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浅谈泛在电力物联网的应用及产品选型

更新时间:2023-06-19      浏览次数:200

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定

摘要:为了有效顺应数字革命和能源革命的发展,泛在电力互联网中被提出。泛和智能电网之间相互弥补,逐渐成了新时代下能源互联网的全程在线和全面感知以及全要素互联网的能源电力新形态。文章分析了泛的特点,及其在电力物联网中的应用,为相关研究提供一定参考。

关键词:电力物联网;泛;应用
0前言
目前社会对电的依赖性越来越大,同时供电优质性和可靠性以及经济性的要求也逐渐变高,电网的形态在此背景下发生了一定改变,导致供电压力慢慢变大。我国的电力市场正在不断开放,而且在这个过程中输配电的价格不断变低,其电量也在此背景下不断减速,电力业务需要面临十分强烈的市场竞争。
1电力物联网中泛的特点
1.1通信灵活,信息的融合度较高
电力系统的运行监控和运行调度要求信息快速准确实时传递,为此,要利用灵活的通信方式和有效的数据融合技术。在电力物联网中信息通过传感器进行传递前泛可以初步压缩 采集来的各种信息,以有效防治数据大量冗余,避免数据包丢失及信道拥塞等问题出现。然后在将各种信息传送到基站进行深入处理,然后则将处理后的数据传递到用户终端。对通信设备和传感来说,还可以通过多跳的方式有效实现无线通信,整个通信中主要包含很多条链路。另外,这种方式还能缩短设备之间的通信距离,在一定程度上增加网络的容错性和灵活性。 
1.2 组网快速且灵活,信息的感知全面
在传感器中,泛可以根据电力行业的具体需求对系统中的各个角落进行直接部署,有效实现全面感知。随着如今无线通信技术的不断发展和进步,无线传感设备可以进行灵活的部署,同时在此基础上通过协作组织的形式将快速组网和通信连接快速建立起来,实现电力系统周围环境的实时感知和各个关键环节的处理。这样的形式对结构复杂且涉及范围广泛的电力系统来说十分重要。比如在相对较为恶劣的海上风电场环境中部署传感器,可以有效监控风电机组,同时还可以使风电机组的故障率得到集大程度的降低,并在此基础上显著提升风电场的经济效益。
2泛在电力物联网的应用
2.1通过数据巩固服务的基础
在电力物联网中实际对泛进行建设时,首先需要对电力系统中的各种数据进行充分利用。对输电线路和变电站以及用电信息等数据进行采集,同时将能源互联网的相关理论充分利用好,并和通信图论与原理等处理方式相结合,降维和归一化以及重建处理相关数据,以此为电力系统的协调规划和优化运行打下一个坚实的基础。针对数据的采集来说,其主要是在电力系统的各个环节中布置感知装置,然后感知和监控以及测量电力设备具体的运行状况,以此提供相应数据支撑电力设备的管理。 
2.2 打造安全且经济的电网 
结合采集的数据和机器学习方法,对功率预测系统和实时监测系统进行研发,并将以核电机组和火力为重要基础调度系统建立起来。实施采集时设备的状态诊断技术和电力设备数据相互结合,设备实际运行的状态可以被有效感知,还可以在此基础上积极制定检修对策,提升设备运行的可靠性。通过和泛结合,可以有效建立智能配电管理系统,并使现场中作业的各个环节的线上化得以有效实现,另外人员的冗余还可以通过电子工作票和电子身份进行有效减少,让国网的内部工作效率得到显著提升。 
在电力物联网中,泛主要是通过荷和网以及源还有人等各个方面的参与的一种互动型网络,能源的多目标化必须得以有效实现,同时在此基础上还需让供应需求得到有效满足。另外价格和成本以及效率等方面问题还需要考虑清楚。在物联网中通过泛对数据所产生的感知,可以对其处于物联网各个节点的相互联系和特征进行有效分析,同时资源优化的问题可以使用优化模型进行有效解决,以有效满足业务和用户的多样化需求。
不但要保证运行规划安全,同时此情况下和客户之间的交流与沟通也产生了十分大的变化。在电力互联网中泛为电网搭建了能源服务平台,在企业内部,其办事效率得以显著提升,还有效实现了线上管理和线上登记以及自动检查等。另外,在配送方面,其信息的实施记录得以有效实现,并在此基础上有效提高安全性和透明度。传统的商业模式在此背景下得到了有效改变,同时还相应的出台了很多新型的政策,将服务的范围扩大很多。在此基础上给工业区和能源企业以及个人用户等提供了线上大数据管理和金融服务以及供电服务等,同时还将包含电网和政府以及用户的新型能源生态体系侯建起来。
3安科瑞为国家电网2020泛在电力物联网建设提供解决方案
安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年,逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系,在“源(电源)-网(电网)-荷(负荷)-储(储能)"各个环节加大研发投入,已经形成“云(云平台)-管(有线/无线物联)-边(边缘计算)-端(终端设备)"的生态系统,积极参与泛在电力物联网建设,为国家电网建设“三型两网"提供解决方案,使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互,产生共享数据,从而为电网、发电、供应商、用户服务。
 
