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浅谈电力物联网时代物联网技术在电力系统中的应用

更新时间:2023-05-24      浏览次数:186

胡冠楠

安科瑞电器制造有限公司 上海嘉定

   摘要:在电力系统建设中,物联网的应用不仅促进了我国电力工业的发展,而且对我国的物联网技术也起到了一定的促进作用。随着物联网技术应用于电力系统,推动了中国工业的快速发展。因此,目前,随着中国电力行业的改革,物联网技术得到了广泛的应用,不仅促进了我国电力行业的转型和发展,而且促进中国的低碳经济。

   关键词:电力系统;物联网技术;实际应用

 


引言

   目前,中国正大力发展现代化的电力体系,并大力推进智能电网的发展,电网科技具有安全、高能源利用率等诸多优势,符合中国的国情和发展战略。通过物联网技术,实现了电力系统的自动化和信息化,提高电力的利用率。

 


1、物联网系统相关技术概述

1.1.“虚拟化"技术的普遍使用

   虚拟化是一个全新的运算模型,中小企业用户能够利用该模型在任意地点使用网络连接的设备浏览应用程式,而使用流程在可大幅伸缩的数据中心,公司运算资源也能够在这里动态部署工作,并进行公司数据共享。将运算散布于公司巨大的分布式网络计算机系统上,而并非在自己的计算机系统或远程服务器设备中,因此公司在大型互联网数据中心的操作环境将和网络更接近,这就要求公司能够把运算资源迁移到实际需要的实际应用上,并按照要求使用计算机系统和数据库管理系统。电力系统出现问题不能正常工作或出现故障时,海量信息将会上传到数据中心模块,这就对计算机信息处理能力提出了高度的需求,与电力系统运营相关的硬件投资成本也是很大的。而由于虚拟化让超级计算能力通过网络随意流动变为了可能,公司和个人用户就无须再投资高昂的硬件采购成本,而只需利用网络来采购或租用计算能力。电力系统运营就能够大幅节省生产成本,这和构建资源节约型社会是能够相互照应的。

1.2.数据信息收集法

   在电力物联网体系中,对数据信息的收集是一项十分关键的基本工作,其重点是精确收集在IOTIPS中的各个节点处的分布式网络结构识读器中所收集到的数据信息,并按照服务的要求向数据处理层发送所要求的数据信息。而为了避免多种电子标记在被同一种识读器读取时出现的数据信息遗漏、数据处理错误和数据信息重叠等问题的出现,还可以采用基于事件监控系统的主动式认识器方法。而所谓主动型认识器则是指:当认识器成功连接互联网后,认识器的数据接口将自动开启,不需从服务器设备获得指令来启动终端;当识读器在读取到RFID数据信息后,以消息的形态向上级服务器发送数据信息,而服务器设备则只需等消息到达后处理数据。

 


2、物联网技术在电力系统的应用

2.1 物联网技术在输供电环节中的应用

   输供电操作环节也是动力系统供配电管理领域中的重要部分。在动力系统的输电环节中,物联网技术的运用重点主要表现在感应器的部署与使用等方面,在动力系统的供配电操作环节中,有关应用领域的研究人员能够采用在输电线路中配置智能感应器的方法,对线路的输配电情况进行实时动态监控,把线路损失、绝缘损失、特殊故常等工作状况消息,准确地反映在系统的监督中心当中。技术人员可以通过系统调度技术人员的优化工程设计,对输电网络系统的工作方案做出相应调整。另外,近几年将无人驾驶的飞机设备和物联网技术互相融合,并利用无线通信的方法,协助技术人员尽量地了解输配电环节的状况。

         5G时代背景下,物联网的通信速率和通话品质等均获得了改善,无人机在5G科技的帮助下,能够提高拍照和传送图像的数量和品质,从而提高了巡检过程的可靠性和有效性。在物联网技术的帮助下,无人机巡查工作能够避开地域和环境等各种因素的影响,从而创造一个更加安全可靠的新型巡查模式,提升了中国电力系统的输电技术水平。

2.2 在智能电网工程中的广泛运用

   物联网中,认知层面是完成“物物相联、信息交互"的关键基础,在通常情形下又可分解为认知控制层和通讯扩展层两个子方向,各自对接了智能信号识别监控、与物理实体连接等功能。从在智慧电网系统中的应用情况来看,认知监控子层面利用已安装的智能收集装置完成了对电网运行信号消息的收集,而通讯扩展子层面则利用光纤通信系统及其配套的无线传感器技术,完成了对电力监控系统和各种设备工作状况的在线、动态监控,以确保电网供电安全可靠、用户电力智能化。利用在供电施工过程中所敷设的供电光缆网络系统、载波通信网络和其他无线等技术手段,对感知层收集到的供电信号和设施数据信息予以信息转发传送,并且确保了互联网安全和信息传送过程中的可靠性,并保证了供电通信质量不受外界的各种因素影响。应用层则可包括供电基建和各类应用领域两大主要内涵,供电基建为各类应用领域建立了信息资料的调用接口,而应用领域则借助智能计算技术设计了在供电运营生产和日常监管等工作中的多个环节,采用物联网技术的用电场景作业管控、采用射频识别技术和标识编码的用电资产全寿命循环管控、在家居等智慧用电应用领域的实现等,均对智慧国家电网构建起到了很大的促进作用。

