浅析无线物联网技术在电力通信网络中的应用研究

摘 要：随着社会的不断发展，电力通信网的应用地位也是越来越显著，其能够将电力资源有效的合理分配给所有用户，满足企业、个人等用户的用电需求。但随着现阶段用电需求的不断增多，传统电力通信网也已经无法为用户提供的供电服务，将物联网技术应用到电力通信网中，则能够从根本上将所面临的困难和问题进行解决。因此本文将通过物联网技术在电力通信网中的关键技术以及具体应用等方面对其进行具体的研究分析。

关键词：物联网技术；电力通信网；应用

1引言

随着我国社会经济的不断发展，各种先进技术水平也处于不断上升的趋势。物联网技术作为5G时代较为重要的先进技术之一，其在各行各业中也逐渐有着重要的应用。电力通信行业作为社会基础行业之一，其能够为居民生活、企业发展等提供充足的能源，将物联网技术应用到电力通信网中，不仅能够大幅度提升能源的利用率，而且还可以实现电力通信网的智能化、自动化。我国对电力通信物联网的建设同样也是比较重视的，从2016年开始，电力通信物联网市场便处于不断上升的趋势，2021年中国智能电表市场规模约为252.3亿元，2022年已达到284.9亿元。物联网技术在电力通信网中有着广阔的应用前景，相关企业不断加强对物联网技术的应用研究，提升物联网技术在电力通信网中的应用水平，能够从根本上推动电力通信行业更加快速的发展。

2物联网技术概述

物联网技术指的是通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位技术以及激光扫描器等各种先进技术装置对目标物体行动过程进行相关信息数据采集的一种技术。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络，物联网“万物皆可连”时代的到来将物体与物体、物体与人之间进行连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

随着物联网技术的愈加成熟，其在各行各业中的应用也是愈加普遍，且所达到的应用效果也是比较可观的。物联网技术在电力通信网中同样也有着较为重要的应用，通过物联网能够使得电力通信网中的一些功能效果得到显著提升，大幅度提升了电力通信网资源利用率，既能够保证电力通信网的通信质量，又能够降低电力通信网运维成本，对于电力通信相关行业发展有着重要的推动作用。

但是物联网技术在应用过程中也显露出了自身存在的部分缺点，其中严重的便是信息安全的问题，物联网技术实现了“万物相连”场景，但个人信息安全同样也受到了诸多方面的威胁，因此只有不断加强电力通信网中物联网技术的开发研究，不断优化其不足之处，才能够更好的提升物联网技术应用效果。

3物联网技术在电力通信网中应用的关键技术

3.1物联网技术组成构架

物联网技术主要由感知层、承载网络层、应用控制层和接入层四层组成。感知层的主要作用是对外界信息数据进行全方位的采集，并将所采集到的有关信息传输给应用控制层；承载网络则是物联网技术作用发挥的中心所在，其主要能够实现物体与物体、物体与人之间的通信功能；应用控制层指的是为用户进行服务，满足用户需求的功能模块，其主要能够实现数据的查询整理；接入层的作用则是将通过物联网收集到的信息数据进行转发处理，强化物联网通信作用。物联网在电力通信网中的应用结构也由这四种层次组成，电力通信网能够通过物联网技术根据不同用户的用电需求将资源进行合理分配，既能够保证电力通信网的整体质量，也能够进一步提升其应用效率。用户也能够根据自身权限使用手机、电脑等前端设备在电力通信系统中进行登录，查询电力通信相关应用信息数据。

3.2 建立电力通信信息模型

电力通信网通过利用物联网技术建立电力通信信息模型，其感知层传感器能够对外界电力通信相关信息数据进行快速收集，而后将收集到的信息数据分析处理后传到中心控制平台，中心控制平台能够根据用户需求对电力通信资源进行合理分配，同时如若在电力通信过程中出现各种问题的话，电力通信物联网也能够快速发现故障问题，并将有关情况反馈给工作人员，辅助工作人员将问题进行解决。电力通信信息模型对传感器也有着较高的要求和标准，这主要是因为电力通信网所产生的相关信息数据数量是较为庞大的，电力信息传输距离通常以公里为单位进行计算，识别起来较为困难，如若传感器质量水平达不到应有的标准，那么所采集到的数据精准度便无法得到保证，只有根据物联网技术在电力通信网中的实际应用需求选用合适的传感器，确保传感器的运输速率能够满足电力传输 需求，才能够程度上保证电力通信工作顺利的开展。