3.1云平台
安科瑞电气近年来已经陆续推出变电所运维云平台、能源管理云平台、智慧安全用电云平台、环保用电监管云平台、充电桩(电动汽车/自行车)运营管理云平台、预付费管理云平台等云平台解决方案等解决方案,并已经广泛应用在多地国网公司用户端业务、环保部门、安监部门、住建部门等。
3.1.1变电所运维云平台
据统计全国高供高计的工商业用户数量达到200多万户,规模巨大,但是大部分日常的运行维护工作比较传统,普遍存在人力成本高、工作效率低、故障抢修时间长、风险预防薄弱等问题。国网公司和众多电力运维公司正在抢占这块巨大的市场,这是一个千亿级别的市场。
AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术,通过智能网关采集现场数据并存储在本地,再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据,包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息,有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到Z定人员手机上,并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环,提高运维效率,即时发现运行缺陷并做消缺处理。
3.1.2能源管理云平台
Acrelcloud-5000能耗管理云平台可适用于各个行业,如政府办公建筑、工厂、教育建筑、医疗建筑、商业综合体等,可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。
平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据,对用能数据进行分析,按照区域、部门、用电设备类型进行细分,提供同比、环比分析比较和用能数据追溯,同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表,帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。
 
 
3.1.3环保用电监管云平台
近年来我们的环境质量有了很大的改善,这都归功于国家层面对环保的重视和环保部门的有力监察执法。安科瑞针对环保监察的痛点研发了环保用电监管系统解决方案,助力环保部门坚决打赢蓝天碧水保卫战。
Acrelcloud-3000环保用电监管平台主要为环保监察部门和产污排污企业服务,为环保部门提供在线监管和执法依据,为生产企业提供设备运行监控和产污排污数据记录。
平台采集生产企业总用电量、生产用电和治污设备用电量,进行关联分析,及时给出环保设备异常运行信号或企业异常生产信号,实现全过程防控。前端设备采用不停电免接线方案采集用电数据,经LORA无线上传到环保数据网关,再通过4G上传平台服务器或县、市、省级环保平台。各地环保部门通过污染防治设施用电实时监控,实现对排污企业生产运行W死角、全流程监控,达到变人防为信息化技防,从事后处罚到介入式执法,能够扭转传统依靠人力、经验进行现场核查的状态,为环保监管开辟更加切实、有效的监管方式,形成长效机制。
 
