

2.1發電領域

   “互聯網+”智慧能源的任務之一就是推動能源生產(chan) 智慧化，提升大規模新能源的消納能力。作為(wei) 實現這一目標的技術基礎，物聯網技術在發電領域的應用主要體(ti) 現在傳(chuan) 感器應用及對發電機實時狀態監測。文獻基於(yu) 物聯網架構，構建了發電機組遠程狀態監測係統，實現了機組狀態遠程在線專(zhuan) 家診斷、故障預報、科學維護，保障機組安全運行；文獻設計了基於(yu) 視頻監控、RFID、GPRS等技術的物聯網監控平台，實現發電係統各類動態數據的可視化。文獻利用ZigBee和嵌入式係統搭建微網分布式電源的控製係統，其中，ZigBee用於(yu) 短距離通信，嵌入式係統用於(yu) 數據格式處理和通信協議轉化，控製命令由遠程服務器生成並下達。

2.2輸電領域

   物聯網技術在輸電領域的應用主要體(ti) 現在對輸電線路狀態的監測及線路安全檢修管控。目前，基於(yu) 物聯網技術的輸電線路監測係統，根據應用場合的不同，數據采集的方式或傳(chuan) 輸層的通信方式也可能不一樣。現有監測係統往往存在運行維護費用高、數據傳(chuan) 輸率低等問題。文獻組建了基於(yu) 級聯拓撲無線Mesh與(yu) 光纖複合架空地線光傳(chuan) 輸耦合網絡，滿足輸電線路設備物聯網通信網絡帶寬、時延、可靠性和安全性要求。文獻則采用接入網和匯聚網兩(liang) 級通信網絡結構進行變電站和輸電線路的通信網絡設計，從(cong) 而實現遠距離傳(chuan) 輸。

2.3變電領域

   物聯網在變電領域的應用包括了變電站電氣信息，設備溫度等狀態信息和運行操作信息的監控預警與(yu) 故障診斷等方麵，著力於(yu) 解決(jue) 變電設備狀態實時監測、監測裝置孤島運行、故障診斷功能不足等問題。工業(ye) 物聯網是實現變電站監控數據實時采集、通信和處理的有*手段。文獻設計了變電設備智能監測傳(chuan) 感網絡，並基於(yu) 一*化智能監測裝置實現收發數據、分布式計算以及設備故障診斷和預警功能。

2.4配電領域

   物聯網技術在配電領域的應用包括對配電設備及其運行狀態的監測、故障定位、資產(chan) 管理。文獻采用無線傳(chuan) 感器反應網絡（WSANs）構建了智能電網的信息係統，實現智能電網的可視可控。文獻采用無線傳(chuan) 感網絡建立了配網故障定位係統，相比於(yu) 傳(chuan) 統故障定位係統，故障定位更準確，性價(jia) 比更高。文獻將RFID應用到資產(chan) 管理工作中，提高資產(chan) 管理水平和效率。主動地對並網分布式發電（DG）、儲(chu) 能、充電樁、有載調壓變壓器、無功補償(chang) 等配電網設備的運行進行優(you) 化與(yu) 控製是主動配電網的主要功能，而這些功能的實現往往依賴於(yu) 物聯網技術。兩(liang) 者的*度融*將形成配電物聯網，成為(wei) 能源轉型“再電氣化”發展的新思路、新模式、新焦點。文獻論述了配電物聯網的內(nei) 涵構想和應用特征，提出由“雲(yun) 、管、邊、端”構成的配電物聯網體(ti) 係架構。

2.5用電領域

   物聯網在用電領域的應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。智能用電服務係統是智能電網建設在用戶側(ce) 的重要組成部分，文獻分別從(cong) 組成架構和信息架構兩(liang) 方麵介紹了用電設備智聯網的體(ti) 係架構，並分析了用電設備智聯網這個(ge) “電力物聯網”的功能，異構了電力光纖、雙絞線、現場總線和無線網絡等大容量傳(chuan) 輸技術，可以支撐DG、電動汽車和智能家居的應用。中國已經推廣應用了智能電表，結合UPIoT的建設推進，智能電表的超計量功能價(jia) 值凸顯，智能用電的各種場景都將變得清晰。

   總體(ti) 上看，UPIoT是電力網-信息網-社會(hui) 網的融*。在此階段，需要加強4個(ge) 方麵的研究：大範圍多設備感知能力強化；多業(ye) 務異構數據統一管理平台建設，包括數據標準與(yu) 模型統一、係統技術架構統一、平台入口統一等；電力大數據快速分析與(yu) 應用；用電大數據安全與(yu) 隱私保護及分級授權方法。

3 發展形態

   隨著傳(chuan) 感器技術、通信技術與(yu) 雲(yun) /邊緣計算技術等物聯網關(guan) 鍵技術在智能電網中的應用深化，UPIoT的形態也會(hui) 逐漸演化。

階段，UPIoT基本實現電網的信息化和自動化，建成一係列通信信息平台和自動化係統，對應當前智能電網的發展水平；

第2階段：UPIoT連接對象更加豐(feng) 富，數據的應用水平明顯提高，數據采集、通信與(yu) 計算處理分析的效率與(yu) 質量提升，提高電力係統各個(ge) 環節的可觀可測性，通過貫通不同業(ye) 務數據，逐漸實現電網透明化運行；

第3階段：UPIoT加強用戶與(yu) 電網交互，萬(wan) 千主體(ti) 在開放式平台上參與(yu) 電力生產(chan) 與(yu) 消費，促*電力供應的邊際成本趨近於(yu) 零，從(cong) 而可能形成零邊際成本電網形態。

4 泛在電力物聯網的技術挑戰

   為(wei) 達到透明電網乃至零邊際成本電網形態，UPIoT的建設還需要克服多項技術難題。本節從(cong) 數據采集、數據通信、數據處理3個(ge) 方麵，提出泛在電力物聯網的技術挑戰。

1）傳(chuan) 感器的覆蓋不充分，電網仍存在監測盲區

2）數據模型和通信標準沒有統一，信息孤島難以*除

3）數據分析智能化程度低，用電數據價(jia) 值尚未被有*挖掘

5 Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

（1）概述

    Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、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，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

    本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平台結構

（4）平台功能

   電力集抄；變壓器監控；配電圖；能耗分析；能耗概況；預付費看板；充電樁管理；充電樁看板；智能照明；監控頁麵；安全用電；智慧消防

   預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；

2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、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程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本係統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

（5）係統硬件配置

作者介紹

簡婷，韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 能源物聯網係統。