劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 泛在電力物聯網是物聯網在電力領域的具體體現，建設泛在電力物聯網是推進“三型兩網”建設的關鍵環節，也是實現能源轉型的必要手段。闡述了泛在電力物聯網的定義，從供電公司角度出發，根據北京經濟技術開發區實際情況，討論了依托地區特點的泛在電力物聯網實施策略和實際應用場景，分析了可能遇到的問題。得出結論：隨著泛在電力物聯網的深入建設，供電公司能夠為電力客戶提供多元化服務，提高客戶滿意度；地市供電公司能夠依托泛在電力物聯網開展更多電力相關業務；泛在電力物聯網的性、實用性、有效性是發展面臨的要問題。

關鍵詞：泛在電力物聯網(UPIoT)；智能電網；智能電網；

引言

建設泛在電力物聯網(ubiquitous power internet of things，UPIoT)是實現能源轉型的必要手段，同時也是推進“三型兩網”建設的關鍵環節，家電網有限公司于2019 年1 月正式提出建設泛在電力物聯網。“泛在電力物聯網”指的是應用移動互聯、人工智能、大數據、云計算等現代信息技術，實現電力系統各環節、電力公司、用電客戶萬物互聯、人機交互的智慧服務系統。通過數據收集、數據處理、數據共享，為發電、電網、用電客戶、研究人員和zf提供服務，充分利用電網樞紐特性，匯集各方面資源，為地區規劃建設、生產運行、經營管理、綜合服務提供強有力的信息和數據支撐。

北京經濟技術開發區總體規劃總面積為50.8 km2，由科學規劃的產業區、高配置的商務區及高品質的生活區構成，是北京發展的3個新城之，定位為京津城際發展走廊上的高新技術產業和先進制造業基地。

本文將根據北京經濟技術開發區實際情況，因地制宜、面向客戶，探索泛在電力物聯網在小區域內的實施策略，提出可能遇到的關鍵問題。

1、智能電網

智能電網是指以特高壓電網為骨架，各電壓等級的堅強電網為基礎，依托先進的信息通信技術、現代傳感技術和現代控制技術，高度集成、覆蓋城鄉的能源、電力、信息和綜合服務體系，實現“多網合，覆蓋”的新型現代電網，擁有信息、能源的雙重載體。智能電網結構如圖1 所示，其主要具備如下點：

1）靈活高效的能源配置，能夠有效滿足用戶需求。

2）可靠的輸送電網絡，供電可靠性高，基本避免了大面積停電風險。

3）覆蓋面積廣，傳遞能源及信息量大。

圖1 智能電網結構

2、泛在電力物聯網

泛在電力物聯網旨在將電力用戶及其設備、電網企業及其設備、發電企業及其設備、供應商及其設備以及人和物連接起來，產生共享數據，為用戶、電網企業、發電企業、zf和社會服務。以電網為樞紐，發揮平臺和共享作用，為全行業和更多市場主體發展創造更大機遇，提供價值服務。泛在電力物聯網將通過泛在感知、可靠通信和高性能信息處理及高級電力應用，實現電網各環節、全電壓等級的“能量流、信息流、業務流”體化融合，提升系統性和運行效率。同時匯集各方數據資源，通過應用大數據、云計算、物聯網、人工智能、互聯網、區塊鏈等現代先進的信息技術和AI 技術，實現“源、網、荷”通信網絡無縫連接，進而實現信息共享與互操作，提升電力系統的運行能力和資產管理、供電服務水平。泛在電力物聯網總體體系架構分為感知層、網絡層、平臺層和應用層，如圖2 所示。

圖2 泛在電力物聯網分層體系架構

3、地市公司應用探索

傳統電力公司在日常工作、研究中更多地傾向于維護和提高公司電力資產運行可靠性及效率。

1）發電方面。主要包括新能源發電技術、分布式電源并網技術等。

2）輸變送電方面。主要包括特高壓電網、遠距離輸電技術等。

3）配用電方面。主要包括智能調度技術、配網自動化技術等。

以上部分協同運行、數據處理更多存在于電力公司內部系統。隨著技術發展，電力公司越來越聚合，內部運行更智能化、自動化，但是對于外部zf、企業等用電客戶，還是過于封閉，堅強智能電網建設，使得電網自身的電能質量、供電可靠性、環保約束、市場化發展適應性等各方面達到了個比較高的標準。家電網公司適時推出了泛在電力物聯網建設，依托堅強智能電網，實現“源、網、荷、儲”達到“人-人、人-物、物-物”在任何時間、任何地點實時互聯，依托先進傳感技術、信息通信技術、先進控制技術等，充分滿足用戶電力需求，化資源配置。

