關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)助力電力公司提高運(yùn)營(yíng)效率的分析和介紹

物聯(lián)網(wǎng)模式可為數(shù)據(jù)采集、分散數(shù)據(jù)分析、決策和實(shí)施帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。

電力公司面臨的挑戰(zhàn)

如今的電力公司面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，從分布式能源（DER）的整合到基礎(chǔ)設(shè)施老化造成的維護(hù)成本的日益上升。隨著越來(lái)越多的分布式能源（如太陽(yáng)能、微電網(wǎng)和電池系統(tǒng)）并網(wǎng)發(fā)電，其發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性造成電網(wǎng)的復(fù)雜程度日益提高，因此電力公司不得不在基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)和建設(shè)方面投入更多資金。傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)電力依靠旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)發(fā)電。而如今，隨著對(duì)間歇性電力生產(chǎn)（利用可再生能源）的依賴性的提高，電力公司面臨著越來(lái)越高的供電中斷風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的巨大潛力，英特爾正在積極應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。英特爾開(kāi)發(fā)了強(qiáng)大的電力系統(tǒng)解決方案，可通過(guò)可擴(kuò)展的硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)端到端連接性、互操作性、可靠性和自動(dòng)化水平，其中包括 WindRiver* 軟件堆棧、全面的安全性以及預(yù)先集成和驗(yàn)證的解決方案。這些強(qiáng)大功能、加上推進(jìn)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)以及加強(qiáng)與原始設(shè)備制造商（OEM）、原始設(shè)計(jì)制造商（ODM）、獨(dú)立軟件廠商（ISV）、系統(tǒng)集成商（SI）、電力公司和能源服務(wù)提供商合作的理念，使得英特爾在與電力行業(yè)合作推進(jìn)電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面擁有獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)。

電力公司計(jì)劃

只要為電力系統(tǒng)部署了必要的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，即可輕松地將其用于各種業(yè)務(wù)計(jì)劃，包括主動(dòng)電網(wǎng)管理、能源分配、現(xiàn)場(chǎng)工作人員支持以及新企業(yè)活動(dòng)，如圖 1 所示?；谖锫?lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施還可以幫助電力公司通過(guò)其他產(chǎn)品和服務(wù)（如智能家庭計(jì)劃）開(kāi)辟新的收入來(lái)源。

幫助電力公司提高運(yùn)營(yíng)效率和拓展商機(jī)

在今年的歐洲能源周上，英特爾及其解決方案合作伙伴將展示物聯(lián)網(wǎng)解決方案如何從宣傳推廣發(fā)展為實(shí)際應(yīng)用。我們將提供一些如何在以下領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的實(shí)例：

? 部署主動(dòng)電網(wǎng)管理

? 監(jiān)控電網(wǎng)性能

? 遠(yuǎn)程管理邊緣設(shè)備

? 提高員工的安全性和工作效率

? 探索新的業(yè)務(wù)范圍

? 將電網(wǎng)資產(chǎn)連接在一起

? 提高情境感知能力

? 計(jì)量變電站

以下章節(jié)將介紹關(guān)于英特爾展臺(tái)演示內(nèi)容的更多信息。

部署主動(dòng)電網(wǎng)管理

能源行業(yè)正在經(jīng)歷發(fā)電和用電方面的巨大轉(zhuǎn)變。隨著配電網(wǎng)中大量的住宅和商用太陽(yáng)能、電動(dòng)汽車、電力儲(chǔ)存和自動(dòng)化家庭能源管理系統(tǒng)的增加，供電的波動(dòng)性以及供應(yīng)過(guò)?；蚬┎粦?yīng)求的風(fēng)險(xiǎn)不斷上升。電力公司需要更高的可見(jiàn)性和控制能力，但許多公司無(wú)法訪問(wèn)關(guān)于這些資產(chǎn)的數(shù)據(jù)，或無(wú)法控制對(duì)這些數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。

面向物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的英特爾軟硬件產(chǎn)品為開(kāi)發(fā)安全的主動(dòng)電網(wǎng)管理解決方案提供了必要的構(gòu)建模塊，可幫助電力公司有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。借助這些產(chǎn)品，電力公司可以從基于互聯(lián)網(wǎng)的傳感器和設(shè)備（“物”）所收集的大量數(shù)據(jù)中提取切實(shí)可用的信息。這一能力可讓他們獲取有關(guān)第三方發(fā)電量的關(guān)鍵信息，從而更好地管理和優(yōu)化其業(yè)務(wù)。

