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摘要：隨著(zhù)智能電網(wǎng)與“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的深入融合和發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設中的應用成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念，總結了當前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統源側、網(wǎng)側和荷側等三個(gè)方面中的主要應用。在此基礎上，從傳感器、通信、云邊緣計算三個(gè)方面對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，進(jìn)而提出了未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)數據采集、通信和計算處理方面的優(yōu)勢與應用前景。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)深度融合的角度，闡述了智能電網(wǎng)的發(fā)展愿景。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能電網(wǎng)；電力系統；泛在電力物聯(lián)網(wǎng)
 
0引言
近年來(lái)，隨著(zhù)電力負荷的快速增長(cháng)，間歇性電源的高比例接入，全球天氣加劇等問(wèn)題的增多，傳統電網(wǎng)的穩定運行已受到巨大挑戰。針對上述情況，發(fā)展更加智能的電網(wǎng)，將先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)應用于傳統電網(wǎng)，解決源側、網(wǎng)側和荷側三方面的重難點(diǎn)問(wèn)題將成為未來(lái)電網(wǎng)建設的主要任務(wù)與挑戰。
物聯(lián)網(wǎng)概念由 Kevin Ashton 教授提出，早期的物聯(lián)網(wǎng)是依托 RFID 技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)技術(shù)和應用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化，國際電信聯(lián)盟發(fā)布的《互聯(lián)網(wǎng)報告 2005：物聯(lián)網(wǎng)》認為，(1) 目前的三大網(wǎng)絡(luò )，包括互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現和發(fā)展的基礎，物聯(lián)網(wǎng)是在三網(wǎng)基礎上的延伸和擴展；(2) 用戶(hù)應用終端從人與人之間的信息交互與通信擴展到了人與物、物與物、物與人之間的溝通連接[2]。
智能電網(wǎng)由美國首先提出，美國電科院于 2000年前后提出了 Intelli-Grid 的概念，認為這是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的態(tài)勢和解決 21 世紀電網(wǎng)面臨的各種問(wèn)題的途徑。智能電網(wǎng)具有自愈、互動(dòng)、優(yōu)化、兼容、集成的特征。目前，國內外對智能電網(wǎng)的研究仍屬于熱點(diǎn)。國家電網(wǎng)公司將智能電網(wǎng)定義為以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)構建統一堅強的智能化電網(wǎng)。南方電網(wǎng)公司定位要構筑一個(gè)可靠、綠色能電網(wǎng)，以提高電力系統穩定水平，提高系統和資產(chǎn)的運用效率，提高用戶(hù)側
的能效管理和服務(wù)水平，提高資源優(yōu)化配置運用能力，促進(jìn)資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì )發(fā)展為目標。
智能電網(wǎng)建設涉及面廣，面臨的問(wèn)題較多，依靠傳統技術(shù)很難滿(mǎn)足其需求，因此更需要云、 大、物、移、智等新興技術(shù)支撐。由此能源互聯(lián)網(wǎng)的概念應運而生，成為智能電網(wǎng)更開(kāi)闊的發(fā)展空間。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為當前科技領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)，已有不少學(xué)者分析和探討其在電力領(lǐng)域中的應用現狀和前景。
作為智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)相互融合的產(chǎn)物，隨著(zhù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，國家電網(wǎng)公司發(fā)布《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū) 2019》，將泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設分為兩個(gè)階段，構建能源生態(tài)、迭代打造企業(yè)中臺、協(xié)同推進(jìn)智慧物聯(lián)、同步推進(jìn)管理優(yōu)化，實(shí)現到 2024 年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。并提出了《配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展白皮書(shū)》，實(shí)現了物聯(lián)網(wǎng)和配電網(wǎng)的融合，對配電物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的規?；こ虘煤蛨?chǎng)景進(jìn)行推廣。
目前，在眾多實(shí)施的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用項目中，嘉興烏鎮電力物聯(lián)網(wǎng)作為園區級綜合示范項目，實(shí)現了智慧路燈、電動(dòng)汽車(chē)智慧車(chē)聯(lián)網(wǎng)、全感知配電房等多種場(chǎng)景的應用，建立了全景智慧用電平臺，實(shí)現數據共享，服務(wù)城市管理、百姓生活。有利于智慧城市的建設。浙江無(wú)錫作為國內的物聯(lián)網(wǎng)示范城市，系統規劃了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)以物聯(lián)網(wǎng)為龍頭的新一代信息技術(shù)與工業(yè)、經(jīng)濟、城市治理深度融合，形成一系列“讓城市生活更美好”的智慧解決方案和運營(yíng)管理模式。國網(wǎng)上海電力將泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用于進(jìn)博會(huì )的供電保障中。實(shí)現更快發(fā)現設備問(wèn)題，從而大大提升保電工作的效率及能力。      
智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合是順應數字化浪潮的必然結果，挖掘電力在源網(wǎng)荷三方面的數字屬性，提高電力數據的應用價(jià)值，可以幫助電網(wǎng)實(shí)現更高質(zhì)量、更有效率的發(fā)展。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)以數字技術(shù)為傳統電網(wǎng)賦能，不斷提升電網(wǎng)的感知能力、互動(dòng)水平和運行效率，有力支撐各種能源接入和綜合利用。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是智能傳感器、低功率廣域通信技術(shù)以及邊緣云計算等技術(shù)的成熟，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設中的應用需進(jìn)行進(jìn)一步的思考。
