安科瑞 鮑靜君 劉邁

　　摘要：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能運維系統(tǒng)比傳統(tǒng)的電網(wǎng)更具優(yōu)勢，可實現(xiàn)信息獲取,、數(shù)據(jù)集成,、狀態(tài)感知及差異化運維等功能,，為電力系統(tǒng)的安全運行提供有力保障。探討了電力物聯(lián)網(wǎng)的理論基礎(chǔ)及主要框架,，分析了配電系統(tǒng)的智能運行與維護技術(shù)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢構(gòu)建了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能配電網(wǎng)管理系統(tǒng)，可實時監(jiān)控配電網(wǎng),，有效解決了存在的問題，保障配電網(wǎng)的安全可靠,。

　　關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng),；電力物聯(lián)網(wǎng)；智能運行,；維護技術(shù)

　　0引言

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)旨在構(gòu)建一個能夠?qū)崿F(xiàn)電力用戶,、發(fā)電企業(yè)及供應(yīng)商之間溝通的網(wǎng)絡(luò)，對電力市場進行監(jiān)控,，從而提升工作效率及競爭力,?；谶@一理念，電力物聯(lián)網(wǎng)注重將“能量流"“信息量"“業(yè)務(wù)流"有機結(jié)合在一起,，為用戶提供實時,、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高企業(yè)配網(wǎng)發(fā)展的科學(xué)性及配網(wǎng)系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性,。為實現(xiàn)配電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展,，需不斷完善智能化運行及維護管理技術(shù)，大大降低系統(tǒng)風(fēng)險,，保障電力安全,，實現(xiàn)可靠供應(yīng)。

　　1電力物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

　　1.1感知層

　　電力物聯(lián)網(wǎng)中,，感知層承擔(dān)著神經(jīng)末梢的作用,，可對系統(tǒng)的運行狀況進行感知，對系統(tǒng)出現(xiàn)的意外情況做出預(yù)警,。通過配電系統(tǒng)的智能化,，將變壓器、電表等各類終端設(shè)備納入到感知層,，通過對感知層的風(fēng)險評價,，進一步提高智能配電網(wǎng)的抗風(fēng)險能力。下圖為電力物聯(lián)網(wǎng)的多級結(jié)構(gòu),，可滿足不同的應(yīng)用需求,。

1.2網(wǎng)絡(luò)層

　　網(wǎng)絡(luò)層在電力物聯(lián)網(wǎng)中起著至關(guān)重要的作用，可確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性及可靠性,，主要分為兩種類型:內(nèi)部專網(wǎng)和外部互聯(lián)網(wǎng),。隨著技術(shù)的發(fā)展，通信方式發(fā)生了巨大的變化,，這將直接影響系統(tǒng)的整體性能,。電力線載波與230MHz無線傳輸技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于電力通信領(lǐng)域，改善了網(wǎng)絡(luò)性能,。電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的安全管理至關(guān)重要,，其不僅能夠防止入侵，還能確保整個智能配電系統(tǒng)的正常運行,。為有效減少智能配置系統(tǒng)中的互聯(lián)網(wǎng)攻擊風(fēng)險,，需采用多種不同的通信協(xié)議。

　　1.3平臺層

　　物聯(lián)網(wǎng)平臺層的強大功能令系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互與融合變得更加容易,，利用大數(shù)據(jù)存儲與分析技術(shù)可以更加地處理傳統(tǒng)能源生產(chǎn)模式下的碎片化信息存儲,，消除信息孤島。借助在線信息平臺與云數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的實時收集與處理,，確保電網(wǎng)的安全,、、可靠,，通過電力數(shù)據(jù)共享機制,，更好地推進電力行業(yè)的發(fā)展。

　　1.4應(yīng)用層

　　應(yīng)用層可實現(xiàn)多種業(yè)務(wù),，如為客戶提供能源服務(wù)、維護電力網(wǎng)絡(luò)及管理綜合能源系統(tǒng)等,。在應(yīng)用層的引導(dǎo)下,，用戶可實時與智能配電系統(tǒng)進行交互，獲得完整的系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息,。

　　2面向配用電系統(tǒng)的電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1感知層關(guān)鍵技術(shù)

　　感知層可確保系統(tǒng)獲取信息的準(zhǔn)確性,，實現(xiàn)快速響應(yīng)。現(xiàn)代化智能配電系統(tǒng)的感知層監(jiān)控范圍越來越廣,，監(jiān)控數(shù)據(jù)的復(fù)雜性越來越高,。應(yīng)加強創(chuàng)新，滿足智能配電系統(tǒng)的多元需求,，提高系統(tǒng)的運行效率及可靠性,。在研發(fā)新型電力物聯(lián)網(wǎng)裝置時，應(yīng)充分考慮尺寸,、環(huán)境條件及電磁兼容性等因素,，達到較佳效果，滿足電力行業(yè)的發(fā)展需求,。為了更好地監(jiān)控配電系統(tǒng)設(shè)備,，需完善傳感器設(shè)置方案，按照空間正四面體傳感器節(jié)點部署思路,，充分利用各種傳感器的優(yōu)勢,，提高感知層的整體感知效果。

