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摘要:近幾年,在我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下,我國電力行業(yè)也處于快速發(fā)展的時期,電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷擴大。在發(fā)電機容量不斷增加、分布式新能源出現(xiàn)后,電網(wǎng)連接的主體已經(jīng)成為能源革命的重要部分,能源輸送和轉(zhuǎn)換利用的重要樞紐正朝著數(shù)字化、智能化的方向不斷發(fā)展。而基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)作為現(xiàn)階段較為先進的技術(shù)類型,對于電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)具有一定意義。文章基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng),分析了配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),探究了配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞:泛在電力物聯(lián)網(wǎng);配電系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)
0引言
在我國國家電網(wǎng)的倡導(dǎo)下,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念隨之出現(xiàn),其主要是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)當中,對其進行實時監(jiān)督和智能控制等,使電網(wǎng)運行的效率和控制質(zhì)量能夠得到大幅提升。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)和人工智能技術(shù)等新型技術(shù),不僅可以實現(xiàn)資源信息的整合與分析,還可以使電力企業(yè)的生產(chǎn)模式、運營模式和業(yè)務(wù)模式等實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展,進而促進電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。
1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述
1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的含義
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是指將電力用戶、發(fā)電企業(yè)和供應(yīng)商三方進行連接,并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的一種服務(wù)模式,也就是將配電網(wǎng)作為核心,借助建立信息化數(shù)據(jù)共享平臺的方式,實現(xiàn)信息的傳遞與交流,進而使電力市場的價值能夠得到大程度的發(fā)揮。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)著重結(jié)合配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的“能量流"“信息流"“業(yè)務(wù)流"等,能夠使用戶了解與掌握電網(wǎng)信息,在對電力企業(yè)配電網(wǎng)合理安排的同時還能夠使配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性得到提升。
1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的體系組成
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層4個層次組成,不同層次具有不同的定位和功能,如圖1所示。
(1)感知層。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系當中,感知層主要起到“神經(jīng)末梢"的作用,能夠借助不同類型的傳感器深入設(shè)備內(nèi)部,對其進行感知。在感知層當中主要包含電力電流互感器和電能表等多種終端設(shè)備,不但能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和風(fēng)險評估,還能夠在配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時時間發(fā)出警報信號,并且對故障問題進行管理和控制,盡可能降低突發(fā)故障問題對配電系統(tǒng)運行產(chǎn)生的負面影響,進而保證配電系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。
(2)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是保障泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)通信服務(wù)質(zhì)量,通常分為內(nèi)部專網(wǎng)和互聯(lián)專網(wǎng),并且因為不同系統(tǒng)在使用條件和經(jīng)濟成本等方面存在一定的差異,能夠滿足其條件的通信方式也有所不同。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的主要通信方式可以分為4種:移動空中網(wǎng)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、近距離有線傳輸和近距離無線傳輸。移動空中網(wǎng)主要是以5G、230MHz等為主,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)主要是以Wi-Fi、以太網(wǎng)絡(luò)等為主,近距離有線傳輸主要是以電線、USB和有線開關(guān)量等為主,近距離無線傳輸主要是以電力線載波通信和藍牙等為主。
(3)平臺層。平臺層能夠借助大數(shù)據(jù)存儲和分析技術(shù),實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互與融合,能夠很好地處理傳統(tǒng)模式中信息存儲碎片化的問題,不但能夠從本質(zhì)上對信息“孤島問題"進行解決,還能夠利用線上信息平臺和云數(shù)據(jù)中心等方式,對配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)進行收集、整理與分析,實現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模式的更新與優(yōu)化,實現(xiàn)電力信息數(shù)據(jù)的共享。
(4)應(yīng)用層。應(yīng)用層主要包含對內(nèi)業(yè)務(wù)和對外業(yè)務(wù)2個方面,具體包括用戶用能業(yè)務(wù)、電網(wǎng)運營業(yè)務(wù)、綜合能源系統(tǒng)運營等豐富的業(yè)務(wù)類型,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層主要是使用戶能夠與智能配電系統(tǒng)產(chǎn)生互動,解決用戶需求。
2配電系統(tǒng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
2.1感知層關(guān)鍵技術(shù)