3.3 统一的通信规约

物联网技术在电力通信网中进行应用的时候还需要注意建立统一的通信归约，这主要是因为随着城市发展的愈加迅速，电力需求量也是处于急剧增长状态，在用户需求增加的同时以往电力通信网所能够发挥的作用受到了较大的局限性，电力系统逐渐呈现出无法满足用户用电需求的现象。利用SCSM 技术和 APCI 技术对网络层的通信规约进行统一，电力通信物联网将能够直接对所有的需求数据进行采集，信息数据属性的相同将会使得电力通信物联网采集数据的困难度大幅度下降，而且不同用户产生的需求信息均能够在物联网技术作用下被电力通信网快速的采集分析，电力设备之间的连接更加紧密，电力供给效率和质量得到有效提升。

3.4 高并发系统实现技术

电力通信网利用物联网技术通过传感器对底层数据进行收集，而后在通过承载网络层对所收集到的信息数据进行分析处理，剔除掉无用信息数据，而后将剩下具有价值意义的数据信息分类传输到对应的服务模块中。高并发系统实现技术便是物联网技术中一种能够控制传感器统一接入的先进技术，即使电力通信网信息数据一直处于不断增

长的状态，但是在高并发系统实现技术的作用下，统一接入方式的稳定性能够得到大幅度的提升，数据传输速率也会更加稳定一些，降低了因传输距离过远导致信息数据丢失的可能性。物联网技术在电力通信网中的应用从各个方面解决掉了现阶段电力供给面临的难点，在需求增长的同时电力供给效率和质量也有所提升。同时物联网技术的应用也将传统人力进行代替，降低了工作人员的工作压力，实现了电力通信网的智能自动化运行，不断推动着电力行业向智能化方向快速的发展。

4物联网技术在电力通信网中的具体应用

4.1 在应急通信方面的应用

电力通信网在日常运行过程中可能会出现各种各样的情况，当出现突发状况时需要进行应急处理来促使电力通信快速恢复正常运行状态。应急通信对工作人员的技术水平有着较高的要求和标准，工作人员需要在的时间内排查出电力通信网的故障位置和具体故障情况，而后采取相关有效措施对故障进行排除，确保电力通信网能够快速恢复到正常运行状态中。以往这种应急通信情况*终的处理结果均无法达到预期的目的，这主要是因为电力通信网覆盖面积比较广，出现故障依靠人力进行排查时比较困难，工作人员无法第一时间找出故障问题具体情况和故障发生位置，而且在处理故障的时候也需要较长的时间，工作人员对故障进行全面的检查，才能够继续开展故障抢修工作。将物联网技术应用到应急通信方面则能够很好的解决这方面问题，通过物联网技术能够对电力通信网的所有线路全部进行实时监测。

4.2 在配电网通信方面的应用

电力通信网主要是为满足城市发展、居民生活等用电需求，不同用户的用电量是有所不同的，在电力设备安装时需要选择能够满足用户用电需求的设备型号，而且传统配电网技术也不是特别先进，无法实现单一模式的电力通信，只能够使用光纤通信方式或者无线公众网通信方式来进行配电网通信。其中光纤通信所产生的成本比较高，高昂的施工管理成本也就导致这种通信方式无法全范围覆盖应用；无线公众网虽然也能够实现电力通信的目的，但是其也比较容易受到其它因素的影响，如若自然天气不好的话将会直接影响到无线公众网的信号，这种不稳定性也自然使得其无法应用到配电网通信中。

4.3 在智能电网方面的应用

随着 5G 时代的来临，电力行业也向智能化方向不断发展，智能电网已经成为了现阶段电力行业的重要标志，而在智能电网中，物联网技术同样有着重要的应用。智能电网能够将电力相关数据全部进行实时智能监测，自动分析不同用户的用电需求数据，并为其配送对应的电力资源，实现电力资源的充分合理利用。

