依托物聯網技術的智能電力平臺探索與研究

摘要：電力物聯網技術具有高可靠性、低能耗等優點，基于電力系統、通信技術和行業需求，建設智慧電力平臺，實現電力設備的智能監控、故障自診斷，電力負荷的實時監測等功能，從而提高電力系統的可靠性。

關鍵詞：能源物聯網；電力物聯網；電力平臺

0 引言

電力系統是現代化社會的基礎設施，已發展為一項系統化且高度復雜的系統。電力用戶對電力系統運行、監測、預警以及信息化等方面提出了要求。在智能電網技術的推動下，智慧電力系統得到了快速發展，成為現代化電力系統的核心部分，被廣泛應用于電力領域。智慧電力平臺實現了智能化監測、自動化分析、預測以及智能控制等多種功能，提高了電力系統的可靠性、穩定性、安全性，解決了以往能源采集點位分散、布線困難等問題。可通過網絡將電力設備信息實時轉發至智慧電力平臺，從而實現監測、預警以及故障診斷等多種智能化服務，為用戶提供全新的技術支撐和解決方案。

1 物聯網與電力系統

智慧電力平臺通過物聯網技術智能化改造電力系統，以實現電力系統的高效運營。其優點主要是可靠性和穩定性強，電力物聯網技術可以實時監測電力設備、線路和變電站等的運行狀態，及時發現故障和異常情況，并且通過自動化控制和預測維護等功能，實現快速響應，從而增強電力系統的可靠性和穩定性。

2 智慧電力平臺數字化

智慧電力平臺實現電力系統數字化的方式有多種。一是使用感知、通信和平臺存儲技術，實現對電力設備的監測。二是智能分析，通過分析預測，實現各類電力場景的智能識別和分析。

3 安科瑞智慧電力平臺介紹

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺是一套基于安科瑞物聯網搭建的智慧電力平臺，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器和互感器等設備，自行安裝后無論是物聯網儀表直傳還是通過網關上傳，都可以使用手機掃碼即可得到所需的行業數據服務。

3.1用戶群體與需求

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺的主要用戶群體分為兩類：第一類是互聯網用戶；第二類是智慧城市。

互聯網用戶一般包括如下幾個類型：

1.某個出租戶有幾間公寓出租，需要計量收取水電費；

2.有幾間連鎖小超市，想要做能源管理、遠程控制和電氣安全管理；

3.某個小區的物業，想購買幾臺充電樁為小區業主充電，需要收費運營；

4.某個小工廠，想要管理自家工廠的電力計量；

5.某個物聯網系統集成商想要直接獲取物聯網產品的數據，需要一個統一的管理平臺；

智慧城市的需求如下：

1.需要接入各種類型的海量硬件

2.需要提取領導層關注的監管信息，結合GIS、BIM等數字孿生技術實現宏觀監管

3.提供統一的運營服務平臺，向終端用戶提供物聯網數據服務

3.2系統結構

能源物聯網平臺以能源供應、能源管理、設備管理、能耗分析的能源流向為主線，將能源生產加工、分配傳輸、消耗、節能各個環節串聯起來，結合人與物的互聯，構成以安科瑞產品為媒介的能源物聯網生態圈，其中物聯網硬件和能源參與者分別以數據流形式和業務流的形式與平臺交互。

3.3組網結構

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺采用分層分布式結構，主要由感知層（終端采集設備）、網絡層（通訊管理終端）和平臺層（能源物聯網云平臺）三個部分組成。

● 感知層：連接于網絡中的各類傳感器，包括多功能儀表、預付費電表、多回路儀表、物聯網電表、物聯網水表、電瓶車充電樁、汽車充電樁、路燈控制器等。

● 網絡層：智能網關，采集感知層的數據，進行規約轉換及存儲之后將數據上傳至能源物聯網云平臺。

● 平臺層：包含應用服務器和數據服務器，可在PC端或移動端實現應用。

4 平臺功能

4.1能源供應

4.1.1 電力集抄功能模塊

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。

4.1.2 智能運維功能模塊

智能運維模塊采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺可同時接入數以千計的用戶變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環境數據，包括電流電壓功率、開關狀態、變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。

4.2能源管理

4.2.1 安全用電功能模塊

安全用電管理模塊對電氣引發火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過NB-IOT/4G方式采集現場數據，實時發現電氣線路和用電設備存在的安全隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預警，有效防止電氣火災的發生。系統可以顯示所有監測點位的漏電電流等電氣參數和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供安全隱患分析報告，實時評估企業用電安全狀態。

4.2.2 電能質量功能模塊

電能質量監測，包括三項不平衡度、諧波、功率因數，以矢量圖的形式展示三相不平衡度。三項不平衡或功率因數過低時產生報警，觸發APP、手機短信、郵件、釘釘、語音等多種方式提醒。

4.3設備管理

4.3.1 智能照明功能模塊

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測。平臺通過監測照明線路的電流和電壓值來判斷燈具的工作情況，任何不正常的工作狀態，平臺都能進行監測，預警和報警，預警和報警信息通過手機APP推送，短信，語音外呼、郵件、微信小程序、微信公眾號、釘釘等，快速到達責任人的身邊，提醒運行人員接觸器跳閘，電源失壓等等。

4.3.2 預付費水電功能模塊

預付費水電功能可以針對各商業綜合體、小區、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業，學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業分布式財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前預付費水電已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩定運行多年，適用于物業公司對小區、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電安全管控系統。

4.3.3 汽車/電瓶車收費運營功能模塊

該功能模塊為汽車/電瓶車充電樁客戶提供充電安全管理、資產管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業樓宇、小區、學校、醫院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

4.4能源分析

4.4.1 能源管理功能模塊

能源管理模塊采用自動化、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，運用先進的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、有效利用能源，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。

4.4.2 增值服務功能模塊

（1）工業組態

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺中的工業組態模塊解決了傳統工業自動化組態應用的部署和可訪問性低的問題，通過用戶在開發工具中使用鼠標拖拽的方式調整組態畫面元件的屬性、位置、尺寸等，并內置豐富的組態元件庫，使得用戶無需代碼的編寫能力，無需工業自動化組態軟件開發的技術背景，也可以方便的開發出工業組態界面，同時也支持數據展示、遠程控制等功能。