淺談泛在電力物聯網在電力配電網中的應用

　更新時間：2024-07-24　點擊量：608

安科瑞耿敏花

　　摘要：建設泛在物聯網的真正含義是為智能電網與能源互聯網提供便利，同時也是配電網的核心內容，為電網彈性可靠平穩運行提供保障，更好的接收異質能源，為用戶提供精細化電能服務。配電網是電力系統貫穿產端的核心步驟，利用泛在電力物聯網技術加強深度感知力和精細操控力，轉變配電網運行模式，從之前的“源荷"單向供能到如今的“源荷"雙向供能靠近，從而實現配電網資源共享的目的。

　　關鍵詞：泛在物聯網，配電網，應用

　　1、泛在電力物聯網體系結構和性能

　　1.1感知層

　　泛在電力物聯網的底端為感知層，其主要作用是選擇不同種類的傳感器植入設備中，從而達到感知的效果。感知層包含的設施有電壓電流互感器、電能表、集中器、智能電器等，利用泛在感知所收集的不同數據來操控決策單元，可以更好的了解電網的運行情況。當電網面臨不同能源時，例如隨機負荷投切、間歇性新能源并網以及電動汽車時空集群效應，可以具體控制系統狀態，快速找到故障問題，減輕電網運行風險，提高運行安全性。另一方面，合理的調節電網拓撲，及時掌控電源，完善用戶用電模式，增強電網高比例分布式技能和新負荷采納技能，提高電網在解決突發事件的順利性。

　　1.2網絡層

　　網絡層在泛在電力物聯網中占據重要位置，其功效是針對不同種類業務來明確通信服務質量和安全信息交互渠道。依照安全級別和數據種類加以區分，網絡層主要分為兩部分：內部專網與互聯外網。詳細通信手段是按照實際情況、輸送間距、經濟成本進行選定，涉及近距離無線傳輸、有線傳輸、傳統互聯網、移動空中網等。其中電力通信系統的特殊通信手段是電力線載波和230MHz無線通信，5G技術是泛在電力物聯網新的通信手段。

　　1.3平臺層

　　平臺層所掌握的數據量非常多，例如用戶側用能數據、電網運行數據、其他能源系統數據，進而合并保存和管制這些資源。平臺層的功效是處理傳統能源在生產過程中遺留的信息碎片保存問題，粉碎了信息孤島情況，一同享用這些信息。利用建造數據中心和云平臺的方法，平臺層很快實現采集和革新了大量數據從而完成輸送。針對大數據保存和技術分析而言，將不同種類的數據資源傳輸至高級應用區，從而完成電力系統的轉型任務。

　　1.4應用層

　　應用層是泛在電力物理網的首層，實現樞紐型、共享型、平臺型的革新任務。主要功效有，對電網運行數據和用戶側用能大數據而言，組建不同類型的應用平臺，為用戶用能業務、綜合能源系統運營業務、電網運營業務提供服務，從而達成電網、用戶、其他能源系統的感知互動目標。

　　2、泛在電力物聯網核心技術

　　泛在電力物聯所涉及到的技術類型非常多，常見的有感知技術、通信技術、信息處理技術、決策控制技術等。配電網是方便電網和用戶溝通的重要渠道，對于電力系統個別樞紐來講其面向社會服務的特點相對明顯。

　　2.1感知層技術

　　完成電力系統精細化調節和控制的基礎條件是對海量智能終端實施監控和管制，促使泛在電力物聯網覆蓋電力系統。相較于輸電網而言，配電網從拓撲構造到電力設備都非常繁瑣，例如分布式能源居多，配網監視對象多種多樣，終端數量和監控數據雜亂。所以針對配用電雙方來講，為了減少成本，抬高收益，實現互聯共享，后期傳感設備應向著高度集成化目標前進。

　　2.2網絡層技術

　　堅實、牢靠的通信渠道是確保泛在電力物聯網具體感知大數據聚集、操控指示精準下達的重要樞紐。面對大范圍城市群體和區域城鎮，配電網計劃場景越發復雜，以往的“點對點"有線通信手段因為布線資金多、實際工程近況繁瑣，在應用期間有一些缺陷，無線自組織網絡的損耗低、安頓靈巧、網絡抗毀性能高，所以“有線+無線"互補模式加快了網絡層通信速度。除此之外，為了避免受到網絡襲擊的影響，還需加強泛在電力物聯網的安全性能。