在地市供電公司層面，根據各區域不同情況，能夠*實現或部分實現“源、網、荷、儲”感知，依托云計算、人工智能、邊緣計算等技術，實現客戶側數據的互聯互通，配合供電公司自身電網數據，通過大數據分析，及時給予電力客戶分析結論和節能建議，同時還能為用戶開展內部能效診斷，包括調整用能習慣、更換節能設備等方面的建議，提高整體用能水平。

北京經濟技術開發區地處北京東南部，受北京*的功能定位和zheng治因素影響，亦莊供電公司將發展重點放在了堅強的配電網建設和局屬資產維護上。傳統供電公司運營模式如圖3 所示。

圖3 傳統供電公司運營模式

隨著泛在電力物聯網的提出和開發區大規模電動汽車的使用，亦莊供電公司將實現“網”

運維到“網、荷、儲”的發展模式轉變，如圖4所示。數據將各方數據尤其是電力客戶相關信息匯總后，可以開展相關大數據分析工作，如圖5 所示。

圖4 基于泛在電力物聯網的供電公司運行模式

圖5 用戶用電行為分析框架

4、電動汽車作為可控負荷的可行性

電動汽車與電網的互動可以等效為移動儲能單元，儲能具有充放電功能，利用電動汽車這特性與電網進行雙向互動的技術就是車輛到網(vehicle-to-grid，V2G)技術，V2G 技術的出現使電動汽車不僅僅是作為可控負荷，而是作為獨立的儲能源參與電力競爭。文獻[22]將電動汽車作為小型分布式移動儲能單元，提出了種化控制方案。文獻研究了電動汽車聚類分析組合問題，建立常規機組成本與換電站充電負荷方差的組合化目標函數，同時考慮了電網互動的機組和電動汽車組合問題，對其經濟型進行了有效分析。研究了電動汽車充放儲體化電站對電網的影響，通過PSCAD 仿真驗證了電動汽車充放儲體化電站對電網的削峰填谷作用。提出了計及電動汽車集群的雙層經濟調度模型，分析了電動汽車與電網互動策略，制定了合理的充放電計劃。

綜上所述，通過對用戶停駛習慣及充電特點進行大數據統計分析，并根據地區電網運行特點分類適當使用，結合經濟補貼或獎勵，能夠給地區電力系統和車主帶來雙贏，同時，基于電動汽車的無線通信功能已相對成熟且得到廣泛應用，基本具備控制條件。

5、風險防范

面向泛在電力物聯網的局部應用探索，必須以確保電網的穩定運行和用戶的可靠供電為前提。

1）泛在電力物聯網雖倡導萬物互聯、5G 通信、云計算等前沿技術，但本質上依舊是提高清潔能源在電網中的比例，同時為客戶提供穩定可靠的電力供應。

2）泛在電力物聯網以數據、通信為核心，在傳統電網運行基礎上，需要重視網絡、工控設備、數據等新挑戰。

3）亦莊地區作為高新技術產業聚集地和科技成果轉化承載地，新能源汽車比重較高，大規模新能源汽車同時接入會對電網造成很大影響，電動汽車參與調峰調壓應慎重。

6、安科瑞配電運維產品介紹

隨著泛在電力物聯網的深入建設，供電公司能夠為電力客戶提供多元化服務，提高客戶滿意度。安科瑞可為供電公司提供包括云平臺、智能網關、終端設備等產品，各類用戶端云平臺在全各地運行案例700多套，并且根據用戶需求不斷完善產品功能，這些都是泛在電力物聯網的部分。

