促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行 -- 淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃與發(fā)展

　　0、引言

　　隨著能源革命的不斷推進(jìn)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)運而生。所謂的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，就是在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，通過對自動化智能技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化高duan技術(shù)的合理應(yīng)用，構(gòu)建由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層四大主要部分構(gòu)成的電力智慧服務(wù)系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的有效構(gòu)建，能夠進(jìn)一步促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，同時也可有利于促進(jìn)電力系統(tǒng)管理與服務(wù)的優(yōu)化。探索大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)等泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用，對智慧電網(wǎng)發(fā)展來說具有重要意義。

　　1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡述

　　1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的定義

　　泛在物聯(lián)網(wǎng)是不受到空間限制的針對人與物之間進(jìn)行有效交互的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是將電力企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)及用戶供應(yīng)商所包含的各類設(shè)備進(jìn)行人與物的有效交互的現(xiàn)實技術(shù)。通過這個技術(shù)能夠有效地集合資源并且將其轉(zhuǎn)換為能源生態(tài)體系，將該體系中所包含的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和匯總，再利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對這些信息進(jìn)行處理和篩選，實現(xiàn)多功能共享平臺的搭建工作，使得與電力相關(guān)的生態(tài)發(fā)展模式進(jìn)入良性循環(huán)，幫助企業(yè)創(chuàng)造更多的社會價值，同時促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展。

　　1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點

　　泛在電力物聯(lián)網(wǎng)除去其自身所攜帶的泛在化特征之外，還具備較好的智能化以及共享化特點，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建立相應(yīng)的平臺使其具備了平臺化特征。依據(jù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)特征能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛的網(wǎng)絡(luò)融合，這些網(wǎng)絡(luò)除了電力網(wǎng)絡(luò)之外，還對光纖網(wǎng)絡(luò)以及移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有效的整合，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智能化特點能夠在企業(yè)消費終端移動設(shè)備中進(jìn)行展現(xiàn)。隨著移動設(shè)備中所包含的芯片功能不斷提升，大量的終端設(shè)備具備了較好的數(shù)據(jù)處理性能和即時響應(yīng)特點，這些具體的特征使得電力物聯(lián)網(wǎng)逐漸實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化接口，使得整體的工作效率得到了有效的提升，同時通過對這些數(shù)據(jù)的有效分享使得整個能源生態(tài)體系都能夠受益。除此之外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與大機組、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效融合所產(chǎn)生的電力系統(tǒng)相比較，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具備了較好的能源可再生能力，同時這一代網(wǎng)絡(luò)的安全性能得到了有效的提升電力系統(tǒng)的框架下進(jìn)行能源系統(tǒng)配置靈活性更高，同時促進(jìn)了終端能源的利用效率。隨著電網(wǎng)的覆蓋范圍逐漸擴大，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對信息能源以及電力等3種要素的有效整合，這種覆蓋范圍逐漸將城市與鄉(xiāng)村進(jìn)行了全面覆蓋，對于用電需求的響應(yīng)速度得到了較大程度的提高。電網(wǎng)對于我國的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源消費轉(zhuǎn)型起到了非常重要的促進(jìn)作用。

　　2、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)

　　2.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)

　　泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠依據(jù)不同的空間環(huán)境來應(yīng)用不同類型的科學(xué)技術(shù)。例如在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中使用人工智能以及大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠使得電力物聯(lián)網(wǎng)的不同流程和環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效的互通。同時這一代互聯(lián)網(wǎng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中其傳輸效率也高于傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)，使得在針對電力網(wǎng)絡(luò)所開展的管理中實現(xiàn)了更加和透明化的管理方式。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⒉煌臻g的服務(wù)資源進(jìn)行有效的整合，將互聯(lián)網(wǎng)和電力服務(wù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深度融合，使得能源環(huán)節(jié)所涉及的各類設(shè)備都能夠具備感知能力，終將能源生態(tài)系統(tǒng)中的所有要素都進(jìn)行必要的連接和整合。

　　2.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)組成

　　泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本組成架構(gòu)包含感知層、平臺層和網(wǎng)絡(luò)層。平臺層的主要功能是對數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理活動，通過該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效采集和使用。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能則是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將電力系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有效的融合。感知層則通過終端智能化設(shè)備以及計算機技術(shù)使得電力系統(tǒng)中的不同環(huán)節(jié)都能夠?qū)崿F(xiàn)有效的互通。

　　3、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

　　3.1大數(shù)據(jù)技術(shù)