要想對電力系統(tǒng)進行精細化管理和控制,對電力系統(tǒng)中的各類終端設(shè)備進行實時監(jiān)控與管理十分重要。由于配電網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)和設(shè)備類型越來越豐富,所需要監(jiān)測和控制的設(shè)備數(shù)量較多,其所需處理的數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出復(fù)雜性的特點。所以,對于配電系統(tǒng)和用電人員來說,想要使雙方共同降低成本、提升效率、實現(xiàn)電力信息的貢獻,就需要泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的傳感設(shè)備更加先進與科學(xué),借助感知層性能的提升使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠得到發(fā)展。
(1)新型電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)。要想使目前的配電系統(tǒng)朝著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展,相關(guān)部門應(yīng)當將先進設(shè)備的研發(fā)作為主要的工作內(nèi)容,且在設(shè)備研發(fā)的過程中將電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢考慮其中,對設(shè)備的尺寸、布設(shè)環(huán)境、電磁兼容等問題進行思考,研發(fā)出先進的電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,并將其投入使用。
(2)底層傳感器部署技術(shù)。在配電系統(tǒng)運行的過程中,由于運行場景相對較復(fù)雜,只有對底層大量設(shè)備實現(xiàn)全覆蓋,才能夠保證設(shè)備實時監(jiān)控的效果,進而實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統(tǒng)運行狀況的感知,并且對其進行智能化控制。所以,對底層傳感器的部署已經(jīng)成為眾多專家和學(xué)者研究的重點,例如在對分布式風(fēng)電狀態(tài)進行監(jiān)測時,可以利用空間正四面體的模式完成傳感器的部署。
2.2網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統(tǒng)運行狀況進行感知和控制的前提是需要具有一個可靠、穩(wěn)定的通信通道,這樣才能夠確保數(shù)據(jù)的及時接收和指令的準確傳達。然而,隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和部署也變得愈加復(fù)雜,如果依然借助傳統(tǒng)有線通信的方式進行通信,不但會因線路布設(shè)困難對其正常使用產(chǎn)生影響,還會增加通信的成本。近年來,隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,電力物聯(lián)網(wǎng)具有能耗低、部署便利、抗損毀性強等優(yōu)勢。而在日后的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中,有線通信與無線通信相結(jié)合的模式已經(jīng)成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層發(fā)展的主要方向,不但能夠?qū)崿F(xiàn)通信的穩(wěn)定性和可靠性,還能夠避免遭受惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊,確保通信的安全性。
2.3平臺層關(guān)鍵技術(shù)
為了使用戶獲取到電力系統(tǒng)相關(guān)信息和數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享、對電網(wǎng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行獲取和分析、對用戶側(cè)用能數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)做出決策的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。而在社會不斷發(fā)展的背景下,數(shù)據(jù)獲取的范圍愈加廣泛,數(shù)據(jù)格式較為多樣,數(shù)據(jù)數(shù)量也相對較多,其中無用的信息數(shù)量也較多,所以,對配電系統(tǒng)中的信息進行分類、篩選與整合,將有用的信息進行整理和分析,并將其共享給用戶,才能夠大程度上發(fā)揮泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺層的作用和價值。
(1)數(shù)據(jù)融合技術(shù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在對數(shù)據(jù)進行監(jiān)測與感知時,會出現(xiàn)很多無實際用途的數(shù)據(jù),導(dǎo)致其感知到的整體數(shù)據(jù)量偏多,而采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以對數(shù)據(jù)的冗余度進行降低,精簡數(shù)據(jù)信息,使數(shù)據(jù)分析量也能夠有所減少。而數(shù)據(jù)融合技術(shù)主要可以分為三個級別,分別為數(shù)據(jù)級、特征級以及決策級。
(2)大數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù)。由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)數(shù)量較多,傳統(tǒng)的存儲管理方式往往存在數(shù)據(jù)重復(fù)率高、利用率低等問題。所以,面對這一情況,可以采用大數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù),不但能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的科學(xué)管理,還能夠盡可能降低數(shù)據(jù)的重復(fù)率,提升數(shù)據(jù)的利用率。
(3)大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中,采用大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)能夠大程度上對數(shù)據(jù)進行深度的挖掘與分析,將其中的深刻內(nèi)涵提取,不但有助于提升數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值,將有效信息與用戶進行共享,還能夠為決策提供數(shù)據(jù)支持,維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
2.4應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)
由于傳統(tǒng)電網(wǎng)存在信息化程度低、數(shù)據(jù)感知不全等方面的問題,導(dǎo)致其往往會存在一系列問題,影響著應(yīng)用層的發(fā)展。而在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中,為了能夠?qū)ΜF(xiàn)存問題進行處理和解決,可以采用態(tài)勢感知技術(shù),通過對電網(wǎng)的態(tài)勢進行感知和察覺,并對其運行中的風(fēng)險進行識別、預(yù)測、評估等,再采用主動優(yōu)化運行技術(shù)對其存在的風(fēng)險問題進行優(yōu)化與處理,可使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠保持在一個穩(wěn)定運行的狀態(tài)。