基于此，本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)在電力系統源側、網(wǎng)側和荷側三方面中的主要應用。然后從傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和云/邊緣計算角度分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)展中的應用。結合技術(shù)發(fā)展趨勢與未來(lái)電網(wǎng)需求，闡述了智能電網(wǎng)的發(fā)展愿景。
 
1當前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)中的應用
目前電網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的建設已經(jīng)成為聯(lián)系到千家萬(wàn)戶(hù)的每一臺電器，實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的物質(zhì)基礎非常具備。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，建設智能電網(wǎng)需要在現有電網(wǎng)上增加傳感測量技術(shù)、集成通信技術(shù)和控制方法，而物聯(lián)網(wǎng)本身就是這三者的有機結合，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以和智能電網(wǎng)高度融合，二者相輔相成。
傳統物聯(lián)網(wǎng)側重于設備之間的關(guān)聯(lián)，即利用傳感器將各種設備與資產(chǎn)連接到一起，對關(guān)鍵設備的運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的相互融合，賦予了雙方新的特征。首先，物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的融合，使物聯(lián)網(wǎng)更注重用戶(hù)之間以及用戶(hù)與電網(wǎng)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)連接和互動(dòng)，并實(shí)現對數據信息的收集分析和實(shí)時(shí)高速傳輸。其次，物聯(lián)網(wǎng)應用于智能電網(wǎng)也使物聯(lián)網(wǎng)加強了其智能處理和決策支持功能，智能電網(wǎng)需要物聯(lián)網(wǎng)來(lái)分析診斷電網(wǎng)和電網(wǎng)設備的運行狀況，進(jìn)而進(jìn)行決策去排除和避免電力故障。物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)的應用也加強了智能電網(wǎng)的數據處理能力，由于物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)都以信息傳輸為基礎，均需要對海量信息進(jìn)行智能處理，實(shí)現終端設備的實(shí)時(shí)響應處理， 但智能電網(wǎng)主要應用在電信息采集控制及用電服務(wù)系統等方面，而物聯(lián)網(wǎng)主要應用在實(shí)體屬性信息及控制信息交互，顯然，物聯(lián)網(wǎng)更側重于數據處理，與智能電網(wǎng)的融合可以更好地實(shí)現電網(wǎng)海量數據的處理。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以提高智能電網(wǎng)各環(huán)節的信息化程度，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
 
本節從源側、網(wǎng)側和荷側三方面論述物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、云/邊緣計算技術(shù)等的支持在電網(wǎng)運行中的不同應用。源側、網(wǎng)側和荷側三方面的通信方式如圖 1 所示。 1.1 源側的應用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電源側的應用主要體現在傳感器應用及對發(fā)電機實(shí)時(shí)狀態(tài)監測，主要分成傳統電源和分布式電源兩個(gè)部分的應用來(lái)闡述，其中通信一般依靠工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現。
對于傳統電源方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以應用于對發(fā)電設備進(jìn)行遠程故障診斷，文獻設計了發(fā)電設備遠程監測系統，能夠檢測發(fā)電機組的實(shí)時(shí)情況，并根據機組的異常情況查找故障原因。
對于分布式電源方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電進(jìn)行監測和調節，從而使新能源更好的并網(wǎng)接入和運行。在光伏發(fā)電方面，文獻可以實(shí)現對偏遠地區的光伏系統進(jìn)行監測和控制。文獻除了可以實(shí)現光伏系統的監測，還可以實(shí)現對光伏系統中功率點(diǎn)的跟蹤。在風(fēng)能發(fā)電方面，由于風(fēng)電場(chǎng)具有單機數目大、分布地區廣且大的特點(diǎn)，因此需要長(cháng)時(shí)間頻繁維護。若將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于風(fēng)電場(chǎng)組網(wǎng)，則可以大大降低其運營(yíng)維護的成本，文獻提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)電機組狀態(tài)視頻監控系統，可以監視設備運行狀態(tài)。文獻利用物聯(lián)網(wǎng)中的深度學(xué)習模型實(shí)現預測和診斷風(fēng)力發(fā)電的故障，能夠提高風(fēng)力發(fā)電機組的運行可靠性并減少成本。
總而言之，在電源側物聯(lián)網(wǎng)可以加快新能源的發(fā)展，規范新能源的并網(wǎng)和運行，但目前基于物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)出的這些監測系統仍存在系統不夠完善、故障率較高的問(wèn)題，且在通信方面，由于分布式電源具有隨機性、點(diǎn)多面廣等特點(diǎn)，可能會(huì )造成實(shí)時(shí)數據采集負擔、遠程監測數據滯后等問(wèn)題。因此，物聯(lián)網(wǎng)在電源側的應用需要改進(jìn)的是加強監測系統系統的可靠性以及系統的數據傳輸和處理能力。
1.2 網(wǎng)側的應用
傳統物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸電側的應用主要體現在對輸電線(xiàn)路狀態(tài)的監測及線(xiàn)路檢修管控，其中通信一般依靠專(zhuān)用通信網(wǎng)(光纖網(wǎng)絡(luò ))或通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)(General Packet Radio Service, GPRS)網(wǎng)絡(luò )。物聯(lián)網(wǎng)在輸電側的應用可以解決目前監測系統存在的運行維護費用高、數據傳輸率低等問(wèn)題，從而提高輸電效率。
對于輸電線(xiàn)路的通信方面，目前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各種監測系統的區別在于數據采集的方式不同或傳輸的通信方式不同。文獻通過(guò)對不同物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的組合，從而實(shí)現對長(cháng)距離輸電設施的信息傳輸和監控。對于高壓線(xiàn)路的監測方面，文獻實(shí)現了高壓輸電線(xiàn)路的在線(xiàn)監測，通過(guò)對高壓線(xiàn)路的參數測量，提高了其通信穩定性，但仍存在電磁干擾、防潮、防雷以及各種自然環(huán)境等防護問(wèn)題。對于輸電塔的保護方面，文獻設計了輸電塔保護系統，可以實(shí)現對高壓骨干輸電塔的故障分類(lèi)、定位和預警。
 