　　大數(shù)據(jù)技術(shù)在泛在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢在于其能夠有效地處理海量數(shù)據(jù)。在電力系統(tǒng)運行的過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘工具所無法進(jìn)行有效利用的數(shù)據(jù)量。利用大數(shù)據(jù)來對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和挖掘使得電力企業(yè)能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)中所包含的所有數(shù)據(jù)來開展分析流程。通過分析結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)電力數(shù)據(jù)的對比分析能力以及電能運行過程中的系統(tǒng)監(jiān)測。通過這些系統(tǒng)建立相應(yīng)的預(yù)警機制使得電力網(wǎng)絡(luò)在運行過程中有效地控制了安全風(fēng)險，對于電力設(shè)備的正常運行起到了非常重要的促進(jìn)作用。

　　3.2云計算技術(shù)

　　通過云計算技術(shù)同樣能夠使得電力系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)得到快速的分析，這是傳統(tǒng)的服務(wù)器所無法提供的計算能力。同時云計算具備較好的可定制性和擴展性，這使得其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用過程更加靈活。云計算能夠作為平臺將其他的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行有效的融合，使得電力設(shè)備更加智能化。因為云平臺具備出眾的計算能力，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中具備較高的效率，使得電力企業(yè)在應(yīng)用云計算的過程中，通過不同的算法開展潮流計算，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的能源分配進(jìn)行科學(xué)的調(diào)度，同時降低了電力系統(tǒng)的安全隱患。

　　3.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在其核心定義中包含了眾多的功能，其中在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還創(chuàng)造出了監(jiān)管以及識別的相關(guān)功能，通過對電網(wǎng)中的各類設(shè)備制定相應(yīng)的協(xié)議以及在傳感設(shè)備的輔助下實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的智能化水平提升。因為在電力系統(tǒng)中應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得人與設(shè)備之間產(chǎn)生了交互能力，這對于電網(wǎng)的感知能力和智能化水平提升起到了非常重要的促進(jìn)作用。

　　3.45G技術(shù)的應(yīng)用實踐

　　隨著5G時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這種高速網(wǎng)絡(luò)的幫助下實現(xiàn)了更加快速的信息交互能力。除了具備較高的傳輸效率之外，5G技術(shù)還能夠使得設(shè)備通信獲得更快的響應(yīng)速度以及容量更大的存儲能力。通過利用音頻切片網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更有效地降低通信過程中所產(chǎn)生的延時問題，這使得電力系統(tǒng)包含著的設(shè)備實現(xiàn)自動化控制提供了良好的基礎(chǔ)。比如在進(jìn)行語音切片技術(shù)的應(yīng)用過程中，可以通過該技術(shù)對通信的調(diào)度能力和應(yīng)急能力給予有效的提升。隨著5G普及的逐漸加速，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的信息交互速度越來越快，通過對不同信息技術(shù)的有效關(guān)聯(lián)，使得設(shè)備的智能化水平得到了有效的提升。同時使得設(shè)備具備了分析能力，這對于智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持，并在此基礎(chǔ)上還實現(xiàn)了新型的商業(yè)形態(tài)和模式，為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)環(huán)境。

　　3.5區(qū)塊鏈技術(shù)

　　在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的眾多技術(shù)應(yīng)用中，區(qū)塊鏈技術(shù)是一種新型的技術(shù)，該技術(shù)融入了信息傳輸以及加密算法等相關(guān)功能。同時，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中，區(qū)塊鏈所包含的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)提供了強大的計算能力，實現(xiàn)了分布式存儲，使其在整合網(wǎng)絡(luò)的過程中也實現(xiàn)了較好的單元核算屬性。用這種技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)信息進(jìn)行加密，在信息加密的過程中因其自身的特殊性使得無法對加密內(nèi)容進(jìn)行查看或破解對于信息安全起到了良好的幫助作用。在電力系統(tǒng)中使用區(qū)塊鏈技術(shù)，能夠使得企業(yè)數(shù)據(jù)安全得到有效保障，特別是針對電力交易平臺，能夠在保證交易的同時，實現(xiàn)信息交互的安全，同時有效地降低了在安全領(lǐng)域所進(jìn)行的成本投入。

　　3.6人工智能技術(shù)