　　2.3平臺層技術

　　電網狀況信息、用戶側用能信息、個別關聯數據為配電自動化運維、個性化用能舉薦、全景狀態感知等應用提供依據。形式多樣化、信息較為繁瑣、數據偏多、隱蔽信息的價值性高是此類數據明顯的特點。另外，唯有整合、管理、采集數據，才可收獲大量數據并且充分展現其內在價值。

　　2.4應用層技術

　　隨著間歇性分布式能源、電動汽車負荷的推行在某種程度上使配用電系統問題加重，比如諧波注入、頻率/電壓波動和潮流雙向流動等。以往電網因為感知信息不完整致使自動化水平偏低，在治理方面通常選擇增加備用容量等方法，使彈性承載力低、新能源利用率差、投入資金較多等。隨著應用層技術的引入，將感知電網運營情況，完成精細化調控等工作。

　　3、泛在物聯網在電力配電網的應用

　　3.1在線監視與風險評價

　　目前，配電決策環節的信息化方法與技術支持不太完善和健全，電力實施時常多發損壞和檢修情況。由于間歇性能源和新型負荷處于持續上漲狀態，在配電網供電安全性和質量方面的要求更加嚴格。泛在電力物聯網技術的使用和推廣，可以讓怕配電系統隨時知曉電力設備運營情況，針對運行風險做出評價和估計，減少故障發生率。

　　首先，在線監測方法。依附完整的通信系統，打破以往只能利用人工直接對故障種類加以判斷的場景，如今可以利用多樣化手段進行辨認。比如，紅外熱成像技術在線監視配電網設備溫度，加快維修人員的搜尋速度和檢修程度，減少設備故障率和停電次數。

　　其次，安全風險評價。歸納分析與整理歷屆配電網的運行數據，在通過機器學習法和人工智能法來監測評估配電網運行狀態，盡快找到系統問題，增強供電平穩性。比如，結合配電網以往的運行數據，推出關聯準則的聚類區分法，按照現階段數據估測情況，針對智能配電網全景風險加以掌控與自愈。

　　3.2配電系統合理規劃及綜合能源平穩運行

　　首先，對于配電系統來講，電網和用戶的差距越發籠統，不管可再生能源和電動汽車造成的問題，配電通信系統牢固性依舊是配電系統要解決的重點問題。

　　其次，電力、交通、燃氣都是獨自存在的，各自有各自的運行方案，并且和住戶的關系十分密切。配電網是地區能源系統的中心和橋梁，肩負水、電、氣的使用。

　　3.3用戶個性化用能服務

　　供電是以往配電系統的主要目的，住戶只視為受電端被迫加入配電運營行列。盡管現階段推行了分時電價機制來激勵電力住戶降低負荷高峰，填補負荷低谷，完善用電形式。但就目前情況來說，住戶參與積極性不高，需要結合當地或用電戶實際情況進行解決。泛在電力物聯網的應用，物聯網終端與網絡進入到用戶側，電力住戶角色出現明顯轉變：首先，配備屋頂光伏電站和小型風機，部分住戶的電動汽車配備V2G功效，從演變成電能供應方。從廣義上來說，用戶側熱水器、室內空氣都能被看做蓄能設備與配電網同時運行。其次，電力住戶智能終端，比如空調、熱水器、電動汽車均涉及用電行為消息，用戶成為信息供應方。

　　4、安科瑞Acrel-EIOT能源物聯網平臺概述

　　Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

　　該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、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、多終端數據訪問。

　　5、應用場所

　　本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

　　6、組網結構

　　7、平臺功能

　　7.1 可定制駕駛艙

　　可定制化的駕駛艙：可根據客戶的行業特性，行業需求，經過培訓的工程或調試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁面。

　　例如下圖所示的智慧物業駕駛艙，內容有：預付費、充電樁、電梯、空調、照明等設備管理、能耗統計、收益統計、運維情況等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。

　　7.2 電力集抄

　　電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

　　7.3 能耗分析

　　能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。