我們將演示英特爾豐富的開(kāi)放式可擴(kuò)展解決方案如何幫助電力公司更輕松地連接、保護(hù)和管理電網(wǎng)中的新傳感器和設(shè)備。通過(guò)將英特爾物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)參考架構(gòu)作為基礎(chǔ)，電力公司可以改進(jìn)電網(wǎng)管理并降低運(yùn)營(yíng)成本。

監(jiān)控電網(wǎng)性能

對(duì)于電力公司而言，密切監(jiān)控電網(wǎng)性能并在必要時(shí)快速采取補(bǔ)救措施是至關(guān)重要的。電網(wǎng)監(jiān)控能力可幫助電力公司：

?優(yōu)化線路電壓以最大限度地減少能源損失和線路損壞，同時(shí)確保所需的服務(wù)水平。

?找到電力短缺、激增和斷電的源頭，幫助電力公司采取預(yù)防措施來(lái)保護(hù)設(shè)備并減少損失。

?優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)中的電力傳輸，以促進(jìn)負(fù)載平衡、加快服務(wù)恢復(fù)周期，提高覆蓋決策安全性。

?通過(guò)將供電邊界的時(shí)間同步能源測(cè)量值與匯總的下游儀表讀數(shù)進(jìn)行比較，確定技術(shù)和非技術(shù)損失的來(lái)源。

?通過(guò)隔離保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障位置縮短停電調(diào)查時(shí)間，盡快恢復(fù)供電。

這些操作需要使用數(shù)據(jù)（可由智能邊緣設(shè)備提供，如這一演示所示）來(lái)監(jiān)控電壓并生成電力質(zhì)量數(shù)據(jù)。這一設(shè)備使用高性能電網(wǎng)收集計(jì)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字化處理和報(bào)告。

遠(yuǎn)程管理邊緣設(shè)備

隨著連接到電網(wǎng)、具有計(jì)算能力的資產(chǎn)數(shù)量不斷增長(zhǎng)，電力公司可以通過(guò)遠(yuǎn)程管理這些資產(chǎn)提高運(yùn)營(yíng)效率。其優(yōu)勢(shì)包括延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間、減少現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)次數(shù)、加快響應(yīng)速度和提高員工安全性。典型的遠(yuǎn)程管理功能包括電源控制（開(kāi)關(guān)設(shè)備）、遠(yuǎn)程桌面、操作系統(tǒng)（OS）恢復(fù)、遠(yuǎn)程磁盤擦除、計(jì)劃喚醒和應(yīng)用“看門狗”。

這可以通過(guò)基于英特爾 博銳 技術(shù)的英特爾 處理器實(shí)現(xiàn)。這款處理器是一種基于硬件并帶外遠(yuǎn)程管理功能的解決方案，即使操作系統(tǒng)或其他軟件組件不存在或不可用時(shí)也可以正常運(yùn)行。2,3 基于英特爾 博銳 技術(shù)的平臺(tái)只需電源和以太網(wǎng)連接便可運(yùn)行。

演示內(nèi)容：（1）遠(yuǎn)程啟動(dòng)斷電的邊緣服務(wù)器，（2）在操作系統(tǒng)崩潰后運(yùn)行連接到邊緣服務(wù)器的遠(yuǎn)程桌面（3）加載恢復(fù)操作系統(tǒng)。通過(guò)遠(yuǎn)程解決軟件問(wèn)題，部署在遠(yuǎn)程位置的基于英特爾博銳 技術(shù)的平臺(tái)可輕松收回其成本，將原本需要數(shù)小時(shí)完成的現(xiàn)場(chǎng)維修工作簡(jiǎn)化為半個(gè)小時(shí)的遠(yuǎn)程會(huì)話。

通過(guò)員工互聯(lián)提高安全性和效率

互聯(lián)的可穿戴技術(shù)使得電力公司能夠通過(guò)捕捉和集成實(shí)時(shí)的員工和環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效率和工作流程?？纱┐骷夹g(shù)可為員工適時(shí)提供相關(guān)且切實(shí)可行的數(shù)據(jù)，以避免安全隱患并提高效率，從而最大程度上減少?zèng)]有價(jià)值的人員工作。

演示將通過(guò)由 Recon 和 Daqri 提供的一些具體示例，列舉一些可穿戴技術(shù)、最新移動(dòng)設(shè)備技術(shù)、避撞無(wú)人機(jī)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這些技術(shù)都可以推動(dòng)工作場(chǎng)所轉(zhuǎn)型。