在變電側的應用主要是對變電站電氣信息、狀態(tài)信息和操作信息進(jìn)行監控預警，一般通過(guò)光纖或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信。
在變電設備監測方面，物聯(lián)網(wǎng)的應用可以解決傳統變電設備監測裝置相互獨立、數據無(wú)法共享、計算負荷分配不均及不具備故障初步診斷功能的問(wèn)題。文獻均實(shí)現了對變電站內主要變電設備的實(shí)時(shí)監測和對存在的故障隱患進(jìn)行報警和預警，文獻針對智能變電站設備提出全景信息建模方案，提高了設備性能。文獻通過(guò)計算傳感數據的可信度，可以防止異常數據導致變電設備的故障。文獻利用紅外圖像與可見(jiàn)光圖像配準方法，實(shí)現對變電設備異常狀態(tài)監控。文獻設計了基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的高速監控系統，實(shí)現遠程可視化。在變電站通信方面，對傳感器網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行設計，實(shí)現了變電站數據智能分析、遠程控制的功能。
在配電側的應用包括對設備提供智能管理，對電力設備的運行狀態(tài)進(jìn)行監測，支撐配電自動(dòng)化的實(shí)現，目前配網(wǎng)自動(dòng)化中的通信主要是依靠光纖，沒(méi)有條件的地方則主要依靠 GPRS 無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)。
在設備狀態(tài)監測方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對配電網(wǎng)中的設備運行狀態(tài)、運行環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行監測，有助于提升電網(wǎng)運行水平。對于目前輸變配電設備監測存在人工定期檢測作業(yè)方式效率低、人工監測方式存在監測不到位的問(wèn)題。實(shí)現了對輸變配電設備狀態(tài)的在線(xiàn)運行監測和智能管理，比傳統監控方案更能確保設備信息感知與監控之間的信息可靠交互。在配電自動(dòng)化方面，利用云計算實(shí)現了配電自動(dòng)化，提高了網(wǎng)絡(luò )的帶寬及減少延遲。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )，提高主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )的效率和可靠性。
總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用有助于提高網(wǎng)側的運維水平和智能化程度，提高了智能變電站的運行管理水平，實(shí)現災害的實(shí)時(shí)監測和預警。但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸電側應用仍存在通信傳輸速率較低以及信息在傳輸過(guò)程中被遮蔽等問(wèn)題；在變電側的應用存在設備之間電磁干擾以及傳感器選擇和安裝等問(wèn)題；在配電側的應用存在監測系統數據準確率較低的問(wèn)題、復雜采集網(wǎng)絡(luò )的控制問(wèn)題，以及智能終端選型、投資布點(diǎn)的問(wèn)題。因此，物聯(lián)網(wǎng)在輸電側應用需要改進(jìn)的是加強對氣象等影響因素的監測和提高數據實(shí)時(shí)傳輸的效率；在變電側應用需要改進(jìn)的是傳感器的配置，以及解決通信干擾的問(wèn)題；在配電側應用需要改進(jìn)的是監測系統的通信問(wèn)題，提高系統的傳輸效率和準確性以及配網(wǎng)智能設備布點(diǎn)的合理規劃。
1.3 荷側的應用
物聯(lián)網(wǎng)在負荷側的應用顯著(zhù)是低壓抄表方式的轉變，除此之外，物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現在用電管理、用電方面的應用，進(jìn)一步推動(dòng)了智能家居、智能建筑方面的發(fā)展。
 
在智能用電服務(wù)方面，智能用電服務(wù)系統是智能電網(wǎng)建設在用戶(hù)側的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有助于提升電網(wǎng)與用戶(hù)的互動(dòng)，提升用戶(hù)的生活質(zhì)量，建了雙向互動(dòng)服務(wù)總體構架，實(shí)現電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的雙向互動(dòng)。設計了一種基于多種通信方式混合組網(wǎng)的智能用
電服務(wù)系統，也有效地提升了電網(wǎng)和用戶(hù)的互動(dòng)。利用 ZigBee 技術(shù)進(jìn)行用電信息采集，針對用戶(hù)不同的用電特點(diǎn)，為制定節能方案提供有力支持。
在智能家居、電動(dòng)汽車(chē)方面，設計了基于實(shí)時(shí)電價(jià)的智能用電系統，還能達到平穩的電
力負荷、提高能源利用的效果。在智能家居方面，設計了一個(gè)基于 B/S 架構的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統，實(shí)現對智能家居系統的應用。用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現樓宇智能化。但物聯(lián)網(wǎng)在用電側的應用仍存在數據采集的效率問(wèn)題。設計了智能低成本家庭自動(dòng)化系統，可以實(shí)現家庭用電監控計量以及在線(xiàn)計費。
在電動(dòng)汽車(chē)方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的發(fā)展。設計了充電導航路徑選擇模型，可以為電動(dòng)汽車(chē)出行者制定快捷方便合理的充電導航路徑。文獻[52]提出一種物聯(lián)網(wǎng)架構，有助于電動(dòng)汽車(chē)智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)。
由此可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能有效提升負荷側的用電效率和用電管理水平。但是，物聯(lián)網(wǎng)現有應用存在用電數據挖掘不夠用電信息等問(wèn)題，因此，物聯(lián)網(wǎng)在負荷側應用需要改進(jìn)的是進(jìn)一步對用電數據進(jìn)行深入挖掘，從而獲取有價(jià)值的用電信息，以實(shí)現應用。
綜上可知，傳統物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)的源側、網(wǎng)側和荷側三方面都有不少應用，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)其應用場(chǎng)景也會(huì )更加豐富。
2 電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)整體架構的重要組成部分，三者是各類(lèi)應用環(huán)節的技術(shù)基礎，為物聯(lián)網(wǎng)中數據的傳輸作了重要支持。傳感器作為數據獲取的源頭，通信技術(shù)組成了數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，邊緣計算提高了數據的傳輸速度，云計算是數據處理和管理的平臺，從而使海量的電力數據在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中變得更加可靠，實(shí)現電力數據的綜合應用。
