胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：為了有效順應數字革命和能源革命的發展，泛在電力互聯網中被提出。泛和智能電網之間相互彌補，逐漸成了新時代下能源互聯網的全程在線和全面感知以及全要素互聯網的能源電力新形態。文章分析了泛的特點，及其在電力物聯網中的應用，為相關研究提供一定參考。
關鍵詞：電力物聯網；泛；應用
0前言
目前社會對電的依賴性越來越大，同時供電優質性和可靠性以及經濟性的要求也逐漸變高，電網的形態在此背景下發生了一定改變，導致供電壓力慢慢變大。我國的電力市場正在不斷開放，而且在這個過程中輸配電的價格不斷變低，其電量也在此背景下不斷減速，電力業務需要面臨十分強烈的市場競爭。
1電力物聯網中泛的特點
1.1通信靈活，信息的融合度較高
電力系統的運行監控和運行調度要求信息快速準確實時傳遞，為此，要利用靈活的通信方式和有效的數據融合技術。在電力物聯網中信息通過傳感器進行傳遞前泛可以初步壓縮 采集來的各種信息，以有效防治數據大量冗余，避免數據包丟失及信道擁塞等問題出現。然后在將各種信息傳送到基站進行深入處理，然后則將處理后的數據傳遞到用戶終端。對通信設備和傳感來說，還可以通過多跳的方式有效實現無線通信，整個通信中主要包含很多條鏈路。另外，這種方式還能縮短設備之間的通信距離，在一定程度上增加網絡的容錯性和靈活性。
1.2 組網快速且靈活，信息的感知全面
在傳感器中，泛可以根據電力行業的具體需求對系統中的各個角落進行直接部署，有效實現全面感知。隨著如今無線通信技術的不斷發展和進步，無線傳感設備可以進行靈活的部署，同時在此基礎上通過協作組織的形式將快速組網和通信連接快速建立起來，實現電力系統周圍環境的實時感知和各個關鍵環節的處理。這樣的形式對結構復雜且涉及范圍廣泛的電力系統來說十分重要。比如在相對較為惡劣的海上風電場環境中部署傳感器，可以有效監控風電機組，同時還可以使風電機組的故障率得到集大程度的降低，并在此基礎上顯著提升風電場的經濟效益。
2泛在電力物聯網的應用
2.1通過數據鞏固服務的基礎
在電力物聯網中實際對泛進行建設時，首先需要對電力系統中的各種數據進行充分利用。對輸電線路和變電站以及用電信息等數據進行采集，同時將能源互聯網的相關理論充分利用好，并和通信圖論與原理等處理方式相結合，降維和歸一化以及重建處理相關數據，以此為電力系統的協調規劃和優化運行打下一個堅實的基礎。針對數據的采集來說，其主要是在電力系統的各個環節中布置感知裝置，然后感知和監控以及測量電力設備具體的運行狀況，以此提供相應數據支撐電力設備的管理。
2.2 打造安全且經濟的電網
結合采集的數據和機器學習方法，對功率預測系統和實時監測系統進行研發，并將以核電機組和火力為重要基礎調度系統建立起來。實施采集時設備的狀態診斷技術和電力設備數據相互結合，設備實際運行的狀態可以被有效感知，還可以在此基礎上積極制定檢修對策，提升設備運行的可靠性。通過和泛結合，可以有效建立智能配電管理系統，并使現場中作業的各個環節的線上化得以有效實現，另外人員的冗余還可以通過電子工作票和電子身份進行有效減少，讓國網的內部工作效率得到顯著提升。
在電力物聯網中，泛主要是通過荷和網以及源還有人等各個方面的參與的一種互動型網絡，能源的多目標化必須得以有效實現，同時在此基礎上還需讓供應需求得到有效滿足。另外價格和成本以及效率等方面問題還需要考慮清楚。在物聯網中通過泛對數據所產生的感知，可以對其處于物聯網各個節點的相互聯系和特征進行有效分析，同時資源優化的問題可以使用優化模型進行有效解決，以有效滿足業務和用戶的多樣化需求。
不但要保證運行規劃安全，同時此情況下和客戶之間的交流與溝通也產生了十分大的變化。在電力互聯網中泛為電網搭建了能源服務平臺，在企業內部，其辦事效率得以顯著提升，還有效實現了線上管理和線上登記以及自動檢查等。另外，在配送方面，其信息的實施記錄得以有效實現，并在此基礎上有效提高安全性和透明度。傳統的商業模式在此背景下得到了有效改變，同時還相應的出臺了很多新型的政策，將服務的范圍擴大很多。在此基礎上給工業區和能源企業以及個人用戶等提供了線上大數據管理和金融服務以及供電服務等，同時還將包含電網和政府以及用戶的新型能源生態體系侯建起來。
3安科瑞為國家電網2020泛在電力物聯網建設提供解決方案
安科瑞電氣深耕用戶側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯網云平臺到終端傳感器的生態體系，在“源（電源）-網（電網）-荷（負荷）-儲（儲能）"各個環節加大研發投入，已經形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）"的生態系統，積極參與泛在電力物聯網建設，為國家電網建設“三型兩網"提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產生共享數據，從而為電網、發電、供應商、用戶服務。
3.1云平臺
安科瑞電氣近年來已經陸續推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧安全用電云平臺、環保用電監管云平臺、充電樁（電動汽車/自行車）運營管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經廣泛應用在多地國網公司用戶端業務、環保部門、安監部門、住建部門等。
3.1.1變電所運維云平臺
據統計全國高供高計的工商業用戶數量達到200多萬戶，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預防薄弱等問題。國網公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個千億級別的市場。
AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺可同時接入數以千計的用戶變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環境數據，包括電流電壓功率、開關狀態、變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到Z定人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。
3.1.2能源管理云平臺
Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個行業，如政府辦公建筑、工廠、教育建筑、醫療建筑、商業綜合體等，可通過局域網、互聯網或者4G網絡采集不同區域多個建筑或單位的用能數據。
平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風力、儲能等新能源數據，對用能數據進行分析，按照區域、部門、用電設備類型進行細分，提供同比、環比分析比較和用能數據追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數據和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和制定能源績效考核。
3.1.3環保用電監管云平臺
近年來我們的環境質量有了很大的改善，這都歸功于國家層面對環保的重視和環保部門的有力監察執法。安科瑞針對環保監察的痛點研發了環保用電監管系統解決方案，助力環保部門堅決打贏藍天碧水保衛戰。