此次演示的一個(gè)重要展品是 DAQRI智能頭盔*（見(jiàn)圖 5），它通過(guò)將用戶無(wú)縫連接到工作環(huán)境以及即時(shí)提供相關(guān)的情景信息來(lái)提高工業(yè)環(huán)境中的人員工作能力。這種可穿戴的人機(jī)界面（HMI） 正在為工業(yè)專業(yè)級(jí)可穿戴設(shè)備設(shè)立新標(biāo)準(zhǔn)，在企業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和4D 的真正潛力。

探索新的業(yè)務(wù)范圍

IDC 指出，智能建筑技術(shù)支出預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn) 22% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR），從 2014 年的63 億美元增長(zhǎng)到 2019 年的 174 億美元。4 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，電力公司可以更輕松地參與到智能家居市場(chǎng)中。

其中一個(gè)例子是 Alarm.com 推出的將家中所有關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)（圖 6）整合至一項(xiàng)服務(wù)的產(chǎn)品。我們將演示他們的交互式平臺(tái)如何集成能源管理以及安全性、自動(dòng)化、視頻監(jiān)控和老年人活動(dòng)跟蹤等諸多功能。所有這些系統(tǒng)都集成在一起，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的客戶體驗(yàn)。

將電網(wǎng)資產(chǎn)連接在一起

能源管理系統(tǒng)（EMS）市場(chǎng)預(yù)計(jì)將為 OEM、ODM 和 SI 提供令人興奮的新商機(jī)。在MarketsandMarkets 發(fā)布的一項(xiàng)研究中，EMS 市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從 2016 年的 324 億美元迅速增長(zhǎng)到 2020年的 768 億美元，相當(dāng)于近19% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率？5為實(shí)現(xiàn)這一快速增長(zhǎng)，解決方案提供商需要積極應(yīng)對(duì)如今的挑戰(zhàn)，其中包括：

?連接復(fù)雜：缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此很難將能源設(shè)備連接到基于IP 的通用網(wǎng)絡(luò)。

?投資規(guī)模大：連接、存儲(chǔ)和服務(wù)器需要大量的資本支出

（CapEx）。

?運(yùn)營(yíng)成本高：專為滿足不同要求而開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目特定解決方案通常需要單獨(dú)的支持結(jié)構(gòu)，這會(huì)使成本上升。

?重復(fù)工作：獨(dú)立的能源系統(tǒng)通常效率低下，因?yàn)樗鼈儠?huì)執(zhí)行相同的任務(wù)，而非將任務(wù)集中處理。

?缺乏 IT 經(jīng)驗(yàn)：智能能源基于IT，這是能源行業(yè)一項(xiàng)相對(duì)較新的技能。

英特爾與提供強(qiáng)大的增強(qiáng)型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的眾多廠商進(jìn)行了合作， 這些網(wǎng)關(guān)將在此次演示中進(jìn)行展示。這些網(wǎng)關(guān)旨在幫助 OEM和SI 加快能源行業(yè)的解決方案交付速度，特別是在配電管理系統(tǒng)方面。例如：

提高情境感知能力

電力公司正在調(diào)整其基礎(chǔ)設(shè)施，以支持雙向能源流動(dòng)，以便通過(guò)微電網(wǎng)、光伏發(fā)電板和本地能源存儲(chǔ)處理分布式能源。隨著分布式能源發(fā)電量的增加，他們將需要使用傳感器和測(cè)量設(shè)備的新智能特性處理邊緣數(shù)據(jù)。這一工作可通過(guò)相量測(cè)量裝置（PMU）完成，這種裝置可用于評(píng)估輸電線條件，使電力公司能夠以接近極限的負(fù)荷能力輸電。

為此，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）和英特爾合作開(kāi)發(fā)了一款先進(jìn)的高精度相量測(cè)量裝置，這一裝置在包括以下組件的平臺(tái)上運(yùn)行：

?實(shí)施核心算法的 Cyclone* V SoCFPGA

? 提供必要的 UTC 時(shí)間同步的 GPS 接收器

? 一個(gè) 8 通道的 24 位增量總和ADC，用于采集波形樣本

這一平臺(tái)（見(jiàn)圖 7）可將 PMU 采樣過(guò)程同步到PMU GPS 接收器提供的 UTC 時(shí)間基準(zhǔn)，不受采樣率（Fs）的限制。采樣過(guò)程會(huì)生成具有下列特點(diǎn)的原始樣本：