三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的交叉應用，也為物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應用提供了更大的空間。傳感器與邊緣計算的結合，可以及時(shí)處理和分析更靠近生成數據源的數據，使數據處理變得分散，從而降低數據的延遲和管理成本。傳感器與 LPWAN 技術(shù)等先進(jìn)通信技術(shù)的結合，有利于分布式電源的運維，可以解決風(fēng)電場(chǎng)范圍廣大且分布稀疏導致的運維成本高的問(wèn)題。通信技術(shù)與云計算的結合，提高了通信的質(zhì)量和計算量，從而提高了網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的效率。物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)使物聯(lián)網(wǎng)具備了控制功能、傳輸采集通信、智能化邊緣計算等性能，從而使得物聯(lián)網(wǎng)的通信對象范圍得到拓展和擴大,將原有的人與人的互聯(lián)轉化為人和世界萬(wàn)物的聯(lián)系。
 
2.1 傳感器方面
傳統傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并按一定規律變換后輸出，典型的器件有電阻應變式傳感器、電荷耦合器件、霍爾傳感器等。隨著(zhù)傳感器不斷發(fā)展，具有信息處理功能的智能傳感器占據較大的應用空間，智能傳感器也是物聯(lián)網(wǎng)獲取外界信息的重要途徑。與傳統傳感器相比，智能傳感器具有高精度、高可靠性、自適應強等優(yōu)勢。
目前，小微智能傳感器是傳統傳感器的發(fā)展方向，小微智能傳感器是傳統傳感器與微處理機相結合的產(chǎn)物，也稱(chēng)為巨磁阻傳感器(Giant Magneto Resistance, GMR)，具有采集、處理、交換信息的能力，因其具有的特低功率、便于安裝、抗干擾等特點(diǎn)使智能電網(wǎng)透明化運行成為可能。因此，可以利用小微智能傳感器解決傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應用瓶頸，例如將小微智能傳感器應用于物聯(lián)網(wǎng)的感知層，實(shí)現智能電網(wǎng)的大數據測量和收集，進(jìn)一步拓展傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應用范圍。小微智能傳感器作為透明電網(wǎng)重要的單元，仍存在電壓測量、功率較大等問(wèn)題，其未來(lái)將要突破的瓶頸是自行實(shí)現能量的補給以及電壓測量的問(wèn)題。
除此之外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用還有無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，它通過(guò)節點(diǎn)內置傳感器進(jìn)行采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域中的目標信息[55]。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )具有自組織性、抗干擾能力強等特點(diǎn)，它能為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)傳感、互通和驅動(dòng)的高性能。但無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )也存在一定的缺陷，首先不同應用場(chǎng)合下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的結構和協(xié)議不同，需要設計相同的標準接入到電力通信網(wǎng)；其次無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在電網(wǎng)中會(huì )受到電磁干擾，可能會(huì )導致數據采集和傳輸過(guò)程中出現失誤，需要完成電磁兼容的可行性設計；無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)需要持續的能量供應，若將小微智能傳感器與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )相結合，從中可以挖掘小微智能傳感器在智能電網(wǎng)中可能的應用點(diǎn)。目前，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)開(kāi)始逐步應用于智能電網(wǎng)的數據收集的場(chǎng)景中，如無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表、遠程系統監控、設備故障診斷等。
2.2 通信方面
傳統物聯(lián)網(wǎng)中一般針對距離的遠近采用不同的通信技術(shù)，在局域網(wǎng)的場(chǎng)景中，一般采用短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)如 WIFI、藍牙等，具有易部署、功耗低、速率高的特點(diǎn)，但應用距離有限。在范圍較廣的連接中，可以采用移動(dòng)蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)如 3G、4G，雖距離遠、覆蓋廣、速率高，但功耗大、成本高。除此之外，傳統物聯(lián)網(wǎng)還存在多種通信技術(shù)的融合問(wèn)題。針對傳統物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)功耗與距離無(wú)法兼容、信號串擾等問(wèn)題，未來(lái)通信技術(shù)將向高傳輸速率、低功耗、遠距離、減少干擾等方向發(fā)展。其中具有代表性的未來(lái)通信技術(shù)有：寬帶載波、5G、低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)等。
2.2.1 寬帶載波通信技術(shù)
寬帶載波通信技術(shù)采用先進(jìn)的正交頻分復用技術(shù) (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)，即一種通信編碼技術(shù)，利用覆蓋范圍廣泛的電力線(xiàn)作為高速數據通信的載體，可以免布線(xiàn)、低成本地實(shí)現用戶(hù)的數據終端接入寬帶通信網(wǎng)絡(luò )。相較于目前的窄帶載波技術(shù)而言，寬帶載波擁有三大核心優(yōu)勢：高頻點(diǎn)、遠離電力線(xiàn)干擾；多載波、自動(dòng)規避干擾；高速率、減少通信延時(shí)。寬帶載波通信技術(shù)可以解決多臺變信號串擾問(wèn)題，可以更好地支撐智能用電。除此之外，寬帶載波通信技術(shù)可以為智能配電網(wǎng)中信息采集等場(chǎng)景提供高速可靠的信息通道。若將其應用于城區的中壓電纜，可以滿(mǎn)足配電系統中海量數據的傳輸要求，解決通信速率較低的問(wèn)題。
2.2.2 5G 通信技術(shù)
5G 是實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，可以解決海量無(wú)線(xiàn)通信需求，將采用包括大規模天線(xiàn)陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò )架構在內的一組關(guān)鍵技術(shù)，以滿(mǎn)足各種場(chǎng)景的差異化需求，文獻對此提出了應用于 5G 大規模物聯(lián)網(wǎng)連接的網(wǎng)絡(luò )框架。低功耗寬連接和低時(shí)延高可靠場(chǎng)景主要面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，是 5G 新拓展的場(chǎng)景，解決傳統移動(dòng)通信不能很好地支持物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應用的問(wèn)題。5G 系統具有很高傳輸速率、超大容量帶寬、低延時(shí)低功耗的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸等特點(diǎn)?？梢詰糜诜植际诫娫窗l(fā)電狀況的監測，提高能源的利用率；電纜的狀態(tài)評估，有利于發(fā)現和預防故障發(fā)生；無(wú)人機巡檢輸電線(xiàn)路，可以拍攝更多更高清的圖片視頻，提高巡檢可靠性；還可以應用于智能變電站、變電站機器人、配電自動(dòng)化等場(chǎng)景。