6.1安科瑞智能網關、終端設備選型

6.2 平臺功能

安科瑞變電所運維云平臺（AcrelCloud-1000）根據市場需求反饋，運用互聯網和大數據技術，為電力運維公司提供配套線上運維服務。該平臺作為連接運維單位和用電企業的紐帶，監視用戶配電系統的運行狀態和電量數據，為客戶提供更好的運維服務，平臺提供系統總覽、電力數據監測、電能質量分析、用電統計分析和日/月/年電能統計報表、異常預警、事故報警和事件記錄、運行環境監測、運維巡檢派單等功能，并支持多平臺、多終端數據訪問。

• 電力監測

通過矢量配電圖監測變電所用電情況，畫面響應遙信變位、遙測越限報警，點擊某個配電回路后可以查詢該配電回路的各類詳細用電參數，包括實時值、平均值；

實時監測變壓器運行情況，包括功率、負荷率、需量、繞組溫度等。

提供多種類型的查詢報表，可以查詢各配電回路的各類電力參數(電壓、電流、功率、頻率、諧波、三相不平衡度等),系統可以對某電力參數按照天、月進行極值統計，可實現漏電監測、線纜及母排溫度監測。

• 故障報警

平臺可配置遙信變位報警（水浸、煙霧、門磁、開關跳閘等）、遙測越限報警（過壓、欠壓、過流、線纜溫度過高、繞組溫度過高等）、運行報警（儀表離線、網關離線等），并將接收到的報警通過短信、網頁推送，報警上下限可根據現場情況靈活配置。

• 能效分析

按照配電回路、區域、部門、分項（照明、空調、動力等）統計每時、每天、每月、每年用電數據，并進行同環比分析；

按尖、峰、平、谷統計各配電回路的用電量及用電金額； 

統計四象限電能并計算每天、每月的平均功率因數；

按月統計每個回路的需量及發生值，為需量申報提供依據。

l 設備檔案

系統可配置每個變電所內變壓器、進線柜、出線柜、計量柜、高壓電纜等設備信息，記錄設備的廠家、型號、投運日期等，并可靈活定義設備的巡檢項、缺陷類別等信息。

l 巡檢消缺 

通過系統編制巡檢計劃，并將計劃下發到巡檢人員移動端上，巡檢人員在變電所現場根據巡檢要求執行巡檢任務，如果在巡檢過程中發現缺陷，可記錄缺陷并在系統中生成消缺任務。

• 移動端APP

通過移動端APP實現配電圖查看、視頻監視及回放、電力參數查詢、需量統計、用能分析，并可通過移動端接收報警、執行巡檢、記錄缺陷。

7、安科瑞汽車充電樁產品選型及介紹

安科瑞Acrelcloud-9000充電樁收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，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、絕緣檢測故障等系列故障進行預警；用戶通過vx小程序掃描二維碼進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。

充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括財務管理、變壓器監控和運營分析等功能。

7.1平臺結構

7.2平臺主要功能

（）資源管理

充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

（二）交易結算

充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表。

（三）用戶管理

用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理。

（四）充電服務

充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等。

（五）vx小程序

掃碼充電，賬單支付等功能。

（六）數據服務

數據采集，短信提醒，數據存儲和解析。

（七）變壓器監控

監控充電站變壓器負荷，超負荷時對充電樁的調度管理。

7.3 汽車充電樁選型

8、結論

1）建設泛在電力物聯網，是發展清潔能源，發揮電網在能源匯集傳輸和轉換利用中的樞紐作用，促進清潔低碳、高效的能源體系建設，為經濟社會發展和人民美好生活提供、、可持續的能源電力供應的必要手段。

2）隨著泛在電力物聯網的深入建設，屬地供電公司能夠為電力客戶提供多元化服務，提高客戶滿意度。

3）地市公司能夠依托泛在電力物聯網開展更多電力相關業務。

4）泛在電力物聯網的性、實用性、有效性是發展面臨的要問題。

參考文獻

【1】 張亞健，楊挺，孟廣雨．泛在電力物聯網在智能配電系統應用綜述及展望[J]．電力建設，2019，40(6)：1-12

【2】 金鑫城，孫浩睿，泛在電力物聯網在北京經濟技術開發區的應用探索

【3】 安科瑞企業微電網設計及應用手冊.2020.6版

作者簡介：劉細鳳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為物聯網智能運維系統