浅析泛在物联网在配电系统关键技术研究安科瑞邵怡倩

日期：2024-05-03 20:33

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摘要：在发电机容量不断增加、分布式新能源出现后，电网连接的主体已经成为能源转型的重要部分，能源输送和转换利用的重要枢纽正朝着数字化、智能化的方向不断发展。而基于泛在电力物联网的配电系统关键技术作为现阶段较为先进的技术类型，对于电力物联网的建设具有一定意义。文章基于泛在电力物联网，分析了配电系统关键技术，探究了配电系统关键技术的应用价值。

0 引言

在我国国家电网的倡导下，泛在电力物联网的概念随之出现，其主要是将物联网技术应用在电力系统当中，对其进行实时监督和智能控制等，使电网运行的效率和控制质量能够得到大幅提升。在电力系统中应用数据技术、云计算技术和人工智能技术等新型技术，不仅可以实现资源信息的整合与分析，还可以使电力企业的生产模式、运营模式和业务模式等实现**发展，进而促进电力行业的转型与发展。

1泛在电力物联网

1.1概述

泛在电力物联网主要是指将电力用户、发电企业和供应商三方进行连接，并实现数据共享的一种服务模式，也就是将配电网作为核心，借助建立信息化数据共享平台的方式，实现信息的传递与交流，进而使电力市场的价值能够得到大程度的发挥。泛在电力物联网着重结合配电网各环节的“能量流”“信息流”“业务流”等，能够使用户了解与掌握电网信息，在对电力企业配电网合理安排的同时还能够使配电网系统的稳定性与可靠性得到提升。

1.2泛在电力物联网的体系组成

泛在电力物联网主要是由感知层、网络层、平台层和应用层4个层次组成，不同层次具有不同的定位和功能，如图1所示。

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（1）感知层。在泛在电力物联网体系当中，感知层主要起到“神经末梢”的作用，能够借助不同类型的传感器深入设备内部，对其进行感知。在感知层当中主要包含电力电流互感器和电能表等多种终端设备，不但能够对配电系统的运行状态进行实时监控和风险评估，还能够在配电系统出现故障时时间发出警报信号，并且对故障问题进行管理和控制，尽可能降低突发故障问题对配电系统运行产生的负面影响，进而保证配电系统运行的**性和稳定性。

（2）网络层。网络层的主要作用是保障泛在电力物联网中的业务通信服务质量，通常分为内部专网和互联专网，并且因为不同系统在使用条件和经济成本等方面存在一定的差异，能够满足其条件的通信方式也有所不同。泛在电力物联网网络层的主要通信方式可以分为４种：移动空中网、传统互联网、近距离有线传输和近距离无线传输。移动空中网主要是以5G、230MHz等为主，传统互联网主要是以Wi-Fi、以太网络等为主，近距离有线传输主要是以电线、USB和有线开关量等为主，近距离无线传输主要是以电力线载波通信和蓝牙等为主。

（3）平台层。平台层能够借助大数据存储和分析技术，实现系统数据的交互与融合，能够很好地处理传统模式中信息存储碎片化的问题，不但能够从本质上对信息“孤岛问题”进行解决，还能够利用线上信息平台和云数据中心等方式，对配电网的运行数据进行收集、整理与分析，实现配电网系统数据处理模式的更新与优化，实现电力信息数据的共享。

（4）应用层。应用层主要包含对内业务和对外业务2个方面，具体包括用户用能业务、电网运营业务、综合能源系统运营等丰富的业务类型，泛在电力物联网的应用层主要是使用户能够与智能配电系统产生互动，解决用户需求。

2配电系统的泛在电力物联网关键技术

2.1感知层关键技术

要想对电力系统进行精细化管理和控制，对电力系统中的各类终端设备进行实时监控与管理十分重要。由于配电网中的结构和设备类型越来越丰富，所需要监测和控制的设备数量较多，其所需处理的数据也呈现出复杂性的特点。所以，对于配电系统和用电人员来说，想要使双方共同降低成本、提升效率、实现电力信息的贡献，就需要泛在电力物联网中的传感设备更加先进与科学，借助感知层性能的提升使泛在电力物联网能够得到发展。

（1）新型电力物联网设备研发。要想使目前的配电系统朝着泛在电力物联网的方向发展，相关部门应当将先进设备的研发作为主要的工作内容，且在设备研发的过程中将电力行业发展现状和发展趋势考虑其中，对设备的尺寸、布设环境、电磁兼容等问题进行思考，研发出先进的电力物联网设备，并将其投入使用。