2.2.3 低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)
LPWAN 可以?xún)?yōu)化物聯(lián)網(wǎng)應用中的 M2M 通信場(chǎng)景，是以星型網(wǎng)絡(luò )覆蓋，支持單節點(diǎn)覆蓋可達 100 km的遠程無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)。LPWAN 的特點(diǎn)在于覆蓋遠、功耗低、低帶寬以及可以使用非同步通信。LPWAN 在網(wǎng)絡(luò )配置方面有很大的靈活性，可以支持定位服務(wù)和移動(dòng)對象，并具有抗干擾的能力。LPWAN 可以應用于源網(wǎng)荷互動(dòng)、電氣設備溫度監測、配電故障指示器等，還可實(shí)現包括發(fā)電廠(chǎng)、變電站、電動(dòng)交通基礎設施、分布式發(fā)電運維、環(huán)境監測等能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的海量小數據連接需求。
2.3 云計算方面
云計算技術(shù)。云計算利用網(wǎng)格計算將多個(gè)計算機實(shí)體集成到一個(gè)強大的計算系統中，并通過(guò)相關(guān)技術(shù)將計算能力分配給用戶(hù)。與傳統計算模型相比，云計算具有高速互聯(lián)網(wǎng)傳輸能力、接近無(wú)限存儲和計算能力強大等優(yōu)勢?？梢詫⒃朴嬎銘糜陔娋W(wǎng)調度、電網(wǎng)信息通信、電力數據存儲等，實(shí)現海量數據的存儲和處理以及處理平臺的統一管理和彈性擴容
2.3.1 智能電網(wǎng)調度系統
隨著(zhù)智能電網(wǎng)的建設，電網(wǎng)結構變得越來(lái)越復雜，規模也越來(lái)越大，為了對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和調度。如何對大量智能監測終端所產(chǎn)生的大規模運行數據信息進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的采集、傳輸、存儲和管理就顯得十分必要。
在電網(wǎng)調度運行分析的過(guò)程中，以云計算為核心，以統一模型的數據庫為依托，采用相應的服務(wù)總線(xiàn)技術(shù)，把分布在各個(gè)局站的調度子系統的數據和功能，用系統結構化的架構整合在一起，構建具有實(shí)時(shí)性強、可靠性高的電網(wǎng)調度云計算平臺。從而實(shí)現對不同的調度實(shí)現數據共享，支撐支持系統的運行，滿(mǎn)足大計算量應用的需求。以及對大規模信息數據可靠的存儲和管理。
2.3.2 電網(wǎng)大數據分析平臺
隨著(zhù)智能電網(wǎng)的規模日益擴大，各種智能電表、傳感器、信息系統等異構分布式數據源持續不斷地產(chǎn)生海量數據如用戶(hù)用電數據、調度運行數據、設備監測數據等，被稱(chēng)為電力大數據。除此之外，分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)的大量接入，也會(huì )為電網(wǎng)注入更多的數據流，從這些數據中可以得到有應用價(jià)值的信息。
目前，智能電網(wǎng)中安裝了許多智能化的測量裝置，從中產(chǎn)生了海量數據。而傳統的電力數據分析系統大多基于關(guān)系數據庫，分析速度慢且可伸縮性差，難以適應智能電網(wǎng)時(shí)代電力大數據對數據存儲與分析的需求，已成為智能電網(wǎng)建設的瓶頸，因此，電網(wǎng)大數據分析平臺應運而生。
電網(wǎng)大數據分析平臺一般可以分為數據載入與處理、數據組織與存儲、數據交互式分析與展示三個(gè)部分，主要利用大數據處理技術(shù)實(shí)現數據的有效處理和分析。主要結合云計算技術(shù)、分布式聯(lián)機分析處理等大數據處理技術(shù)實(shí)現對電力用戶(hù)側、電力設備狀態(tài)的大數據分析。電網(wǎng)大數據分析平臺可以增加電網(wǎng)的透明度，使運行狀態(tài)透明化，在此基礎上，結合其他不同的信息源也會(huì )有更深層次的應用，如電力系統智能安防、用戶(hù)行為分析、大用戶(hù)節能服務(wù)、用戶(hù)竊電行為挖掘、需求側管理等。
2.4 邊緣計算方面
邊緣計算的“邊緣”指的是在數據產(chǎn)生源頭之間任一具有計算資源和網(wǎng)絡(luò )資源的路徑。邊緣計算旨在將計算資源推向更靠近網(wǎng)絡(luò )邊緣的位置，其目標是改善網(wǎng)絡(luò )延遲并確保執行任務(wù)的效率。這樣能夠快速響應用戶(hù)請求，并實(shí)現較低的時(shí)延和較高的帶寬。邊緣計算可以使許多控制從集中式云轉移到邊緣，實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)對海量數據的實(shí)時(shí)分析。當電力系統出現不正常運行或發(fā)生故障時(shí)，傳統方式是將海量信息上傳到集中式系統進(jìn)行處理，這就對計算機的
數據處理能力提出了很高的要求，而云/邊緣技術(shù)就可以解決此問(wèn)題。除此之外，還可以將邊緣計算應用于智能家居、傳輸線(xiàn)路監測、智能變電站等，提高系統效率和實(shí)時(shí)性。當前，邊緣計算的研究主要集中在移動(dòng)邊緣網(wǎng)絡(luò )、霧計算、邊緣云等方面，移動(dòng)邊緣計算成為未來(lái)的研究方向。
2.4.1 非侵入式負荷監測
非侵入式負荷監測支撐戶(hù)內用電數據采集、電能質(zhì)量監測與源頭識別和支持用戶(hù)參與需求側響應。傳統的侵入式負荷監測系統把傳感器安裝至各個(gè)負荷處，監控每個(gè)負荷的運行情況。而非侵入負荷監測的特點(diǎn)是硬件較簡(jiǎn)單、分析軟件較復雜，分析軟件能夠對采集數據進(jìn)行數學(xué)分析，從中獲得有用的信息。因此，只需在用戶(hù)的電表加入此模塊，就能夠實(shí)現對一個(gè)用戶(hù)所有負荷的在線(xiàn)監測和分解。非侵入式負荷監測可為用戶(hù)提供用能狀況分析等多種用能服務(wù)，實(shí)現用戶(hù)間接管理，提高用能效率，實(shí)現用能策略?xún)?yōu)化；可以實(shí)現對電動(dòng)機類(lèi)負荷的非侵入式故障診斷；可以利用負荷構成信息和變化情況實(shí)施需求響應，并可以應用于變電站層的擴展及應用。面對分布廣泛且群體龐大的電力低壓用戶(hù)，若將邊緣計算應用于非侵入式負荷監測，并將處理好的數據傳輸至云服務(wù)器，有利于將數據在用戶(hù)側進(jìn)行處理，減少數據傳輸負擔，有助于實(shí)現實(shí)時(shí)負荷數據監測。
2.4.2 輸電線(xiàn)路設備智能監控
針對配電網(wǎng)具有結構復雜、點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)以及電網(wǎng)監控存在的問(wèn)題。目前大部分解決方案是將采集的圖片信息上傳至服務(wù)器進(jìn)行分析，但視頻圖像傳輸量大且有效信息少，會(huì )占用和浪費大量網(wǎng)絡(luò )資源，利用邊緣計算可以在后端配備計算能力較強的計算單元，使用回傳數據進(jìn)行深度學(xué)習，建立模型，減少大量無(wú)用數據的傳輸，增強異常檢測能力。因此，邊緣計算聚焦實(shí)時(shí)、短周期數據分析的特點(diǎn)，更適合實(shí)時(shí)的數據分析和智能化處理。除此之外，對于配電線(xiàn)路設備數量多以及管理的問(wèn)題，通過(guò)邊緣終端部署邊緣計算對原始數據進(jìn)行處理，從而降低數據傳輸帶寬及處理成本。并能將設備正常模型下發(fā)到邊緣側，對邊緣側的數據傳輸進(jìn)來(lái)與模型進(jìn)行匹配，從而實(shí)現預測性維護，提高設備的可靠性。