3.1.4智慧安全用电云平台
据应急管理部网站数据,2016~2018年期间因为电气原因导致的火灾占总数的30%~34%左右,其中2018年全国共接报火灾23.7万起,因违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的34.6%,较大和重大火灾事故中,电气火灾的比例更高。国务院、公安部消防局以及各省市自治区直辖市纷纷出台文件推广使用安全用电、智慧用电,从源头上预防电气火灾的发生,现安全用电管理平台已在九小场所、三合一场所、养老福利院、医疗场所、学校、金融网点等人员密集场所广泛开展。
安科瑞Acrelcloud-6000安全用电管理云平台对电气引发火灾的主要因素(线缆温度、漏电电流、负荷电流、电压)进行不间断的数据跟踪与统计分析,通过2G/NB-IOT/4G方式采集现场数据,实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患(如:线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电等)并通过短信、APP推送、自动语音呼叫等方式及时预警,有效防止电气火灾的发生。系统可以显示所有监测点位的漏电电流等电气参数和线缆温度,并支持巡检记录和派单操作,提供安全隐患分析报告,实时评估企业用电安全状态。
3.1.5电动汽车/电瓶车充电桩运营管理云平台
电动汽车现已成为广泛使用的绿色能源交通工具,Acrelcloud-9000充电桩运营管理云平台系统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;而用户通过微信小程序扫描二维码,进行支付后,系统发起充电请求,控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网,配合加密技术和秘钥分发技术,基于TCP/IP的数据交互协议,与云端进行直连。
电动自行车数量越来越多,解决了老百姓短距离出行问题,但是和电动自行车相关的安全和火灾事故新闻也屡见不鲜,有逐年增长的趋势,给社会带来了很大的损失,成为人民生命和财产安全的一个隐患。基于电动自行车火灾的危害和特点,各级政府部门发文对电动自行车火灾的整治重点都放在规范停放和充电行为上。安科瑞Acrelcloud-9500充电桩运营管理云平台,针对电动自行车火灾治理提供充电安全管理、资产管理和交易管理的一揽子解决方案,解决充电难、管理难和收费难的问题,可应用于商业楼宇、小区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。
 
3.1.6物业小区预付费管理云平台
安科瑞远程预付费系统可以针对各商业综合体、小区、写字楼、办公楼、酒店式公寓等物业,学校、工厂宿舍的后勤管理部门以及连锁超市、大型物业分布式财务操作,在线支付,总部财务扎口等。目前Acrelcloud-3000预付费管理系统已经成功在上述各场景得到广泛的应用并已经稳定运行多年,适用于物业公司对小区、办公和商铺租户的水电预付费管理,或者学校对学生宿舍的用电预付费和用电安全管控系统。
 
3.2有线/无线物联
安科瑞根据多年来的项目经验,结合用户实际需求,开发了各类有线、区域无线、广域无线通讯产品,包括网关和终端设备。支持RS485、以太网、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多种通讯方式,随着5G建设步伐的加快,未来将会有越来越多的通讯方式融入产品,服务于泛在电力物联网建设。
3.3边缘计算
安科瑞针对物联网应用开发了多款智能网关,采用嵌入式系统和边缘计算技术,现场采集和存储终端设备数据,并根据云平台的需要,采用不同的协议和云平台对接。所有数据采集、计算、异常报警触发逻辑均在网关就地设置,网络故障时数据存储在本地,网络恢复后补传数据,断点续传,提高数据可靠性。
 
3.4终端设备
针对泛在电力物联网的建设,安科瑞陆续推出多款物联网仪表,应用在不同场合以满足不同需求,2019年全年各类终端仪表出货量超过185万台。
 
 
3.5安科瑞产品在泛在电力物联网的应用
近两年来,安科瑞已经陆续参与江苏省部分县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设,提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品,各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套,并且根据用户需求不断完善产品功能,这些项目就是未来泛在电力物联网的一部分。
“能源互联网的春天到了,因其所能,它必将成为充满活力的新型能源业态。"尽管针对泛在电力物联网还有一些不同的声音,但是泛在电力物联网已经悄无声息的铺开来,融入能源互联网基础建设的方方面面。
4结论
在电力物联网中泛在信息分析处理和商业模式变化以及信息安全方面还有很多需要克服的难关及问题。但是目前我国出台了很多扶持政策,同时相关专家也展开了探索,并在此过程中形成了一种可以进行初步支撑的建设信息通信的理论体系。在未来还可以加强和社会中的合作,并通过技术研究和理论创新以及模式的改革让先于世界的能源互联网建设目标得以有效实现。
 
参考文献
[1] 杨琪琪.泛在电力物联网中的应用探讨
[2] 张亚健,杨挺,孟广雨.泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望[J]. 电力建设 ,2019,40(6):1-12.
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
 


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