（2）底层传感器部署技术。在配电系统运行的过程中，由于运行场景相对较复杂，只有对底层大量设备实现全覆盖，才能够保证设备实时监控的效果，进而实现泛在电力物联网对配电系统运行状况的感知，并且对其进行智能化控制。所以，对底层传感器的部署已经成为众多专家和学者研究的重点，例如在对分布式风电状态进行监测时，可以利用空间正四面体的模式完成传感器的部署。

2.2网络层关键技术

泛在电力物联网对配电系统运行状况进行感知和控制的前提是需要具有一个可靠、稳定的通信通道，这样才能够确保数据的及时接收和指令的准确传达。然而，随着我国城镇化水平的不断提高，配电网的结构和部署也变得愈加复杂，如果依然借助传统有线通信的方式进行通信，不但会因线路布设困难对其正常使用产生影响，还会增加通信的成本。近年来，随着无线网络的不断发展，电力物联网具有能耗低、部署便利、抗损毁性强等优势。而在日后的泛在电力物联网发展中，有线通信与无线通信相结合的模式已经成为泛在电力物联网网络层发展的主要方向，不但能够实现通信的稳定性和可靠性，还能够避免遭受恶意网络攻击，确保通信的**性。

2.3平台层关键技术

为了使用户获取到电力系统相关信息和数据，实现数据的共享、对电网的运行状态数据进行获取和分析、对用户侧用能数据及相关数据进行收集成为泛在电力物联网做出决策的重要数据基础。而在社会不断发展的背景下，数据获取的范围愈加广泛，数据格式较为多样，数据数量也相对较多，其中无用的信息数量也较多，所以，对配电系统中的信息进行分类、筛选与整合，将有用的信息进行整理和分析，并将其共享给用户，才能够大程度上发挥泛在电力物联网平台层的作用和价值。

（1）数据融合技术。

（2）大数据存储管理技术。

（3）大数据挖掘分析技术。

2.4应用层关键技术

由于传统电网存在信息化程度低、数据感知不全等方面的问题，导致其往往会存在一系列问题，影响着应用层的发展。而在泛在电力物联网环境中，为了能够对现存问题进行处理和解决，可以采用态势感知技术，通过对电网的态势进行感知和察觉，并对其运行中的风险进行识别、预测、评估等，再采用主动优化运行技术对其存在的风险问题进行优化与处理，可使泛在电力物联网能够保持在一个稳定运行的状态。

3配电系统的泛在电力物联网关键技术应用价值

3.1保障配电系统**运行

现阶段，我国电网在运行的过程中往往会出现一系列的问题，影响着电力行业的发展，而泛在电力物联网借助关键技术的优势，不但能够对电网运行状态进行监测与控制，还能够实现电气设备的自我诊断，对于配电系统的稳定、**运行起到较为重要的作用。

3.2提高清洁能源占比

在目前配电系统的运行当中，清洁能源利用率较低，造成清洁能源浪费的情况。而泛在电力物联网的建设能够利用物联网技术、人工智能技术等，对清洁能源的发电情况进行预测，并对清洁能源实现灵活的存储和应用，以多能源互补的方式，提高清洁能源在电网运行中的占比，提升清洁能源的利用率[9]。

3.3加快建设智慧能源服务平台

泛在电力物联网关键技术在配电系统中的应用有助于智慧能源服务平台的建设。电力企业可以通过商业化的模式鼓励人们增强对电力资源的需求，并采用大数据技术、互联网金融技术等将众多新型产业或是企业纳入自身的服务范围之内，不但可以为用户提供好的服务，还能够加强电网与企业、政府的合作，使电力行业得到发展。

3.4实现电网资产管理

过去通常以人力或是电子设备的方式对配电系统中的电气设备进行巡检，而在电气设备不断增加、巡检任务不断增强的背景下，依靠传统的巡检方式已经难以满足现阶段巡检的要求。而泛在电力物联网可以利用实物ID数据技术，对电气设备资产进行智能化管理，并对其进行评估，极大程度上提升了电网资产管理的准确性与高效性。

4 Acrel-EIOT能源物联网云平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气**监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

（2）应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

（3）平台结构

（4）平台功能

电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

变压器监控

配电图

能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。