上述三種物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展使得以前一些不可能實(shí)現或解決的問(wèn)題有了新的轉機，也使得未來(lái)智能電網(wǎng)發(fā)展有了新的契機，使未來(lái)電網(wǎng)更加智能化。
首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以成為解決電力大數據的一大利器。隨著(zhù)我國智能電網(wǎng)不斷發(fā)展，發(fā)電側、電網(wǎng)側和用戶(hù)側產(chǎn)生了海量數據，對電網(wǎng)的監控、調度和管理帶來(lái)了巨大挑戰。如何對電力系統中多種類(lèi)型的數據進(jìn)行有效的分析和管理成了急需解決的問(wèn)題。通過(guò)傳感器技術(shù)將產(chǎn)生的數據進(jìn)行收集，利用通信技術(shù)將數據傳送到主站，對各項數據進(jìn)行分析和可視化
展示，有利于電網(wǎng)相關(guān)人員及時(shí)洞察已存在的異常和潛在的故障，實(shí)時(shí)準確地監測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，有利于提高電網(wǎng)的可靠性。除此之外，傳統的集中式控制模式已無(wú)法滿(mǎn)足海量數據的傳輸處理要求，利用邊緣計算在網(wǎng)絡(luò )邊緣側進(jìn)行智能處理，可降低對主站系統的壓力，提高數據傳輸的實(shí)時(shí)性、準確性。
其次，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以促進(jìn)與用戶(hù)交互的智能用電模式的推廣。隨著(zhù)我國人民生活質(zhì)量的提高，人民對供電質(zhì)量要求也越來(lái)越高，傳統的配網(wǎng)運行管理手段已難以有效保障低壓配網(wǎng)的可靠經(jīng)濟運行以及用戶(hù)的正常用電。如何在滿(mǎn)足人民用電需求的同時(shí)提供高質(zhì)量的供電服務(wù)是目前用電側需要解決的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)的出現有利于用電側的管理，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)可以對用戶(hù)及配電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行準確的測量，以保障智能用電的實(shí)施，及時(shí)處理收集的數據，對用電的交互也提供了保障。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以降低分布式電源等新能源接入帶來(lái)的風(fēng)險。隨著(zhù)新能源在電網(wǎng)中的接入和應用，對配電網(wǎng)造成較大的影響，使之運行狀態(tài)和特性發(fā)生了新的變化。分布式電源出力的隨機性、間歇性和波動(dòng)性會(huì )造成配電網(wǎng)功率和電壓波動(dòng)，對配網(wǎng)運行控制和保護帶來(lái)了一定的挑戰。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)對分布式電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，及時(shí)進(jìn)行調整，從而提高用戶(hù)的電能質(zhì)量水平。
綜上可知，傳統電網(wǎng)的運行控制模式已不能適應智能電網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是提高電網(wǎng)運行智能化水平、提高電網(wǎng)調度控制保障電網(wǎng)運行的重要途徑。
3 智能電網(wǎng)的發(fā)展愿景——透明配電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)
3.1 透明配電網(wǎng)
當前，能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展出現了新的趨勢，即李立浧院士在 2018 鹽城綠色智慧能源大會(huì )上提出的“透明電網(wǎng)”方向，透明電網(wǎng)通過(guò)各種“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的綜合運用，使電網(wǎng)運行透明可觀(guān)可測。區別于運行數據少和設備狀態(tài)不可見(jiàn)的傳統配電網(wǎng)，透明配電網(wǎng)是近年來(lái)伴隨著(zhù)數據采集、數據傳輸及數據分析技術(shù)在配電網(wǎng)深度應用而出現的一種新的配電網(wǎng)形態(tài)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是構成透明配電網(wǎng)的重要基礎，能為透明配電網(wǎng)提供有力的技術(shù)支持。透明配電網(wǎng)以數據監測為基礎，為了實(shí)現配電網(wǎng)的透明化，要求數據且數量足夠多，而傳統的測量裝置無(wú)法實(shí)現大量數據的測量和實(shí)時(shí)傳送，此時(shí)物聯(lián)網(wǎng)便可以發(fā)揮其優(yōu)勢。傳感器技術(shù)可以解決透明配電網(wǎng)數據采集的需求，實(shí)時(shí)采集海量數據，實(shí)現配電網(wǎng)的數據透明。通信技術(shù)例如 LORA、NB-IOT可以解決透明配電網(wǎng)的通信需求，可以實(shí)時(shí)傳輸可靠的數據，從而實(shí)現
配電網(wǎng)的狀態(tài)透明。云邊緣計算可以解決透明配電網(wǎng)海量數據處理的需求，快速處理上傳海量數據，從而實(shí)現配電網(wǎng)的態(tài)勢透明。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將使配電網(wǎng)透明化成為可能。
3.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)
國家電網(wǎng)近期提出來(lái)的“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”理念，其實(shí)質(zhì)與透明電網(wǎng)特別是透明配電網(wǎng)的內涵高度吻合，即圍繞電力系統各環(huán)節，充分應用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現電力系統各環(huán)節萬(wàn)物互聯(lián)、人機交互，具有狀態(tài)感知、信息處理、應用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統。
傳統物聯(lián)網(wǎng)架構采用的是分層體系，分為感知層、網(wǎng)絡(luò )層、應用層三層，對應的層次特征分別是感知、可靠傳遞、智能處理。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)應用的體現，可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò )層、平臺層、應用層這四層結構，結構如圖 2 所示。感知層通過(guò)傳感器技術(shù)負責數據采集和處理，利用邊緣計算處理一些區域化的計算任務(wù)，從而減輕平臺層服務(wù)器的計算壓力，提升實(shí)時(shí)性和建立統一的終端操作系統是未來(lái)感知層的發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò )層負責對感知層和平臺層之間的數據進(jìn)行傳輸，利用多種通信方式實(shí)現數據的可靠傳輸與靈活調度，提高信息的傳輸速度和流量，電力載波通信技術(shù)和 5G 技術(shù)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )層的發(fā)展方向。