基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧電力平臺研究

摘要：電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有高可靠性、低能耗等優(yōu)點，基于電力系統(tǒng)、通信技術(shù)和行業(yè)需求，建設(shè)智慧電力平臺，實現(xiàn)電力設(shè)備的智能監(jiān)控、故障自診斷，電力負荷的實時監(jiān)測等功能，從而提高電力系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：能源物聯(lián)網(wǎng)；電力物聯(lián)網(wǎng)；電力平臺

0 引 言

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代化社會的基礎(chǔ)設(shè)施，已發(fā)展為一項系統(tǒng)化且高度復(fù)雜的系統(tǒng)。電力用戶對電力系統(tǒng)運行、監(jiān)測、預(yù)警以及信息化等方面提出了要求。在智能電網(wǎng)技術(shù)的推動下，智慧電力系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的核心部分，被廣泛應(yīng)用于電力領(lǐng)域。智慧電力平臺實現(xiàn)了智能化監(jiān)測、自動化分析、預(yù)測以及智能控制等多種功能，提高了電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性，解決了以往能源采集點位分散、布線困難等問題。可通過網(wǎng)絡(luò)將電力設(shè)備信息實時轉(zhuǎn)發(fā)至智慧電力平臺，從而實現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)警以及故障診斷等多種智能化服務(wù)，為用戶提供全新的技術(shù)支撐和解決方案。

1 物聯(lián)網(wǎng)與電力系統(tǒng)

智慧電力平臺通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能化改造電力系統(tǒng)，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效運營。其優(yōu)點主要是可靠性和穩(wěn)定性強，電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實時監(jiān)測電力設(shè)備、線路和變電站等的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障和異常情況，并且通過自動化控制和預(yù)測維護等功能，實現(xiàn)快速響應(yīng)，從而增強電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2 智慧電力平臺數(shù)字化

智慧電力平臺實現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)字化的方式有多種。一是使用感知、通信和平臺存儲技術(shù)，實現(xiàn)對電力設(shè)備的監(jiān)測。二是智能分析，通過分析預(yù)測，實現(xiàn)各類電力場景的智能識別和分析。

3 安科瑞智慧電力平臺介紹

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺是一套基于安科瑞物聯(lián)網(wǎng)搭建的智慧電力平臺，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器和互感器等設(shè)備，自行安裝后無論是物聯(lián)網(wǎng)儀表直傳還是通過網(wǎng)關(guān)上傳，都可以使用手機掃碼即可得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.1用戶群體與需求

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的主要用戶群體分為兩類：第一類是互聯(lián)網(wǎng)用戶；第二類是智慧城市。

互聯(lián)網(wǎng)用戶一般包括如下幾個類型：

1.某個出租戶有幾間公寓出租，需要計量收取水電費；

2.有幾間連鎖小超市，想要做能源管理、遠程控制和電氣安全管理；

3.某個小區(qū)的物業(yè)，想購買幾臺充電樁為小區(qū)業(yè)主充電，需要收費運營；

4.某個小工廠，想要管理自家工廠的電力計量；

5.某個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成商想要直接獲取物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，需要一個統(tǒng)一的管理平臺；

智慧城市的需求如下：

1.需要接入各種類型的海量硬件

2.需要提取領(lǐng)導(dǎo)層關(guān)注的監(jiān)管信息，結(jié)合GIS、BIM等數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)宏觀監(jiān)管

3.提供統(tǒng)一的運營服務(wù)平臺，向終端用戶提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

能源物聯(lián)網(wǎng)平臺以能源供應(yīng)、能源管理、設(shè)備管理、能耗分析的能源流向為主線，將能源生產(chǎn)加工、分配傳輸、消耗、節(jié)能各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，結(jié)合人與物的互聯(lián)，構(gòu)成以安科瑞產(chǎn)品為媒介的能源物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，其中物聯(lián)網(wǎng)硬件和能源參與者分別以數(shù)據(jù)流形式和業(yè)務(wù)流的形式與平臺交互。

3.3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層（終端采集設(shè)備）、網(wǎng)絡(luò)層（通訊管理終端）和平臺層（能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺）三個部分組成。

● 感知層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能儀表、預(yù)付費電表、多回路儀表、物聯(lián)網(wǎng)電表、物聯(lián)網(wǎng)水表、電瓶車充電樁、汽車充電樁、路燈控制器等。