　　電力系統(tǒng)中所使用的人工智能技術(shù)包含了眾多科學(xué)技術(shù)以及基礎(chǔ)學(xué)科，其核心目的是通過將人類智慧結(jié)晶所包含的各種能力進(jìn)行有效的整合，使得設(shè)備具備人類的思考方式。人工智能具備自我學(xué)習(xí)能力，其智能化水平在提升的過程中對應(yīng)的學(xué)習(xí)能力也在不斷的提升。通過不斷完善自身的學(xué)習(xí)能力，使得其認(rèn)知水平得到有效的提高。人工智能的大特點是能夠在單一設(shè)備上實現(xiàn)不同領(lǐng)域的學(xué)習(xí)過程，隨著這種學(xué)習(xí)能力的不斷提升使得計算機平臺或機器人的智能化水平得到了的提升。利用人工智能對電力系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠在較短的周期內(nèi)對電網(wǎng)中所存在的隱患以及問題及時發(fā)現(xiàn)，同時做出相應(yīng)的改善。這使得電力能源能夠在人工智能的幫助下實現(xiàn)更加可靠的分配能力。因為具備多學(xué)科的性質(zhì)使得人工智能設(shè)備能夠依據(jù)電力生產(chǎn)過程中所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)和地理數(shù)據(jù)來構(gòu)建完善的決策系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)可能會受到影響或發(fā)生故障之前便發(fā)出相關(guān)預(yù)警，有效地降低了故障對電力系統(tǒng)造成了影響。同時利用社會學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)以及心理學(xué)來對電能系統(tǒng)用戶的電力使用行為進(jìn)行分析，有效地提升電力企業(yè)的運營能力，降低能源的消耗水平。

　　3.7其他技術(shù)

　　除了上述主要技術(shù)之外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還包含了感知學(xué)習(xí)信息交互及邊緣計算等相關(guān)技術(shù)，利用電力設(shè)備中所包含的傳感裝置所收集的數(shù)據(jù)，來對電力系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行監(jiān)控和分析，利用終端安全技術(shù)來保障物聯(lián)網(wǎng)在通信的過程中不會受到干擾以及破壞，保證了數(shù)據(jù)聯(lián)通和交互過程中的信息安全。通過利用這些技術(shù)不斷地整合，使得電力系統(tǒng)的智能水平、交互能力以及數(shù)據(jù)處理能力得到有效的提升，這對于能源生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)以及信息安全建設(shè)起著非常重要的促進(jìn)作用。通過加強電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的感知能力以及控制水平，將多種不同的設(shè)備以及系統(tǒng)進(jìn)行全面的整合以及管理，終實現(xiàn)電力系統(tǒng)的電氣化水平、能源利用以及智能化水平的不斷優(yōu)化和完善。

　　4、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢

　　（1）電網(wǎng)企業(yè)在日常運營過程中應(yīng)當(dāng)不斷加強自身的管理水平以及平臺建設(shè)能力，通過積極引入技術(shù)和設(shè)備來提升電力企業(yè)的核心競爭力。在進(jìn)行新能源布局的過程中，要依據(jù)自身的經(jīng)營情況來開展有效的規(guī)劃，降低在企業(yè)發(fā)展過程中可能產(chǎn)生的安全風(fēng)險。因為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)屬于新型的商業(yè)模式，所以在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)的過程中會受到技術(shù)以及場景所帶來的影響，所以要制定好相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化平臺，同時加強平臺的安全性，為安全優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品提供保障。

　　（2）在進(jìn)行泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的過程中，要對收斂方式進(jìn)行不斷的優(yōu)化，降低外部因素以及企業(yè)經(jīng)營過程中各類風(fēng)險帶來的影響，促進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提升。通過積極的輸配電電價回收來提升企業(yè)的競爭能力，優(yōu)化能源消費模式，依據(jù)用戶的不同消費習(xí)慣來制定相應(yīng)的產(chǎn)品。同時還應(yīng)積極根據(jù)當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的資料對電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，進(jìn)而提升電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量。

　　5、Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

　?。?）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(biāo)準(zhǔn)，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。

　?。?）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)

　?。?）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(jìn)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(jìn)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，運用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)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(dá)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(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

　　3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)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(hù)、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)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、電氣火災(zāi)探測器，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(jìn)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(dá)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(jìn)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(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填bu了原先針對“九小場所”和危化品生產(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(xì)化”的實際需求。

　　（5）系統(tǒng)硬件配置

　　6、結(jié)論

　　當(dāng)前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為電力系統(tǒng)建設(shè)革新提供了巨大助力，由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是一種新生產(chǎn)物，因此很有必要深入探索泛在電力物聯(lián)網(wǎng)相應(yīng)用的各項技術(shù)，以便促進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展。未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)回想這系統(tǒng)化、智能化方向發(fā)展，大數(shù)據(jù)與云計算等新型技術(shù)會給泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供更大助力，進(jìn)而提升我國電力系統(tǒng)運行的安全性。

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