平臺層通過(guò)云計算技術(shù)負責數據處理和物聯(lián)管理，是實(shí)現應用的基礎，提高協(xié)同計算與實(shí)時(shí)響應能力是未來(lái)平臺層的發(fā)展方向。應用層實(shí)現電網(wǎng)的生產(chǎn)運營(yíng)、經(jīng)營(yíng)管理和相關(guān)的用能服務(wù)，如微網(wǎng)運行管理、電動(dòng)汽車(chē)的運營(yíng)管理、園區能源管理等，跨專(zhuān)業(yè)的物聯(lián)管理是未來(lái)應用層的發(fā)展方向。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設為大數據與人工智能在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用打下了基礎。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)三個(gè)方面尤其是荷側有更好的表現。目前對荷側的感知還不夠深入，從低壓側只能獲取到電量數據，若能得到更多類(lèi)型的數據，從而可以針對不同類(lèi)型的用戶(hù)用電情況進(jìn)行更精確的分析，通過(guò)對電量負荷曲線(xiàn)等規律研究，深入挖掘荷側海量數據的應用價(jià)值。首先，可以實(shí)現智能用電、智能家居應用，增加與用戶(hù)的互動(dòng)，提高用戶(hù)的生活質(zhì)量；其次，可以實(shí)現數據的商業(yè)價(jià)值，比如商家可以針對不同電量的用戶(hù)生產(chǎn)銷(xiāo)售對應的電氣設備；進(jìn)一步實(shí)現應用，實(shí)現電氣互聯(lián)到信息互聯(lián)的轉變。泛在物聯(lián)網(wǎng)目標就是從電表、用戶(hù)、電網(wǎng)的互聯(lián)變成所有電氣設備與人的互聯(lián)即萬(wàn)物互聯(lián)。目前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)仍存在感知層的傳感器數據準確性、網(wǎng)絡(luò )層數據傳輸的及時(shí)性以及大量數據接入存儲帶來(lái)的電力數據問(wèn)題，若能解決上述問(wèn)題，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將會(huì )有應用空間。
  4安科瑞為國家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設提供解決方案
 
安科瑞電氣深耕用戶(hù)側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負荷）-儲（儲能）”各個(gè)環(huán)節加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）”的生態(tài)系統，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，為國家電網(wǎng)建設“三型兩網(wǎng)”提供解決方案，使用戶(hù)在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現信息連接和交互，產(chǎn)生共享數據，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應商、用戶(hù)服務(wù)。
  安科瑞電氣近年來(lái)已經(jīng)陸續推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監管云平臺、充電樁（電動(dòng)汽車(chē)/自行車(chē)）運營(yíng)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(jīng)廣泛應用在多地國網(wǎng)公司用戶(hù)端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門(mén)、安監部門(mén)、住建部門(mén)等。
4.1.1變電所運維云平臺 AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)向云平臺推送數據。平臺可同時(shí)接入數以千計的用戶(hù)變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環(huán)境數據，包括電流電壓功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，
 
有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到指定人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。
4.1.2能源管理云平臺
Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個(gè)行業(yè)，如政府辦公建筑、工廠(chǎng)、教育建筑、醫療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過(guò)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò )采集不同區域多個(gè)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(fēng)力、儲能等新能源數據，對用能數據進(jìn)行分析，按照區域、部門(mén)、用電設備類(lèi)型進(jìn)行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數據和報表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細和制定能源績(jì)效考核。 近年來(lái)我們的環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善，這都歸功于國家層面對環(huán)保的重視和環(huán)保部門(mén)的有力監察執法。安科瑞針對環(huán)保監察的痛點(diǎn)研發(fā)了環(huán)保用電監管系統解決方案，助力環(huán)保部門(mén)堅決打贏(yíng)藍天碧水保衛戰。
Acrelcloud-3000環(huán)保用電監管平臺主要為環(huán)保監察部門(mén)和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門(mén)提供在線(xiàn)監管和執法依據，為生產(chǎn)企業(yè)提供設備運行監控和產(chǎn)污排污數據記錄。
平臺采集生產(chǎn)企業(yè)總用電量、生產(chǎn)用電和治污設備用電量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，及時(shí)給出環(huán)保設備異常運行信號或企業(yè)異常生產(chǎn)信號，實(shí)現全過(guò)程防控。前端設備采用不停電免接線(xiàn)方案采集用電數據，經(jīng)LORA無(wú)線(xiàn)上傳到環(huán)保數據網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)4G上傳平臺服務(wù)器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門(mén)通過(guò)污染防治設施用電實(shí)時(shí)監控，實(shí)現對排污企業(yè)生產(chǎn)運行無(wú)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，扭轉傳統依靠人力、經(jīng)驗進(jìn)行現場(chǎng)核查的狀態(tài)，為環(huán)保監管開(kāi)辟更加切實(shí)、有效的監管方式，形成長(cháng)效機制 據應急管理部網(wǎng)站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬(wàn)起，因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災占總數的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務(wù)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智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發(fā)生，現用電管理平臺已在九小場(chǎng)所、三合一場(chǎng)所、養老福利院、醫療場(chǎng)所、學(xué)校、金融網(wǎng)點(diǎn)等人員密集場(chǎng)所廣泛開(kāi)展。
