淺析基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智能電表設(shè)計與應(yīng)用

時間：2023-10-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：142

摘要：智能電網(wǎng)出現(xiàn)后,無論是供電測還是用電側(cè),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(shí)現(xiàn)了的統(tǒng)一,將用電管理直接擴(kuò)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(shè)備。智能電表的任務(wù)也將從單純電量計量向用供電領(lǐng)域的信息平臺、交互平臺、控制平臺的平臺化目標(biāo)前進(jìn)。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(guān)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(yīng)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(fù)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(cè)終端設(shè)備的感知與控制;加上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智能電網(wǎng)智力提升,實(shí)現(xiàn)了其對龐大的電力生產(chǎn)、輸配電、電力調(diào)度、運(yùn)營中的所有終端設(shè)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(jié)構(gòu)是泛在的電力物聯(lián)網(wǎng)特有的結(jié)構(gòu)體系,內(nèi)網(wǎng)包括發(fā)電的電源側(cè)與輸、配電的電網(wǎng)側(cè),包括用戶側(cè)與供應(yīng)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(shí)現(xiàn)供電側(cè)對用電側(cè)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(jié)構(gòu)體系的形成源于供電、用電的兩個不同的網(wǎng)絡(luò)體系。前者屬于強(qiáng)電領(lǐng)域,是一個的封閉型網(wǎng)絡(luò)體系;后者屬于弱電領(lǐng)域,是一個自由的開放型網(wǎng)絡(luò)體系。內(nèi)、交互界面中的智能電表采用標(biāo)準(zhǔn)的雙芯結(jié)構(gòu)體系,以應(yīng)對雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電力物聯(lián)網(wǎng),用相對立的方式實(shí)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(shè)的初級階段,主要有內(nèi)網(wǎng)的三型兩網(wǎng)建設(shè)、云平臺建設(shè)、大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)服務(wù),以及應(yīng)對新能源的智慧能源服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)等。

（1）三型兩網(wǎng)建設(shè)

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(shè)確定為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。三型,即樞紐型的智力電網(wǎng)、平臺型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)與內(nèi)共享型的社會屬性;兩網(wǎng),即堅強(qiáng)智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)前,在兩網(wǎng)建設(shè)中,在堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)上,不斷向用電側(cè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用擴(kuò)展。對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)從業(yè)者來說,會注重用電管理相關(guān)的應(yīng)用層、平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層的基礎(chǔ)建設(shè)。

（2）云平臺建設(shè)

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(shí)現(xiàn)云計算服務(wù)的重要工具。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺建設(shè)內(nèi)容有:變電所運(yùn)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(yùn)營管理云平臺、預(yù)付費(fèi)管理云平臺等?？梢钥闯?泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺建設(shè)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(fù)荷應(yīng)用領(lǐng)域。目前,我國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shè)立、封閉、由嚴(yán)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(wù)

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(yīng)用中三位一體的重要產(chǎn)業(yè)應(yīng)用模式。

所有用電側(cè)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(wù)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(wù)領(lǐng)域與服務(wù)內(nèi)容。這些服務(wù)領(lǐng)域與服務(wù)內(nèi)容幾乎涵蓋了與社會生活相關(guān)的全部領(lǐng)域與方方面面。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)中的一個典型應(yīng)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(wù)系統(tǒng)建設(shè)

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

未來,眾多新能源都會以電能為,無論是發(fā)電(風(fēng)電、光伏)還是能源(氫能、地?zé)崮?、潮汐能?轉(zhuǎn)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(yīng)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(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(jī)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、電氣監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運(yùn)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(yīng)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(yùn)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(shí)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(shí)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(yùn)行（包括歷史和實(shí)時參數(shù)，并根據(jù)實(shí)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(shí)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)以及使用的全過程結(jié)合起來，運(yùn)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(shí)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(fèi)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(jī)、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、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)所有的報表及查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

6結(jié)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(biāo)事弱電領(lǐng)域智能系統(tǒng)應(yīng)用的。嵌就入多式年系來統(tǒng)在領(lǐng)物域聯(lián)的網(wǎng)業(yè)應(yīng)者用而中言從,一旦涉及物聯(lián)網(wǎng)大應(yīng)用(如新能源、電動汽車)領(lǐng)域,必然會與電力物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián);同時,智能電表在用電側(cè)平臺化的深入應(yīng)用,必將帶來智慧家居、智慧樓宇、智慧城市、智慧交通等領(lǐng)域用供電的統(tǒng)一應(yīng)用模式。

參考文獻(xiàn)

[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(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.





安科瑞電氣股份有限公司專注于電力智能運(yùn)維平臺,工業(yè)能源管理系統(tǒng),能耗監(jiān)測系統(tǒng)廠家等

• 詞條

  詞條說明

• 綠色節(jié)約型校園電力能耗監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用方案

  摘? ?要：校園中能源的消耗與浪費(fèi)占用了校園總費(fèi)用支出的很大比例，而電能的消耗又是能源消耗的重中之重，重點(diǎn)闡述了校園能耗監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)。以北方某高校為例應(yīng)用該方案，并結(jié)合具體的耗能特點(diǎn)對節(jié)能措施進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：校園電力能耗; 監(jiān)控系統(tǒng); 分項計量?0 引言?當(dāng)前，隨著高校的快速發(fā)展，校園學(xué)生人數(shù)及校園內(nèi)建筑面積大幅度地增加，教學(xué)設(shè)備的大量引入，

• 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在海爾（合肥）創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園一期廠房改擴(kuò)建項目的應(yīng)用

  基本信息：項目名稱：海爾（合肥）創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園一期廠房改擴(kuò)建項目項目項目地點(diǎn)：合肥實(shí)施時間：項目簡介：本項目承接海爾（合肥）創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園一期廠房改擴(kuò)建項目電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，在消防控制室都放置一臺Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，通過對各個樓層所分布的ARCM200BL型火災(zāi)探測器的數(shù)據(jù)采集，完成在Acrel-6000/B主機(jī)的漏電數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示、報警。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：1.站控管理層2.網(wǎng)絡(luò)通

• 能源管理一體化平臺的校園水電管理管控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用方案

  摘 要：針對傳統(tǒng)的校園水電管理方法管理能力低的情況，提出了一種基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設(shè)計。通過中間件設(shè)計和顯示模塊設(shè)計對校園的水電情況進(jìn)行采集與顯示，設(shè)定水電用量標(biāo)準(zhǔn)，在水電用量**出設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后，將會報警提醒，減少水電浪費(fèi)情況，并生成校園水電數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲與處理。實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果表明，該系統(tǒng)比傳統(tǒng)的水電管理方法管理能力高，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。關(guān)鍵詞：一體化平臺；水電管理；

• 智能通訊管理機(jī)的功能

  智能通信管理機(jī)系列是一款采用嵌入式硬件計算機(jī)平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口，作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。智能通信管理機(jī)支持接收上級主站系統(tǒng)下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的智能系列單元，完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)方控制或裝置的參數(shù)