3配電系統(tǒng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用價值
3.1保障配電系統(tǒng)安全運行
現(xiàn)階段,我國電網(wǎng)在運行的過程中往往會出現(xiàn)一系列的問題,影響著電力行業(yè)的發(fā)展,而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)借助關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢,不但能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行狀態(tài)進行監(jiān)測與控制,還能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的自我診斷,對于配電系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行起到較為重要的作用。
3.2提高清潔能源占比
在目前配電系統(tǒng)的運行當中,清潔能源利用率較低,造成清潔能源浪費的情況。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能夠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等,對清潔能源的發(fā)電情況進行預(yù)測,并對清潔能源實現(xiàn)靈活的存儲和應(yīng)用,以多能源互補的方式,提高清潔能源在電網(wǎng)運行中的占比,提升清潔能源的利用率[9]。
3.3加快建設(shè)智慧能源服務(wù)平臺
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用有助于智慧能源服務(wù)平臺的建設(shè)。電力企業(yè)可以通過商業(yè)化的模式鼓勵人們增強對電力資源的需求,并采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)金融技術(shù)等將眾多新型產(chǎn)業(yè)或是企業(yè)納入自身的服務(wù)范圍之內(nèi),不但可以為用戶提供好的服務(wù),還能夠加強電網(wǎng)與企業(yè)、政府的合作,使電力行業(yè)得到發(fā)展。
3.4實現(xiàn)電網(wǎng)資產(chǎn)管理
過去通常以人力或是電子設(shè)備的方式對配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進行巡檢,而在電氣設(shè)備不斷增加、巡檢任務(wù)不斷增強的背景下,依靠傳統(tǒng)的巡檢方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段巡檢的要求。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以利用實物ID數(shù)據(jù)技術(shù),對電氣設(shè)備資產(chǎn)進行智能化管理,并對其進行評估,極大程度上提升了電網(wǎng)資產(chǎn)管理的準確性與高效性。
4 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺
(1)概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準,為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器,選配網(wǎng)關(guān),自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能,并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
(2)應(yīng)用場所
本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。
(3)平臺結(jié)構(gòu)
(4)平臺功能
電力集抄
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。
變壓器監(jiān)控
配電圖
能耗分析
能耗分析模塊采用自動化、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。
能耗概況
預(yù)付費管理
1)登陸管理:管理操作員賬戶及權(quán)限分配,查看系統(tǒng)日志等功能;
2)系統(tǒng)配置:對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置;
3)用戶管理:對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作;
4)售電管理:對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作;
5)售水管理:對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作;
6)報表:提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢,本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢,都支持excel格式導(dǎo)出。
預(yù)付費看板
充電樁管理
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能,包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測,也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等,降低路燈設(shè)施的維護難度和成本,提升管理水平,并達到一定節(jié)能減掛的效果。
監(jiān)控頁面
安全用電
安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣,對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素(導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流)進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析,并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員,指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)時間的排查和治理,達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患,實現(xiàn)“防患于未然"的目的。
智慧消防
通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。原先針對“九小場所"和?;飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白,適應(yīng)于所有公建和民建,實現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。
(5)系統(tǒng)硬件配置
5結(jié)論
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行智能電網(wǎng)的建設(shè),不但可以確保配電系統(tǒng)運行的安全,提升清潔能源的利用率,還能夠?qū)崿F(xiàn)智慧能源平臺的建設(shè),提供綜合化的服務(wù),使泛在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的價值能夠充分發(fā)揮,對于電力行業(yè)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。
參考文獻
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