2.3 物联网技术在动力系统供电环节应用

   在5G时代作用下,新的灵活负载产生,从而在动力系统的供电循环中取得了更加明显的使用效益。通过对有关领域的调查与研究结果表明,在目前中国国内动力系统的供电循环中,灵活负载的使用很大地方便了对ADN系统开展自主管理与主动管理等活动,同时在物联网技术的协助下,智慧电表和先进测量装置等,都能够对供电装置的用电量与实际用电水平等做出评估和分析,并以此使得系统内的供电装置在实际的运行循环中,都能够处于较为平衡的状况。在5G时代背景下发展的物联网等现代信息技术,能够对电动汽车的科技发展水平以及运行特性和负载特点等方面做出分析,而根据市场电价制度以及对ADN系统运行的科学管理,就可以对汽车的充电与放电过程加以有效管理,并由此建立特殊的专业化模式,以促进汽车产业整体向前发展。

2.4 技术在电气设备检测中运用

   通过借助物联网技术开展电网设备状态检测应用,人们可以更精确了解电气设备工作情况及其相关的工作寿命,为及时发现重大隐患提供了科技保障。同常规检测一样,状态检测还可以构建对变电站和线路的全面监测统一,使全方面检测工作更为智能,同时通过对大规模传感器装置的大量投入,使设备信号收集和存储传输更具有高可靠性和高度便捷性,从而更加巩固了状态检测基础。而在此基础上,由于物联网技术的逐步完善,电力设备检测效能也稳步提高,并由此导致的人力资源消耗逐步减少,不但可以减少在常规检测时可能出现的设备故障遗漏等问题,还可以有效提高设备检测品质。

 


3、安科瑞Acrel-EIOT能源物联网平台概述

           Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台,建立统一的上下行数据标准,为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。 用户仅需购买安科瑞物联网传感器,选配网关,自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

   该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能,并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

 


4、应用场所

   本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

 


5、组网结构

 

 

6、平台功能

6.1   可定制驾驶舱

   可定制化的驾驶舱:可根据客户的行业特性,行业需求,经过培训的工程或调试人员自行绘制客户所需的驾驶舱页面。

   例如下图所示的智慧物业驾驶舱,内容有:预付费、充电桩、电梯、空调、照明等设备管理、能耗统计、收益统计、运维情况等。其中地图可以选配成BIM建筑模型,任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。

 

 

6.2   电力集抄

   电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示,以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制,对系统进行综合检测和统一管理;在数据资源管理方面,可以显示或查询供配电室内各设 备运行(包括历史和实时参数,并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印,提高工作效率,节约人力资源。

 

变压器监控

 

配电图

 

6.3   能耗分析

   能耗分析模块采用自动化、信息化技术,实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动 化、科学化管理,使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来,运用数据处理与分析技术,进行离线生产分析 与管理,实现全厂能源系统的统一调度,优化能源介质平衡、有效利用能源,提高能源质量、降低能源消耗,达到节能降耗和提 升整体能源管理水平的目的。

 

能耗概况

6.4预付费管理

1)登陆管理:管理操作员账户及权限分配,查看系统日志等功能;

2)系统配置:对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置;

3)用户管理:对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作;

4)售电管理:对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作;

5)售水管理:对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作;

6)报表中心:提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询,本系统所有的报表及记录查询,都支持excel格式导出。

 

预付费看板

 

6.5 充电桩管理

   通过物联网技术,对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控,同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能,包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。

 

充电桩看板

6.6   智能照明

   智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测,也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等,降低路灯设施的维护难度和成本,提升管理水平,并达到一定节能减挂的效果。

 

照明实时监控

6.7 安全用电

   安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器,对引发电气火灾的主要因素(导线温度、电流和剩余电流)进行不间断的数据跟踪与统计分析,并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员,指导企业实现快速时间的排查和治理,达到消除潜在电气火灾安全隐患,实现“防患于未然"的目的。

 

6.8 智慧消防

   通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析,帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。原先针对“九小场所"和危化品生产企业无法有效监控的空白,适应于所有公建和民建,实现了无人化值守智慧消防,实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"、用电管理“精细化"的实际需求。

 

智慧消防看板

 

7、系统硬件配置

 

结语:

   本文在提出“端---云"电网物联网四层架构的基础上,提出一种开放式电力物联网平台的解决方案,并完成电力物联网平台的整体架构、核心功能,以及关键技术路线的设计方案,最后对电力物联网平台的典型应用场景进行探讨。对于泛在电力物联网平台的研究和设计,以及建设“全息感知、泛在连接、开放共享"的泛在电力物联网具有重要意义。

参考文献:

[1]高崧,郭磊.电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用研究[J].电气自动化,2022,44(03):44-47.

[2]张磊,电力物联网时代物联网技术在电力系统中的应用.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05


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