摘要：建設泛在物聯(lián)網(wǎng)的真正含義是為智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)提供便利，同時(shí)也是配電網(wǎng)的核心內容，為電網(wǎng)彈性可靠平穩運行提供保障，更好的接收異質(zhì)能源，為用戶(hù)提供精細化電能服務(wù)。配電網(wǎng)是電力系統貫穿產(chǎn)端的核心步驟，利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強深度感知力和精細操控力，轉變配電網(wǎng)運行模式，從之前的“源荷"單向供能到如今的“源荷"雙向供能靠近，從而實(shí)現配電網(wǎng)資源共享的目的。

1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系結構和性能

1.1感知層

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的底端為感知層，其主要作用是選擇不同種類(lèi)的傳感器植入設備中，從而達到感知的效果。感知層包含的設施有電壓電流互感器、電能表、集中器、智能電器等，利用泛在感知所收集的不同數據來(lái)操控決策單元，可以更好的了解電網(wǎng)的運行情況。當電網(wǎng)面臨不同能源時(shí)，例如隨機負荷投切、間歇性新能源并網(wǎng)以及電動(dòng)汽車(chē)時(shí)空集群效應，可以具體控制系統狀態(tài)，快速找到故障問(wèn)題，減輕電網(wǎng)運行風(fēng)險，提高運行安全性。另一方面，合理的調節電網(wǎng)拓撲，及時(shí)掌控電源，完善用戶(hù)用電模式，增強電網(wǎng)高比例分布式技能和新負荷采納技能，提高電網(wǎng)在解決突發(fā)事件的順利性。

1.2網(wǎng)絡(luò )層

網(wǎng)絡(luò )層在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中占據重要位置，其功效是針對不同種類(lèi)業(yè)務(wù)來(lái)明確通信服務(wù)質(zhì)量和安全信息交互渠道。依照安全級別和數據種類(lèi)加以區分，網(wǎng)絡(luò )層主要分為兩部分：內部專(zhuān)網(wǎng)與互聯(lián)外網(wǎng)。詳細通信手段是按照實(shí)際情況、輸送間距、經(jīng)濟成本進(jìn)行選定，涉及近距離無(wú)線(xiàn)傳輸、有線(xiàn)傳輸、傳統互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)空中網(wǎng)等。其中電力通信系統的特殊通信手段是電力線(xiàn)載波和230MHz無(wú)線(xiàn)通信，5G技術(shù)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)新的通信手段。

1.3平臺層

平臺層所掌握的數據量非常多，例如用戶(hù)側用能數據、電網(wǎng)運行數據、其他能源系統數據，進(jìn)而合并保存和管制這些資源。平臺層的功效是處理傳統能源在生產(chǎn)過(guò)程中遺留的信息碎片保存問(wèn)題，粉碎了信息孤島情況，一同享用這些信息。利用建造數據中心和云平臺的方法，平臺層很快實(shí)現采集和革新了大量數據從而完成輸送。針對大數據保存和技術(shù)分析而言，將不同種類(lèi)的數據資源傳輸至高級應用區，從而完成電力系統的轉型任務(wù)。

1.4應用層

應用層是泛在電力物理網(wǎng)的首層，實(shí)現樞紐型、共享型、平臺型的革新任務(wù)。主要功效有，對電網(wǎng)運行數據和用戶(hù)側用能大數據而言，組建不同類(lèi)型的應用平臺，為用戶(hù)用能業(yè)務(wù)、綜合能源系統運營(yíng)業(yè)務(wù)、電網(wǎng)運營(yíng)業(yè)務(wù)提供服務(wù)，從而達成電網(wǎng)、用戶(hù)、其他能源系統的感知互動(dòng)目標。

2、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

泛在電力物聯(lián)所涉及到的技術(shù)類(lèi)型非常多，常見(jiàn)的有感知技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、決策控制技術(shù)等。配電網(wǎng)是方便電網(wǎng)和用戶(hù)溝通的重要渠道，對于電力系統個(gè)別樞紐來(lái)講其面向社會(huì )服務(wù)的特點(diǎn)相對明顯。

2.1感知層技術(shù)

完成電力系統精細化調節和控制的基礎條件是對海量智能終端實(shí)施監控和管制，促使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)覆蓋電力系統。相較于輸電網(wǎng)而言，配電網(wǎng)從拓撲構造到電力設備都非常繁瑣，例如分布式能源居多，配網(wǎng)監視對象多種多樣，終端數量和監控數據雜亂。所以針對配用電雙方來(lái)講，為了減少成本，抬高收益，實(shí)現互聯(lián)共享，后期傳感設備應向著(zhù)高度集成化目標前進(jìn)。

2.2網(wǎng)絡(luò )層技術(shù)

堅實(shí)、牢靠的通信渠道是確保泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具體感知大數據聚集、操控指示精準下達的重要樞紐。面對大范圍城市群體和區域城鎮，配電網(wǎng)計劃場(chǎng)景越發(fā)復雜，以往的“點(diǎn)對點(diǎn)"有線(xiàn)通信手段因為布線(xiàn)資金多、實(shí)際工程近況繁瑣，在應用期間有一些缺陷，無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò )的損耗低、安頓靈巧、網(wǎng)絡(luò )抗毀性能高，所以“有線(xiàn)+無(wú)線(xiàn)"互補模式加快了網(wǎng)絡(luò )層通信速度。除此之外，為了避免受到網(wǎng)絡(luò )襲擊的影響，還需加強泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的安全性能。