? 在時(shí)間上與每秒 GPS 脈沖數(shù)（PPS）一致

? 用所需的采樣時(shí)間隔開(kāi) Ts=1/Fs（Fs = 采樣率）

計(jì)量變電站

波動(dòng)的分布式能源的增加提高了變電站在提供正弦和可預(yù)測(cè)的穩(wěn)態(tài)電壓和電流方面的難度。電力公司依靠變電站測(cè)量的二次電壓（VT）值和電流互感器（CT）電路檢測(cè)性能問(wèn)題。

為滿足這一需求，SystemCORP 和英特爾開(kāi)發(fā)了符合 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的合并單元解決方案。在此次演示中，SystemCORP*VT/CT 接口板（見(jiàn)圖 8）將為英特爾物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供隔離、安全的VT 和 CT 接口通道。它允許平臺(tái)直接連接到變電站中的二次VT 和 CT 電路或模擬 VT 和 CT 電路的任何保護(hù)繼電器測(cè)試設(shè)備。在變電站中測(cè)量交流電時(shí)，二次VT 和 CT 的電壓測(cè)量值通常為 110 伏，電流測(cè)量值通常為 5 安培。

這一平臺(tái)基于面向 FPGA 的英特爾 技術(shù)，會(huì)對(duì) 3 相VT 和 CT 進(jìn)行采樣并在硬件中生成 IEC 61850 采樣值（SV），這一數(shù)值會(huì)被傳送到變電站自動(dòng)化智能電子設(shè)備（IED）進(jìn)行進(jìn)一步處理。

AAEON* 網(wǎng)關(guān)（AIOT-QA、AIOT-QG和 AIOT-QM）

AAEON 的三個(gè)物聯(lián)網(wǎng)特定網(wǎng)關(guān)在英特爾Quark SoCX1000 上運(yùn)行，用于支持室內(nèi)和室外的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。除了低功耗芯片之外，這些設(shè)備還配備了 WindRiver* 智能平臺(tái)、Linux* 支持、McAfee 嵌入式控制安全技術(shù)以及藍(lán)牙/Wi-Fi/3G 連接，以確

保使用最靈活、最安全的選項(xiàng)部署物聯(lián)網(wǎng)。

UTX-3115 基于英特爾 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和雙核英特爾凌動(dòng) 處理器 E3800 產(chǎn)品家族。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的集成式組件可提供最大限度的靈活性，支持快速應(yīng)用開(kāi)發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)部署。UTX-3115 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)包括 WindRiver* 智能設(shè)備平臺(tái)（IDP），即一種完整的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，該環(huán)境用于構(gòu)建與云通信的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和設(shè)備。

戴爾* 邊緣網(wǎng)關(guān) 5000 系列將各種傳感器和設(shè)備的數(shù)據(jù)整合和轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心或云端，并提供有效保護(hù)。它基于英特爾 凌動(dòng)TM處理器 E3825，具有執(zhí)行本地分析的能力，因此只會(huì)將有意義的信息發(fā)送到下一層，可以最大程度上減少對(duì)昂貴的網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗，并降低解決方案的整體延遲。它采用一種無(wú)風(fēng)扇、固態(tài)的工業(yè)級(jí)外形設(shè)計(jì)。

這款邊緣傳感器平臺(tái)支持以一種高效安全的方式快速輕松地連接、管理和維護(hù)邊緣設(shè)備。內(nèi)置的硬件和固件模塊可充分利用英特爾Quark 微控制器 D2000 的強(qiáng)大功能和靈活性，并為開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議提供原生支持。內(nèi)部傳感器集線器支持各種傳感器類別和連接類型，并且是完全可擴(kuò)展的。

網(wǎng)關(guān)通過(guò)數(shù)據(jù)緩沖將邊緣連接到云，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?duì)多個(gè)通信協(xié)議的支持。它們從建筑系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)中收集數(shù)據(jù)，支持 Wi-Fi、PROFIBUS*、PROFINET*、DeviceNet*、EtherNet/IP*、EtherCAT*、Modbus*、ZigBee*、Z-Wave*和現(xiàn)場(chǎng)總線。包括英特爾Quark SoCX1021、WindRiver* 智能設(shè)備平臺(tái)和 McAfee 嵌入式控制。