淺析智能電網與電力物聯網及其之間的聯系

發布時間： 2022-09-21　　點擊次數： 758次

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

０引言

人工智能時代，弱電領域的信息革命與數字化革命沿著信息互聯互通的互聯網，以及外部信息感知與控制的嵌入式系統發展。至今，互聯網與嵌入式系統相互融合誕生了物聯網，并沿著物聯網、大數據、云計算勇猛前行。而在強電領域，國家電網沿著堅強電網、堅強智能電網建設，直到與互聯網、嵌入式系統相互融合，誕生出泛在電力物聯網，從而使人工智能進入到一個強電、弱電統一的物聯網應用新時代。在這個新時代里，一方面是電力系統發電、輸電、配電、供電的智能化；另一方面是以用、供電形式將強電（電源系統）與弱電（互聯網及嵌入式等用電系統）統一起來，實現全局性的人工智能時代。

１物聯網應用的新時代

眾多物聯網終端系統都是一個用電系統，眾多的應用場景集中在弱電系統信息互聯網絡終端的智能控制應用。通常，智能系統不涉及供電部分，只負責完成系統的智能信息交互、管理，實現系統的智能控制。進入物聯網時代后，應用系統逐漸融合成為一個龐大的網絡體系。以電動汽車為例，電動汽車整車系統以及相應的充電樁就是一個強電的電力驅動與弱電的智能控制的綜合系統。這充分顯示，隨著物聯網應用的深入發展，用電與供電、弱電與強電逐漸融合，系統用、供電的智能化管理成為物聯網應用中不/可/或/缺的重要部分。隨著智能電網的不斷完善以及互聯網與智能電網的相互融合，物聯網進入到一個用、供電管理與信息系統智能化兩翼齊飛的新時代。

２智能電網的國家戰略工程

國家電網關系到重大國計民生，世界主權大國都有嚴密管控的國家電網體系，以保證電網安全。２１世紀初，隨著人工智能發展，國家電網的智能化成為世界各國的國家戰略工程，從傳統電網到智能電網，經歷了堅強電網建設與堅強智能電網建設兩個階段。

２００９年，中國國家電網公司公布了“智能電網"發展計劃，以建設“統一堅強智能電網"為目標，預計在２０２０年前完成智能電網改造，計劃總投資超過４萬億。統一堅強智能電網是國家電網業界人士提出的概念，指的是以統一規劃、統一標準、統一建設為原則，以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的國家智能電網。

智能電網建設的首要任務是信息系統建設，即在堅強電網基礎上的建設全網通達的信息傳輸體系。早先，電網內部采用的是微波中繼通信，后來被光纖通信所替代。目前，各種規格的光纖復合電纜（電力光纜）已覆蓋了全部電力網，形成了光纖通信基礎上的智能電網。低壓電力光纜已經成為光纖入戶的主要形式，完成智能電網的最后一公里建設。２０１０年，國家啟動電力光纖到戶工程，在提供電能的同時，可與電信網、廣播電視網、互聯網相連，以滿足智能電網用電側的信息化、自動化、互動化需求。

３什么是泛在電力物聯網

簡單來說，物聯網是互聯網基礎上的萬物互聯網；電力物聯網是智能電網內部的萬物互聯網；泛在物聯網則是物聯網向智能電網的延伸，相互延伸的界面是智能變電站與智能電表。

（1）泛在電力物聯網的內網與外網

泛在電力物聯網是智能電網基礎上的一個泛在物聯網。泛在電力物聯網來自智能電網，首先應用在電力系統內部，包括電力系統內部傳統的發電、變電、輸電、供電、電力調度，以及新能源領域并網、用／供電系統的智能化管控等，稱為泛在電力物聯網的內網。隨著用電設備的智能化電源管理技術發展，電力物聯網不可避免地會向用電端外溢，使現有的物聯網進入到智能用電管理時代，外溢到現有的物聯網領域的部分稱為外網。這種內外網的劃分是有道理的，因為這兩部分性質不同、差異明顯。內網是強電領域，也是國家嚴格管控的國家電網；外網依托的是弱電領域，自由、開放的互聯網。

（2）泛在電力物聯網的安全保障

智能電網的內外網的分割，使泛在電力物聯網形成了“物聯網＋智能電網"的特殊結構體系。兩網之間只有從智能電網向物聯網輸出的單向信息交互通道。泛在電力物聯網體現為智能電網內部的萬物互聯，以及通過智能變電站、智能電表實現與物聯網中的萬物互聯，實現這些網絡終端的用／供電的智能管理。這樣的體系結構，既保證了國家電網的安全可靠，又實現了物聯網終端體系強電、弱電的統一智能化管控。

４電力物聯網的智能電表與信息交互平臺

智能變電站是電力物聯網內外網交互的網關，智能電表則是供、用端的信息交互平臺，它們是泛在電力物聯網及其云平臺生態體系建設中的核心領域。

（1）電力物聯網的智能電表

在泛在電力物聯網中，所有物聯網的智能終端都是一個用電系統，智能電網則是一個供電系統，連接兩者的是智能電表，智能電表的后臺是智能變電站。

早期智能電表以電量計量為中心，實現電量計量、數據處理、數據遠傳等功能。電力物聯網中的智能電表則是一個連接內外網的信息樞紐、信息共享平臺。為滿足這一要求，智能電表必然是多芯、多功能、模組化的設計，除了電量計量管理的計量模塊外，還有用電管理模塊、數據通信模塊、用于數據采集與處理的感知控制模塊，以及用于人機交互的交互模塊等。此外，智能電表還是泛在電力物聯網云平臺生態體系建設的重要一環。

這里以安科瑞推出的ADW300物聯網在線監測儀表為例具體說明一下智能電表相較于傳統電表的優勢。

強大的互聯功能：相較于傳統電表的本地采集方式，通過與物聯網技術的結合，目前該款終端監測設備除了可支持RS-485通訊，在網絡通信層也可支持采用GPRS、WiFi、NB-IoT等各種通訊技術，同時在通訊協議的適配方面也涵蓋了目前市面上的大部分通用協議。

智能化監測：主要是通過附加功能來協助終端采集設備的智能交互，如：支持開關量輸入輸出，可結合具體現場實現開合閘的保護功能；支持多路的溫度測量和漏電監測，防止因為故障、老化導致的溫度過高而出現的安全隱患；報警上傳功能，支持各項電參量的報警設定，及時的上傳報警數據，再通過平臺短信預警等措施及時的通知到用戶端進行現場故障的處理。

（2）泛在電力物聯網的云平臺建設

智能變電站與智能電表是泛在電力物聯網生態系統建設的關鍵環節，參與內網“源（電源）—網（電網）—荷（負荷）—儲（儲能）"，以及外網“云（云平臺）—管（有線／無線物聯）—邊（邊緣計算）—端（終端設備）"的生態系統建設。

安科瑞推出企業微電網能效管理平臺就是將：變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環保用電監管云平臺、充電樁（電動汽車／自行車）運營管理云平臺、預付費管理云平臺等平臺進行系統的融合，以解決智慧城市、智慧社區、智慧醫院、智慧交通、智慧樓宇等重大場景應用。結合用戶實際需求，同時也開發了各類有線、區域無線、廣域無線通信產品，包括網關和終端設備，支持ＲＳ４８５、以太網、ＬｏＲＡ、ＺｉｇＢｅｅ、ＧＰＲＳ、４Ｇ、ＮＢＩｏＴ等多種通信方式。在結合平臺的數據分析功能，給到用戶詳細、簡潔明了的數據報表。這也是萬物互聯，智慧電網的表現形態。