● 網(wǎng)絡(luò)層：智能網(wǎng)關(guān)，采集感知層的數(shù)據(jù)，進行規(guī)約轉(zhuǎn)換及存儲之后將數(shù)據(jù)上傳至能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺。

● 平臺層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，可在PC端或移動端實現(xiàn)應(yīng)用。

4 平臺功能

4.1能源供應(yīng)

4.1.1 電力集抄功能模塊

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行（包括歷史和實時參數(shù)），并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

4.1.2 智能運維功能模塊

智能運維模塊采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

4.2能源管理

4.2.1 安全用電功能模塊

安全用電管理模塊對電氣引發(fā)火災(zāi)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(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，通過NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)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(yù)警，有效防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點位的漏電電流等電氣參數(shù)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(yè)用電安全狀態(tài)。

4.2.2 電能質(zhì)量功能模塊

電能質(zhì)量監(jiān)測，包括三項不平衡度、諧波、功率因數(shù)，以矢量圖的形式展示三相不平衡度。三項不平衡或功率因數(shù)過低時產(chǎn)生報警，觸發(fā)APP、手機短信、郵件、釘釘、語音等多種方式提醒。

4.3設(shè)備管理

4.3.1 智能照明功能模塊

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測。平臺通過監(jiān)測照明線路的電流和電壓值來判斷燈具的工作情況，任何不正常的工作狀態(tài)，平臺都能進行監(jiān)測，預(yù)警和報警，預(yù)警和報警信息通過手機APP推送，短信，語音外呼、郵件、微信小程序、微信公眾號、釘釘?shù)?，快速到達責(zé)任人的身邊，提醒運行人員接觸器跳閘，電源失壓等等。

4.3.2 預(yù)付費水電功能模塊

預(yù)付費水電功能可以針對各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財務(wù)操作，在線支付，總部財務(wù)扎口等。目前預(yù)付費水電已經(jīng)成功在上述各場景得到廣泛的應(yīng)用并已經(jīng)穩(wěn)定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪租戶的水電預(yù)付費管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預(yù)付費和用電安全管控系統(tǒng)。

4.3.3 汽車/電瓶車收費運營功能模塊

該功能模塊為汽車/電瓶車充電樁客戶提供充電安全管理、資產(chǎn)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(yīng)用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等場所設(shè)置的電動自行車充電場所的運營管理。

4.4能源分析

4.4.1 能源管理功能模塊

能源管理模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

4.4.2 增值服務(wù)功能模塊

（1）工業(yè)組態(tài)

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺中的工業(yè)組態(tài)模塊解決了傳統(tǒng)工業(yè)自動化組態(tài)應(yīng)用的部署和可訪問性低的問題，通過用戶在開發(fā)工具中使用鼠標(biāo)拖拽的方式調(diào)整組態(tài)畫面元件的屬性、位置、尺寸等，并內(nèi)置豐富的組態(tài)元件庫，使得用戶無需代碼的編寫能力，無需工業(yè)自動化組態(tài)軟件開發(fā)的技術(shù)背景，也可以方便的開發(fā)出工業(yè)組態(tài)界面，同時也支持數(shù)據(jù)展示、遠程控制等功能。

（2）3D可視化

3D可視化技術(shù)通過虛擬仿真實現(xiàn)多維度可視化，為客戶提供數(shù)字化服務(wù)，助力企業(yè)能源經(jīng)濟雙向管理，提升能源管理水平?？梢詫崿F(xiàn)的功能主要有：各區(qū)域信息實時同步；全局掌握各區(qū)域能源消耗情況；可視化監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)；智能巡檢，自動分析巡檢路徑上的設(shè)備運行、電能質(zhì)量、電氣安全、用能異常等情況，并記錄巡檢結(jié)果。

4.5平臺軟著

5總結(jié)

文章研究的智慧電力平臺作為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)，是國家能源革命與數(shù)字革命融合發(fā)展的重要戰(zhàn)略支撐。未來，智慧電力平臺將提供更豐富、多元化的電力設(shè)備管理能力，并以更開放的架構(gòu)為電力用戶提供支撐服務(wù)。

作者介紹：

安躍強，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為為智能電網(wǎng)供配電。

審核編輯 黃宇