　　2.2網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

　　信息傳輸中有許多不同的業(yè)務(wù)類型,，需要配電通信系統(tǒng)的支持,。隨著可用接口越來越多，泛在感知的信息量及數(shù)據(jù)的多樣性不斷攀升,。開發(fā)強大的路由策略來支持自組網(wǎng)已成為一種必然,，需確保底層接入網(wǎng)的控制及狀態(tài)信息的及時傳遞。為了更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)潛力,，人們不斷探索新的技術(shù)手段,，提出相應(yīng)的算法，基于配網(wǎng)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系提出拓?fù)鋭莘椒ǎ詫崿F(xiàn)系統(tǒng)間的協(xié)同規(guī)劃,。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入,，需充分關(guān)注與其相關(guān)聯(lián)的信息安全風(fēng)險，實現(xiàn)安全訪問及信息控制,。而一系列技術(shù)的應(yīng)用則是解決這些問題的關(guān)鍵,，主要方法包括數(shù)據(jù)加密、安全路由,、身份認(rèn)證及訪問控制等,。

　　2.3平臺層關(guān)鍵技術(shù)

　　平臺層處理的數(shù)據(jù)量十分龐大，呈現(xiàn)高冗余度,、多樣化格式等特點,，其關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)等,，可加速對大規(guī)模系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行聚合及整理,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的較大價值。在數(shù)據(jù)融合技術(shù)的支持下,，配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息可實現(xiàn)三個層次的有效整合,，即數(shù)據(jù)層、特征層及決策層,。此外,，加權(quán)平均、聚類分析及貝葉斯估計等多種融合方法也能夠發(fā)揮出一定的作用,。NoSQL是一種廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域的技術(shù),，包括BigTable、F1,、Cosmos等大型數(shù)據(jù)存儲模型,，可有效支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及分析。目前智能配電網(wǎng)的監(jiān)控覆蓋面有限,，需大力開發(fā)平臺層的數(shù)據(jù)分析技術(shù),，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

　　2.4應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

　　在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層中,，態(tài)勢感知與主動優(yōu)化運行是核心技術(shù),。態(tài)勢感知技術(shù)可及時發(fā)現(xiàn)并有效識別可能存在的安全隱患，對其采取必要的措施進行處理,?？蓪⒅悄芘渚W(wǎng)的態(tài)勢感知劃分為三個階段，即觀察,、理解及預(yù)測,，確保整個系統(tǒng)的較佳性能。采用主動優(yōu)化運行技術(shù)可根據(jù)用戶需求實施合理的供電價格調(diào)整，更好地滿足用戶需求,，有效提升用戶滿意度,，提升電力企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)智能配電系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,。

　　3電力物聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)智能運行的應(yīng)用

　　3.1配電網(wǎng)運行狀態(tài)在線監(jiān)測與風(fēng)險評估

　　目前,，配電網(wǎng)決策進程中沒有獲得足夠的信息技術(shù)支持，因此當(dāng)電力設(shè)備出現(xiàn)故障時進行維修,。新型負(fù)荷的出現(xiàn)令配電網(wǎng)的安全性及可靠性面臨著更大的挑戰(zhàn),，電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為配電系統(tǒng)的智能運行提供保障，可即時檢視電力裝置的運作狀況,，評估其對配電網(wǎng)的影響,，排除可能存在的計時誤差風(fēng)險，豐富了在線檢測手段,。在穩(wěn)定的通信系統(tǒng)中，可通過站點來進行不同的檢測,，及時發(fā)現(xiàn)故障,。還可對網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險進行評估，對配網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)進行提取分析,，對現(xiàn)場風(fēng)險進行實時評估,，及時發(fā)現(xiàn)容易受到攻擊的系統(tǒng)，運用人工智能技術(shù)提升電力供應(yīng)的穩(wěn)定性,。

