基于物联网技术的智慧电力平台研究

摘要：电力物联网技术具有高可靠性、低能耗等优点，基于电力系统、通信技术和行业需求，建设智慧电力平台，实现电力设备的智能监控、故障自诊断，电力负荷的实时监测等功能，从而提高电力系统的可靠性。
 

关键词：能源物联网；电力物联网；电力平台

0 引 言

电力系统是现代化社会的基础设施，已发展为一项系统化且高度复杂的系统。电力用户对电力系统运行、监测、预警以及信息化等方面提出了要求。在智能电网技术的推动下，智慧电力系统得到了快速发展，成为现代化电力系统的核心部分，被广泛应用于电力领域。智慧电力平台实现了智能化监测、自动化分析、预测以及智能控制等多种功能，提高了电力系统的可靠性、稳定性、安全性，解决了以往能源采集点位分散、布线困难等问题。可通过网络将电力设备信息实时转发至智慧电力平台，从而实现监测、预警以及故障诊断等多种智能化服务，为用户提供全新的技术支撑和解决方案。

1 物联网与电力系统

智慧电力平台通过物联网技术智能化改造电力系统，以实现电力系统的高效运营。其优点主要是可靠性和稳定性强，电力物联网技术可以实时监测电力设备、线路和变电站等的运行状态，及时发现故障和异常情况，并且通过自动化控制和预测维护等功能，实现快速响应，从而增强电力系统的可靠性和稳定性。

2 智慧电力平台数字化

智慧电力平台实现电力系统数字化的方式有多种。一是使用感知、通信和平台存储技术，实现对电力设备的监测。二是智能分析，通过分析预测，实现各类电力场景的智能识别和分析。

3 安科瑞智慧电力平台介绍

Acrel-EIoT能源物联网云平台是一套基于安科瑞物联网搭建的智慧电力平台，为互联网用户提供能源物联网数据服务。用户仅需购买安科瑞物联网传感器和互感器等设备，自行安装后无论是物联网仪表直传还是通过网关上传，都可以使用手机扫码即可得到所需的行业数据服务。

3.1用户群体与需求

Acrel-EIoT能源物联网云平台的主要用户群体分为两类：第一类是互联网用户；第二类是智慧城市。

互联网用户一般包括如下几个类型：

1.某个出租户有几间公寓出租，需要计量收取水电费；

2.有几间连锁小超市，想要做能源管理、远程控制和电气安全管理；

3.某个小区的物业，想购买几台充电桩为小区业主充电，需要收费运营；

4.某个小工厂，想要管理自家工厂的电力计量；

5.某个物联网系统集成商想要直接获取物联网产品的数据，需要一个统一的管理平台；

智慧城市的需求如下：

1.需要接入各种类型的海量硬件

2.需要提取领导层关注的监管信息，结合GIS、BIM等数字孪生技术实现宏观监管

3.提供统一的运营服务平台，向终端用户提供物联网数据服务

3.2系统结构

能源物联网平台以能源供应、能源管理、设备管理、能耗分析的能源流向为主线，将能源生产加工、分配传输、消耗、节能各个环节串联起来，结合人与物的互联，构成以安科瑞产品为媒介的能源物联网生态圈，其中物联网硬件和能源参与者分别以数据流形式和业务流的形式与平台交互。

3.3组网结构

Acrel-EIoT能源物联网云平台采用分层分布式结构，主要由感知层（终端采集设备）、网络层（通讯管理终端）和平台层（能源物联网云平台）三个部分组成。

● 感知层：连接于网络中的各类传感器，包括多功能仪表、预付费电表、多回路仪表、物联网电表、物联网水表、电瓶车充电桩、汽车充电桩、路灯控制器等。

● 网络层：智能网关，采集感知层的数据，进行规约转换及存储之后将数据上传至能源物联网云平台。

● 平台层：包含应用服务器和数据服务器，可在PC端或移动端实现应用。

4 平台功能

4.1能源供应

4.1.1 电力集抄功能模块

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。

4.1.2 智能运维功能模块

智能运维模块采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据，包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。

4.2能源管理

4.2.1 安全用电功能模块

安全用电管理模块对电气引发火灾的主要因素（线缆温度、漏电电流、负荷电流、电压）进行不间断的数据跟踪与统计分析，通过NB-IOT/4G方式采集现场数据，实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患（如：线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电等）并通过短信、APP推送、自动语音呼叫等方式及时预警，有效防止电气火灾的发生。系统可以显示所有监测点位的漏电电流等电气参数和线缆温度，并支持巡检记录和派单操作，提供安全隐患分析报告，实时评估企业用电安全状态。

4.2.2 电能质量功能模块

电能质量监测，包括三项不平衡度、谐波、功率因数，以矢量图的形式展示三相不平衡度。三项不平衡或功率因数过低时产生报警，触发APP、手机短信、邮件、钉钉、语音等多种方式提醒。

4.3设备管理

4.3.1 智能照明功能模块

智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域照明回路的用电状态进行不间断地数据监测。平台通过监测照明线路的电流和电压值来判断灯具的工作情况，任何不正常的工作状态，平台都能进行监测，预警和报警，预警和报警信息通过手机APP推送，短信，语音外呼、邮件、微信小程序、微信公众号、钉钉等，快速到达责任人的身边，提醒运行人员接触器跳闸，电源失压等等。

4.3.2 预付费水电功能模块

预付费水电功能可以针对各商业综合体、小区、写字楼、办公楼、酒店式公寓等物业，学校、工厂宿舍的后勤管理部门以及连锁超市、大型物业分布式财务操作，在线支付，总部财务扎口等。目前预付费水电已经成功在上述各场景得到广泛的应用并已经稳定运行多年，适用于物业公司对小区、办公和商铺租户的水电预付费管理，或者学校对学生宿舍的用电预付费和用电安全管控系统。

4.3.3 汽车/电瓶车收费运营功能模块

该功能模块为汽车/电瓶车充电桩客户提供充电安全管理、资产管理和交易管理的一揽子解决方案，解决充电难、管理难和收费难的问题，可应用于商业楼宇、小区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。

4.4能源分析

4.4.1 能源管理功能模块

能源管理模块采用自动化、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。

4.4.2 增值服务功能模块

（1）工业组态

Acrel-EIoT能源物联网云平台中的工业组态模块解决了传统工业自动化组态应用的部署和可访问性低的问题，通过用户在开发工具中使用鼠标拖拽的方式调整组态画面元件的属性、位置、尺寸等，并内置丰富的组态元件库，使得用户无需代码的编写能力，无需工业自动化组态软件开发的技术背景，也可以方便的开发出工业组态界面，同时也支持数据展示、远程控制等功能。

（2）3D可视化

3D可视化技术通过虚拟仿真实现多维度可视化，为客户提供数字化服务，助力企业能源经济双向管理，提升能源管理水平。可以实现的功能主要有：各区域信息实时同步；全局掌握各区域能源消耗情况；可视化监视设备运行状态；智能巡检，自动分析巡检路径上的设备运行、电能质量、电气安全、用能异常等情况，并记录巡检结果。

4.5平台软著

5总结

文章研究的智慧电力平台作为传统能源产业与物联网技术相结合的产业发展形态，是国家能源革命与数字革命融合发展的重要战略支撑。未来，智慧电力平台将提供更丰富、多元化的电力设备管理能力，并以更开放的架构为电力用户提供支撑服务。

作者介绍：

安跃强，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为为智能电网供配电。

审核编辑 黄宇