4.4 在电力设备管理方面的应用

4.4.1 在电力设备监测中的应用

电力设备是电力通信网正常运行的根本所在，只有保证所有电力设备都处于安全运行状态中，才能够确保整个电力通信网的正常运行，如若电力设备出现故障的话，那么电力通信网便不能够对电力数据进行收集分析，电力资源也无法进行配送。而物联网技术便能够在电力设备的监测中能够起到较为重要的应用作用，一方面是因为物联网技术结合计算机网络技术的应用能够使得电力设备时刻处于监测状态中，其所产生的所有运行数据都能够被系统中心控制平台进行有效的收集和分析，电力设备数据出现异常波动时，工作人员能够立刻接受到反馈信息，对电力设备状态进行查看；另一方面则是因为物联网技术的应用可以使得整个电力通信系统不同设备之间的联系更加紧密，通过物联网技术对不同电力设备分别赋予相应的 RFID 标签，这样所有设备的运行数据都会在RFID标签的标记

下更加直观的被中心控制监测平台统计到，电力设备在运行过程中出现故障，中心控制监测平台能够第一时间发现故障位置和具体故障情况，并通过监测到的数据分析故障原因，辅助工作人员快速的将故障进行解决。

4.4.2 在电力设备使用管理中的应用

电力设备使用寿命管理对于整个电力通信系统正常运行来说也有着较为重要的作用，而物联网技术在电力设备使用寿命管理中则也能够起到一定的应用作用。电力设备在不断的运行过程中是会对自身造成一定程度损耗的，如若单纯的依靠人力来进行电力设备检修，电力设备存在的安全隐患无法被完全发现，而这也就导致工作人员不能够及时掌握电力设备的使用情况，出现电力设备更换不及时导致电力通信网运行故障的现象。将物联网技术应用到电力设备使用寿命管理中便能够很大程度上避免这种情况的发生。

5 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、电气安全监测、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。

能耗概况

预付费管理

1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；

2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；

3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；

5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。

预付费看板

充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。

充电桩看板

智能照明

智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。

监控页面

安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。

智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。

（5）系统硬件配置

 

类型	型号	外观	产品功能
能源物联网云平台	Acrel-EIOT

	提供数据驾驶舱、电气安全监测、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
智能网关	AWT100-4G

	1路下行485，上行可选配4G、WIFI、网口
ANet-1E2S1-4G

	上行：以太网、4G 下行：RS485
物联网电表	ARTU系列

	可扩展DIDO以及多路模拟量输入输出单元。 通讯方式：RS485接口，Modbus协议。可扩展2G、Lora、LoRAWAN、NB-IoT、4G、以太网
无线测温	ARTM-Pn		可监测电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能，可接收60个无线温度传感器温度
ATC600		ATC600有2种工作模式：终端(-C)、中继(-Z)，可根据项目布局选择配置。可接收240个无线温度传感器温度
光伏监控	AGF

	光伏电池串开路报警，可以配合组串电压进行综合判断；带3路开关量状态监测，用于采集直流断路器、防雷器等输出空接点状态；一次电流采用穿孔方式接入，安装方便，安全性高；测量元件采用霍尔传感器，隔离测量电流20A；电压测量功能可测量母线电压高DC 1500V
电力监控	AEM96

	三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史极值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出 通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 协议
AEM72

	三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史极值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出 通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 协议
ACR系列

	三相所有电力参数、需量记录（ACR320EFL）、分时电能统计及12月电能统计、日期时间显示、LCD显示、RS485通讯，事件记录。 通讯方式：RS485，Prifibus-DP、以太网
APM系列

	全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量及需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月极值和上月极值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。通讯方式：RS485，Prifibus-DP、以太网
物联网电表	DDS		有功、无功电能计量，电参量测量：U、I 、P、Q、S、PF、F， LCD 显示， RS485通讯，MODBUS-RTU 和 DL/T645 协议
物联网电表	DDSD

	电能计量：总电能计量（反向计入正向），3 个月历史电能数 据冻结存储电参量测量：U、I 、P、Q、S、PF、F 测量 LCD 显示：8位段式 LCD 显示按键编程：3按键可编程设置密码、通讯地址、波特率、复 费率和通讯协议。 脉冲输出：L有功电能脉冲输出复费率：4个时区、2 个时段表、14 个日时段、4 个费率通讯： RS485接口， MODBUS-RTU 、 DL/T645-97 、 DL/T645-07 协议、红外通讯
物联网电表	DTSD