Acrelcloud-3000環保用電監管平臺主要為環保監察部門和產污排污企業服務，為環保部門提供在線監管和執法依據，為生產企業提供設備運行監控和產污排污數據記錄。
平臺采集生產企業總用電量、生產用電和治污設備用電量，進行關聯分析，及時給出環保設備異常運行信號或企業異常生產信號，實現全過程防控。前端設備采用不停電免接線方案采集用電數據，經LORA無線上傳到環保數據網關，再通過4G上傳平臺服務器或縣、市、省級環保平臺。各地環保部門通過污染防治設施用電實時監控，實現對排污企業生產運行W死角、全流程監控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執法，能夠扭轉傳統依靠人力、經驗進行現場核查的狀態，為環保監管開辟更加切實、有效的監管方式，形成長效機制。
3.1.4智慧安全用電云平臺
據應急管理部網站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的30%~34%左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬起，因違反電氣安裝使用規定引發的火災占總數的34.6%，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務院、公安部消防局以及各省市自治區直轄市紛紛出臺文件推廣使用安全用電、智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發生，現安全用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養老福利院、醫療場所、學校、金融網點等人員密集場所廣泛開展。
安科瑞Acrelcloud-6000安全用電管理云平臺對電氣引發火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現場數據，實時發現電氣線路和用電設備存在的安全隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預警，有效防止電氣火災的發生。系統可以顯示所有監測點位的漏電電流等電氣參數和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供安全隱患分析報告，實時評估企業用電安全狀態。
3.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺
電動汽車現已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；而用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。
電動自行車數量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關的安全和火災事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會帶來了很大的損失，成為人民生命和財產安全的一個隱患。基于電動自行車火災的危害和特點，各級政府部門發文對電動自行車火災的整治重點都放在規范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災治理提供充電安全管理、資產管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業樓宇、小區、學校、醫院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。
3.1.6物業小區預付費管理云平臺
安科瑞遠程預付費系統可以針對各商業綜合體、小區、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業，學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業分布式財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系統已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩定運行多年，適用于物業公司對小區、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電安全管控系統。
3.2有線/無線物聯
安科瑞根據多年來的項目經驗，結合用戶實際需求，開發了各類有線、區域無線、廣域無線通訊產品，包括網關和終端設備。支持RS485、以太網、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產品，服務于泛在電力物聯網建設。
3.3邊緣計算
安科瑞針對物聯網應用開發了多款智能網關，采用嵌入式系統和邊緣計算技術，現場采集和存儲終端設備數據，并根據云平臺的需要，采用不同的協議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發邏輯均在網關就地設置，網絡故障時數據存儲在本地，網絡恢復后補傳數據，斷點續傳，提高數據可靠性。
3.4終端設備
針對泛在電力物聯網的建設，安科瑞陸續推出多款物聯網儀表，應用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。
3.5安科瑞產品在泛在電力物聯網的應用
近兩年來，安科瑞已經陸續參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網綜合能源服務平臺、上海嘉定區147所學校電力運維平臺等相關平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網關、終端設備等產品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶需求不斷完善產品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯網的一部分。
“能源互聯網的春天到了，因其所能，它必將成為充滿活力的新型能源業態。"盡管針對泛在電力物聯網還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯網已經悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯網基礎建設的方方面面。
4結論
在電力物聯網中泛在信息分析處理和商業模式變化以及信息安全方面還有很多需要克服的難關及問題。但是目前我國出臺了很多扶持政策，同時相關專家也展開了探索，并在此過程中形成了一種可以進行初步支撐的建設信息通信的理論體系。在未來還可以加強和社會中的合作，并通過技術研究和理論創新以及模式的改革讓先于世界的能源互聯網建設目標得以有效實現。
參考文獻
[1] 楊琪琪.泛在電力物聯網中的應用探討
[2] 張亞健,楊挺,孟廣雨.泛在電力物聯網在智能配電系統應用綜述及展望[J]. 電力建設 ,2019,40(6):1-12.
[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版
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更新時間：2023-06-19 
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