　　3.2配電系統(tǒng)規(guī)劃與綜合能源協(xié)調(diào)運行

　　為了滿足人們的日常需求,，需對電力、交通,、供暖,、燃?xì)獾然A(chǔ)設(shè)施進行規(guī)劃建設(shè)。電力物聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)對電力,、氣力,、水力、熱力等多種資源的有效管理,，對其進行有效分配及協(xié)調(diào)優(yōu)化,，可為城市的可持續(xù)發(fā)展提供支撐。隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展,，各種不同類型的能源日益融合,，出現(xiàn)了大量的協(xié)同利用，提高智能配電網(wǎng)的靈活性及自主性是亟待解決的問題,。未來,，配電網(wǎng)將與其他系統(tǒng)相結(jié)合，適應(yīng)綜合能源的使用需求。在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下,，配電網(wǎng)具有較高的自主性,，以其感知的各類大數(shù)據(jù)為依據(jù)，構(gòu)建高精度的綜合分布與預(yù)測模型,，借助邊緣計算提高非平穩(wěn)環(huán)境下配電網(wǎng)的靈活性,。結(jié)合云計算技術(shù)對多種不同類型的能量進行分析，實現(xiàn)合理利用,。通過對電力系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析,，建立一個的電力失控分布模型，更好地掌握電力系統(tǒng)運行狀況,。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行計算,，建立分布式電源及儲能系統(tǒng)，準(zhǔn)確控制用戶負(fù)載,。利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對風(fēng)光機組進行精細(xì)化分類,，更準(zhǔn)確地調(diào)整配電網(wǎng)絡(luò)，獲取有效數(shù)據(jù),。

　　3.3用戶個性化用能服務(wù)

　　傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中,，用戶受電終端只能被動參與配電網(wǎng)運行，雖然分時電價可以將電量從峰值轉(zhuǎn)移到低谷,，較大限度地利用電能,，但此方法還不完善。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴大,，其終端及網(wǎng)絡(luò)能夠與用戶建立更加緊密的聯(lián)系,，可增設(shè)屋頂光伏電站，安裝小型風(fēng)機,，拓寬用戶獲取電能的途徑,。隨著智能終端的普及，如智能空調(diào),、熱水器及電動汽車等,，用電信息不斷變化，將成為電力物聯(lián)網(wǎng)的重要信息來源,。配電網(wǎng)需為客戶提供多樣化的服務(wù),，引導(dǎo)客戶參與配電網(wǎng)的運營，以定制化的個性化服務(wù)為核心,，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的較優(yōu)配置,，提高配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。電價調(diào)整機制是對用電客戶的一種激勵,，通過建立一個分層的配電網(wǎng)架構(gòu),，將電網(wǎng)側(cè)的資源與用戶側(cè)的設(shè)備有效整合在一起,，實現(xiàn)集成調(diào)度的目標(biāo)。如將建筑暖通,、電冰箱,、熱水器等作為資源平衡的微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對其功率進行計算,，實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)的有效調(diào)整,，從而有效控制儲能系統(tǒng)的建設(shè)投資成本，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo),。

　　4配電系統(tǒng)的運行維護技術(shù)

　　4.1周期性維護技術(shù)

　　為有效解決配電系統(tǒng)運行中的問題,，應(yīng)加強周期性維護技術(shù)的應(yīng)用，按照規(guī)定定期巡視,，及時發(fā)現(xiàn)并處理智能運行中存在的問題,，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定。為了更好地發(fā)揮周期性維護技術(shù)的作用,，確保其覆蓋面廣泛,，精細(xì)化水平達到較佳，不斷加強巡檢維護與配電系統(tǒng)智能運行之間的聯(lián)動,。各部門協(xié)同配合,，共同完成配電系統(tǒng)的智能運行維護，充分發(fā)揮周期性維護技術(shù)的重要作用,。

　　4.2特殊性維護技術(shù)

　　如果在監(jiān)控配電系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)了安全隱患，需分析其表現(xiàn)形式及影響,，制定適當(dāng)?shù)木S修方案,，降低風(fēng)險，確保配電系統(tǒng)的運行符合電力物聯(lián)網(wǎng)的需求,。配電系統(tǒng)較為復(fù)雜,，涉及的設(shè)備眾多，需建立一套完善的智能管理體系,，對所有設(shè)備進行監(jiān)測,，及時發(fā)現(xiàn)故障，保證系統(tǒng)的正常運行,。充分利用電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，大大提升配電網(wǎng)的智能化運營及故障維修水平，有效推動電力工業(yè)的智能化發(fā)展,。

　　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)

（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(rèn)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(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(yuǎn)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(zé)任監(jiān)管等目標(biāo),。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(xì)化"的實際需求,。

　　（5）系統(tǒng)硬件配置

　　6結(jié)論

　　在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,，配電網(wǎng)長期運行會產(chǎn)生一些故障,，需基于電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷優(yōu)化配電系統(tǒng)的智能運行及技術(shù)維護，防止外部因素干擾,，確保配系統(tǒng)智能運行與維護技術(shù)之間的相關(guān)性,，凸顯配電系統(tǒng)運行的智能化，滿足電力物聯(lián)網(wǎng)對配電系統(tǒng)運行的需求,。

　　參考文獻

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