   安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災的主要因素（線(xiàn)纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過(guò)2G/NB-IOT/4G方式采集現場(chǎng)數據，實(shí)時(shí)發(fā)現電氣線(xiàn)路和用電設備存在的隱患（如：線(xiàn)纜溫度異常、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及漏電等）并通過(guò)短信、APP推送、自動(dòng)語(yǔ)音呼叫等方式及時(shí)預警，有效防止電氣火災的發(fā)生。系統可以顯示所有監測點(diǎn)位的漏電電流等電氣參數和線(xiàn)纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實(shí)時(shí)評估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動(dòng)汽車(chē)/電瓶車(chē)充電樁運營(yíng)管理云平臺

電動(dòng)汽車(chē)現已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營(yíng)管理云平臺系統通過(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；用戶(hù)通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數據交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。
電動(dòng)自行車(chē)數量越來(lái)越多，解決了老百姓短距離出行問(wèn)題，但是和電動(dòng)自行車(chē)相關(guān)的和火災事故新聞也屢見(jiàn)不鮮，有逐年增長(cháng)的趨勢，給社會(huì )帶來(lái)了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個(gè)隱患?；陔妱?dòng)自行車(chē)火災的危害和特點(diǎn)，各級政府部門(mén)發(fā)文對電動(dòng)自行車(chē)火災的整治都放在規范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營(yíng)管理云平臺，針對電動(dòng)自行車(chē)火災治理提供充電管理、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(wèn)題，可應用于商業(yè)樓宇、小區、學(xué)校、醫院等場(chǎng)所設置的電動(dòng)自行車(chē)充電場(chǎng)所的運營(yíng)管理。  
統已經(jīng)成功在上述各場(chǎng)景得到廣泛的應用并已經(jīng)穩定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區、辦公和商鋪租戶(hù)的水電預付費管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預付費和用電管控系統。 安科瑞根據多年來(lái)的項目經(jīng)驗，結合用戶(hù)實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了各類(lèi)有線(xiàn)、區域無(wú)線(xiàn)、廣域無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著(zhù)5G建設步伐的加快，未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。
4.3邊緣計算
安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統和邊緣計算技術(shù)，現場(chǎng)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(xié)議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設置，網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)數據存儲在本地，網(wǎng)絡(luò )恢復后補傳數據，斷點(diǎn)續傳，提高數據可靠性。 4.4終端設備
針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，安科瑞陸續推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應用在不同場(chǎng)合以滿(mǎn)足不同需求，2019年全年各類(lèi)終端儀表出貨量超過(guò)185萬(wàn)臺 4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用
近兩年來(lái)，安科瑞已經(jīng)陸續參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶(hù)端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設備等產(chǎn)品，各類(lèi)用戶(hù)端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶(hù)需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。
“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿(mǎn)活力的新型能源業(yè)態(tài)。”盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無(wú)聲息的鋪開(kāi)來(lái)，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎建設的方方面面。
5結論
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電力系統的各個(gè)元素緊密地、有機地聯(lián)系起來(lái)，不斷促進(jìn)電力系統的自動(dòng)化、信息化和智能化。傳感器技術(shù)、通信技術(shù)與云/邊緣計算技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在電力系統源側、網(wǎng)側和荷側三方面的深化應用和擴大影響，推動(dòng)了電力系統實(shí)現可觀(guān)可測、可調可控。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和突破，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)具有巨大的應用空間。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，智能電網(wǎng)將會(huì )朝著(zhù)透明運行和泛在物聯(lián)的形態(tài)發(fā)展。
參考文獻
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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版
作者簡(jiǎn)介
 
陳沁雨，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明的研發(fā)與應用Email:3008034352@qq.com，手機：18702112873，座機：021-69151198