	电能计量：有功电能计量（正、反向）、无功电能计量（正、反向）、 A、B、C 分相正向有功电能电参量测量： U、I 、 P、Q、S、PF、F谐波测量： 2~31 次谐波电压电流LCD 显示： 8 位段式 LCD 显示、背光显示按键编程：4 按键可编程通信、变比等参数脉冲输出： 有功脉冲输出、 无功脉冲输出 、时钟脉冲输出LED 报警： 失压、过压报警 复费率及附带功能：有源开关量输入 、 3 开关量输出 、 支持 4 个时区、2 个时段表、 14 个日时段、4 个费率、需量及发生时间 、上 48 月、上 90 日历史冻结数据 、 日期、时间 通讯：红外通讯、RS485 接口、 同时支持 Modbus、DL/T645测温：支持 3 外置 NTC 测温
物联网电表	ADL200

	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。总电能计量（反向计入正向），3个月历史电能数据冻结存储；8位段式LCD显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能2级。
ACR10R

	三相电流/电压/频率/功率因数，有功/无功/视在功率，四象限电能计量，需量，复费率电能计量，总谐波含量、分次谐波（2-63次），事件记录和报警功能。电能精度0.5级。 通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU协议
ADL10-E

	有功、无功电能计量，电参量测量：U、I 、P、Q、S、PF、F， LCD 显示， RS485通讯，MODBUS-RTU 和 DL/T645 协议
ADL400		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。（正、反向）有功、无功电能计量；A、B、C 分相正向有功电能计量；2-31次谐波电压电流；12位段式LCD显示、背光显示，电能精度0.5s级。
ADW200

	4路三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持12路开关量输入4路开关量输出；支持12路测温4路剩余电流测量；有功电能精度1级。 通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU协议
ADW210		4路三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持12路开关量输入4路开关量输出；支持12路测温4路剩余电流测量；有功电能精度1级。
ADW300-4G

	三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持4路开关量输入、2路开关量输出；支持4路测温；支持1路剩余电流测量；支持本地显示及按键设置；有功电能精度1级。 通讯方式：支持RS485通讯、Lora无线通讯、4G通讯；WIFI通讯
预付费电表	DDSY-4G

	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。
DTSY-4G

	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。
直流电能表	DJSF1352		1.精度：1级或0.5级，带±12V电压输出用于霍尔传感器供电 2.测量：电压、电流、功率、正反向电能，支持双路计量。
电气安全	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、 Hz、cosΦ），视在电能、四象限 电能计量，单回路剩余电流监测， 4 路温度监测，2 路继电器输出，2 路开关量输入，支持断电报警上传
AAFD-DU

	监测故障电弧、漏电、温度 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出
充电桩	ACX系列		充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 支持投币、刷卡，扫码、免费充电，
AEV_AC007

	额定功率7kW,单相三线制，防护等级IP65,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方式：4G、蓝牙、Wifi
智慧照明	ASL200

遥控输出 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出

 

6结论

综上所述，物联网技术在电力通信网中的各个方面均有着较为重要的应用，通过物联网技术对电力设备进行连接管控，实现电力通信网所有数据的实时监测、采集、分析和整合，根据用户用电需求将电力资源进行合理分配，同时工作人员也能够通过物联网技术不断加强电力设备的控制管理，能够大程度上将电力设备的功能作用发挥出来。电力通信行业在未来发展的过程中时重要的还是需要加强人才队伍的建设，只有保证工作人员的专业水平能够达到应用需求，才能够更好的将物联网技术与电力通信网融合到一起，才能够更好的通过物联网来推动电力行业快速的发展。

参考文献

[1]刘强锋.物联网技术在电力通信网中的应用探究

[2]凌华慧.物联网技术在电力营销服务中的应用探究[J].数字通信世界，2020：139-139.

[3]丛鹏，程晓岩，刘晓明.物联网技术及其在电力系统通信中的应用分析[J]. 通信电源技术，2020：118-119.

[4]王海峰，孙陆，余涛.光通信技术在物联网中的应用[J].通讯世界，2020：45-46.

[5]企业微电网设计与应用手册2022.05版.

审核编辑 黄宇