2.3平臺層技術(shù)

電網(wǎng)狀況信息、用戶(hù)側用能信息、個(gè)別關(guān)聯(lián)數據為配電自動(dòng)化運維、個(gè)性化用能舉薦、全景狀態(tài)感知等應用提供依據。形式多樣化、信息較為繁瑣、數據偏多、隱蔽信息的價(jià)值性高是此類(lèi)數據明顯的特點(diǎn)。另外，唯有整合、管理、采集數據，才可收獲大量數據并且充分展現其內在價(jià)值。

2.4應用層技術(shù)

隨著(zhù)間歇性分布式能源、電動(dòng)汽車(chē)負荷的推行在某種程度上使配用電系統問(wèn)題加重，比如諧波注入、頻率/電壓波動(dòng)和潮流雙向流動(dòng)等。以往電網(wǎng)因為感知信息不完整致使自動(dòng)化水平偏低，在治理方面通常選擇增加備用容量等方法，使彈性承載力低、新能源利用率差、投入資金較多等。隨著(zhù)應用層技術(shù)的引入，將感知電網(wǎng)運營(yíng)情況，完成精細化調控等工作。

3、泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力配電網(wǎng)的應用

3.1在線(xiàn)監視與風(fēng)險評價(jià)

目前，配電決策環(huán)節的信息化方法與技術(shù)支持不太完善和健全，電力實(shí)施時(shí)常多發(fā)損壞和檢修情況。由于間歇性能源和新型負荷處于持續上漲狀態(tài)，在配電網(wǎng)供電安全性和質(zhì)量方面的要求更加嚴格。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用和推廣，可以讓怕配電系統隨時(shí)知曉電力設備運營(yíng)情況，針對運行風(fēng)險做出評價(jià)和估計，減少故障發(fā)生率。

首先，在線(xiàn)監測方法。依附完整的通信系統，打破以往只能利用人工直接對故障種類(lèi)加以判斷的場(chǎng)景，如今可以利用多樣化手段進(jìn)行辨認。比如，紅外熱成像技術(shù)在線(xiàn)監視配電網(wǎng)設備溫度，加快維修人員的搜尋速度和檢修程度，減少設備故障率和停電次數。

其次，安全風(fēng)險評價(jià)。歸納分析與整理歷屆配電網(wǎng)的運行數據，在通過(guò)機器學(xué)習法和人工智能法來(lái)監測評估配電網(wǎng)運行狀態(tài)，盡快找到系統問(wèn)題，增強供電平穩性。比如，結合配電網(wǎng)以往的運行數據，推出關(guān)聯(lián)準則的聚類(lèi)區分法，按照現階段數據估測情況，針對智能配電網(wǎng)全景風(fēng)險加以掌控與自愈。

3.2配電系統合理規劃及綜合能源平穩運行

首先，對于配電系統來(lái)講，電網(wǎng)和用戶(hù)的差距越發(fā)籠統，不管可再生能源和電動(dòng)汽車(chē)造成的問(wèn)題，配電通信系統牢固性依舊是配電系統要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

其次，電力、交通、燃氣都是獨自存在的，各自有各自的運行方案，并且和住戶(hù)的關(guān)系十分密切。配電網(wǎng)是地區能源系統的中心和橋梁，肩負水、電、氣的使用。

3.3用戶(hù)個(gè)性化用能服務(wù)

供電是以往配電系統的主要目的，住戶(hù)只視為受電端被迫加入配電運營(yíng)行列。盡管現階段推行了分時(shí)電價(jià)機制來(lái)激勵電力住戶(hù)降低負荷高峰，彌補負荷低谷，完善用電形式。但就目前情況來(lái)說(shuō)，住戶(hù)參與積極性不高，需要結合當地或用電戶(hù)實(shí)際情況進(jìn)行解決。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用，物聯(lián)網(wǎng)終端與網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入到用戶(hù)側，電力住戶(hù)角色出現明顯轉變：首先，配備屋頂光伏電站和小型風(fēng)機，部分住戶(hù)的電動(dòng)汽車(chē)配備V2G功效，從演變成電能供應方。從廣義上來(lái)說(shuō)，用戶(hù)側熱水器、室內空氣都能被看做蓄能設備與配電網(wǎng)同時(shí)運行。其次，電力住戶(hù)智能終端，比如空調、熱水器、電動(dòng)汽車(chē)均涉及用電行為消息，用戶(hù)成為信息供應方。

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、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。彌補了原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法監控的空白，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

結語(yǔ)

綜上，電力系統和其他能源系統信息不完整，例如能源協(xié)同優(yōu)化和能源交易市場(chǎng)等，均處在理論論證環(huán)節。在構建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)要求社會(huì )積極響應，一同對技術(shù)實(shí)施，加快能源產(chǎn)業(yè)的升級速度，彰顯泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力配電網(wǎng)中的作用價(jià)值。

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