淺析基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智能電表設計與應用

時間：2023-10-23

摘要：智能電網(wǎng)出現(xiàn)后,無論是供電測還是用電側,都會自然地走向萬物互聯(lián),從而誕生出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將供電系統(tǒng)與用電系統(tǒng)實現(xiàn)了的統(tǒng)一,將用電管理直接擴展到電網(wǎng)端,形成了家庭、社區(qū),樓宇、城市、社會生活等方方面面的智慧用供電管理體系。在這個用供電體系中,智能電表無疑成為管理體系中的一個設備。智能電表的任務也將從單純電量計量向用供電領域的信息平臺、交互平臺、控制平臺的平臺化目標前進。未來,智能電表將在家庭生活、智慧社區(qū)、智慧城市等現(xiàn)代化生活中發(fā)揮的作用。

關鍵詞：智能電網(wǎng)；泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；智能電表

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)誕生前,人們將物聯(lián)網(wǎng)的概念局限于互聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)。萬物互聯(lián)形成的所有智能化終端都是一個智能化的電子系統(tǒng),都帶有一個電源子系統(tǒng),在提升各種智力功能時,都要有電源管理功能。一些小型的智能終端中,大多使用立的電源。在一些大型物聯(lián)網(wǎng)應用(如分布式系統(tǒng)、局域網(wǎng)系統(tǒng)的智能家居、工業(yè)生產(chǎn)線、電動車充電樁、城市安防系統(tǒng)、城市照明系統(tǒng))中,它們都會延伸到智能電網(wǎng),從而帶來復雜的電源管理與用供電管理,并衍生出智能電網(wǎng)對用電側終端設備的感知與控制;加上互聯(lián)網(wǎng)技術對智能電網(wǎng)智力提升,實現(xiàn)了其對龐大的電力生產(chǎn)、輸配電、電力調度、運營中的所有終端設備的智能互聯(lián),從而形成了一個泛在的電力物聯(lián)網(wǎng)。

雙網(wǎng)結構是泛在的電力物聯(lián)網(wǎng)特有的結構體系,內(nèi)網(wǎng)包括發(fā)電的電源側與輸、配電的電網(wǎng)側,包括用戶側與供應商。內(nèi)有一個共同界面,這個界面就是智能變電站與智能電表,它用于實現(xiàn)供電側對用電側的感知、控制與信息交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)雙網(wǎng)結構體系的形成源于供電、用電的兩個不同的網(wǎng)絡體系。前者屬于強電領域,是一個的封閉型網(wǎng)絡體系;后者屬于弱電領域,是一個自由的開放型網(wǎng)絡體系。內(nèi)、交互界面中的智能電表采用標準的雙芯結構體系,以應對雙網(wǎng)結構的電力物聯(lián)網(wǎng),用相對立的方式實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)供電端電量計量與用電端用電管理的。

2初級階段的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)階段,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)處于內(nèi)網(wǎng)建設的初級階段,主要有內(nèi)網(wǎng)的三型兩網(wǎng)建設、云平臺建設、大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)服務,以及應對新能源的智慧能源服務系統(tǒng)建設等。

（1）三型兩網(wǎng)建設

2019年10月,電網(wǎng)有限公司發(fā)布了《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書2019》。白皮書中把“三型兩網(wǎng)”建設確定為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的戰(zhàn)略目標。三型,即樞紐型的智力電網(wǎng)、平臺型的物聯(lián)網(wǎng)應用服務與內(nèi)共享型的社會屬性;兩網(wǎng),即堅強智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。當前,在兩網(wǎng)建設中,在堅強智能電網(wǎng)建設為基礎上,不斷向用電側的物聯(lián)網(wǎng)應用擴展。對于物聯(lián)網(wǎng)應用的嵌入式系統(tǒng)從業(yè)者來說,會注重用電管理相關的應用層、平臺層、網(wǎng)絡層、感知層的基礎建設。

（2）云平臺建設

物聯(lián)網(wǎng)誕生后,隨之而來的必然是大數(shù)據(jù)與云計算,云平臺則是實現(xiàn)云計算服務的重要工具。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺建設內(nèi)容有:變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁(電動汽車、自行車)運營管理云平臺、預付費管理云平臺等?？梢钥闯?泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺建設的集中在智能電網(wǎng)新能源的發(fā)電、儲電、并網(wǎng)與供電的負荷應用領域。目前,我國物聯(lián)網(wǎng)應用中出現(xiàn)了眾多的云平臺(如阿里云、騰訊云、華為云等),這些都是中開放性的云平臺。從電網(wǎng)、性出發(fā),電網(wǎng)會建設立、封閉、由嚴格管控的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的云平臺。

（3）大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)服務

萬物互聯(lián)后,必然出現(xiàn)大量的感知數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算便成為物聯(lián)網(wǎng)+應用中三位一體的重要產(chǎn)業(yè)應用模式。

所有用電側的物聯(lián)網(wǎng)大系統(tǒng)都會以各種方式與智能電網(wǎng)相連,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知層會感知眾多用電信息,從而形成電力系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)體系。在這些用數(shù)據(jù)中包含眾多信息,從而形成了一個龐大的數(shù)據(jù)服務產(chǎn)業(yè)。圖1展示了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中大數(shù)據(jù)服務領域與服務內(nèi)容。這些服務領域與服務內(nèi)容幾乎涵蓋了與社會生活相關的全部領域與方方面面。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)服務中的一個典型應用案例是城市住房空置率的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。所有新建住宅都會安裝智能電表,從智能電表的使用/空閑,以及電量計數(shù)可以判斷住房是空置還是在使用中。

智慧能源服務系統(tǒng)建設

當前,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一個重要任務是新能源的應用服務(如風電、光伏分布式能源的發(fā)電、并網(wǎng)、電力調度,以及新能源汽車的能源(氫能源電池、動力電地)供應與管理服務等)。圖2是一個用于電動汽車充電的智慧能源服務系統(tǒng)。

未來,眾多新能源都會以電能為,無論是發(fā)電(風電、光伏)還是能源(氫能、地熱能、潮汐能等)轉換,抑或是能源利用,都少不了電網(wǎng)的支持。圖2展示了一個泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應對電動汽車充電的內(nèi)、供電用的一個完整體系。

5 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)，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，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。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣監(jiān)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(shù)據(jù)訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小市、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、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（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，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)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(chǎn)以及使用的全過程結合起來，運用數(shù)據(jù)處理與分析技術，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)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、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

預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，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、沖正及查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、查詢等操作；

6）報表：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及查詢，都支持excel格式導出。

6結論

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是繼物聯(lián)網(wǎng)之后的又一重大變革,它將物聯(lián)網(wǎng)大系統(tǒng)的供電體系與用電體系統(tǒng)一成一個完整的物聯(lián)網(wǎng)世界。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)由智能電網(wǎng)蛻變而來,由電網(wǎng),目前尚處于初級階段。2019年由電網(wǎng)發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書2019》中規(guī)劃了2024年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的具體目標事弱電領域智能系統(tǒng)應用的。嵌就入多式年系來統(tǒng)在領物域聯(lián)的網(wǎng)業(yè)應者用而中言從,一旦涉及物聯(lián)網(wǎng)大應用(如新能源、電動汽車)領域,必然會與電力物聯(lián)網(wǎng)相關聯(lián);同時,智能電表在用電側平臺化的深入應用,必將帶來智慧家居、智慧樓宇、智慧城市、智慧交通等領域用供電的統(tǒng)一應用模式。

參考文獻

[1]何立民.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的智能電表

[2]企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

詞條
詞條說明
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