淺析智能電網(wǎng)與電力物聯(lián)網(wǎng)及其之間的聯(lián)系

任運業(yè)

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(shù)字化革命沿 著信息互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)，以及外部信息感知與控制的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展。至今，互聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統(tǒng)相互融合誕生了物聯(lián)網(wǎng)，并沿著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算勇猛前行。而在強電領域，國家電網(wǎng)沿著堅強電網(wǎng)、堅強智能電網(wǎng)建設，直到與互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)相互融合，誕生出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，從而使人工智能進入到一個強電、弱電統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)應用新時代。在這個新時代里，一方面是電力系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)）與弱電（互聯(lián)網(wǎng)及嵌入式等用電系統(tǒng)）統(tǒng)一起來，實現(xiàn)全局性的人工智能時代。

１ 物聯(lián)網(wǎng)應用的新時代

眾多物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)都是一個用電系統(tǒng)，眾多的應用場景集中在弱電系統(tǒng)信息互聯(lián)網(wǎng)絡終端的智能控制應用。通常，智能系統(tǒng)不涉及供電部分，只負責完成系統(tǒng)的智能信息交互、管理，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能控制。進入物聯(lián)網(wǎng)時代后，應用系統(tǒng)逐漸融合成為一個龐大的網(wǎng)絡體系。以電動汽車為例，電動汽車整車系統(tǒng)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(tǒng)。這充分顯示，隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的深入發(fā)展，用電與供電、弱電與強電逐漸融合，系統(tǒng)用、供電的智能化管理成為物聯(lián)網(wǎng)應用中的重要部分。隨著智能電網(wǎng)的不斷完善以及互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的相互融合，物聯(lián)網(wǎng)進入到一個用、供電管理與信息系統(tǒng)智能化兩翼齊飛的新時代。

２ 智能電網(wǎng)的國家戰(zhàn)略工程

國家電網(wǎng)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(wǎng)體系，以保證電網(wǎng)安全。２１世紀初，隨著人工智能發(fā)展，國家電網(wǎng)的智能化成為世界各國的國家戰(zhàn)略工程，從傳統(tǒng)電網(wǎng)到智能電網(wǎng)，經歷了堅強電網(wǎng)建設與堅強智能電網(wǎng)建設兩個階段。

２００９年，中國國家電網(wǎng)公司公布了“智能電網(wǎng)"發(fā)展計劃，以建設“統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)"為目標，預計在２０２０年前完成智能電網(wǎng)改造，計劃總投資超過４萬億。統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)是國家電網(wǎng)業(yè)界人士提出的概念，指的是以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設為原則，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征的國家智能電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)建設的首要任務是信息系統(tǒng)建設，即在堅強電網(wǎng)基礎上的建設全網(wǎng)通達的信息傳輸體系。早先，電網(wǎng)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(guī)格的光纖復合電纜（電力光纜）已覆蓋了全部電力網(wǎng)，形成了光纖通信基礎上的智能電網(wǎng)。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(wǎng)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(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相連，以滿足智能電網(wǎng)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(lián)網(wǎng)

簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)基礎上的萬物互聯(lián)網(wǎng)；電力物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)內部的萬物互聯(lián)網(wǎng)；泛在物聯(lián)網(wǎng)則是物聯(lián)網(wǎng)向智能電網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的內網(wǎng)與外網(wǎng)

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

（2）泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的安全保障

智能電網(wǎng)的內外網(wǎng)的分割，使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)形成了“物聯(lián)網(wǎng)＋智能電網(wǎng)"的特殊結構體系。兩網(wǎng)之間只有從智能電網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)輸出的單向信息交互通道。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)為智能電網(wǎng)內部的萬物互聯(lián)，以及通過智能變電站、智能電表實現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)中的萬物互聯(lián)，實現(xiàn)這些網(wǎng)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(wǎng)的安全可靠，又實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)終端體系強電、弱電的統(tǒng)一智能化管控。

４ 電力物聯(lián)網(wǎng)的智能電表與信息交互平臺

智能變電站是電力物聯(lián)網(wǎng)內外網(wǎng)交互的網(wǎng)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(lián)網(wǎng)及其云平臺生態(tài)體系建設中的核心領域。

（1） 電力物聯(lián)網(wǎng)的智能電表

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中，所有物聯(lián)網(wǎng)的智能終端都是一個用電系統(tǒng)，智能電網(wǎng)則是一個供電系統(tǒng)，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(xiàn)電量計量、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)遠傳等功能。電力物聯(lián)網(wǎng)中的智能電表則是一個連接內外網(wǎng)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(shù)據(jù)通信模塊、用于數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)云平臺生態(tài)體系建設的重要一環(huán)。

這里以安科瑞推出的ADW300物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測儀表為例具體說明一下智能電表相較于傳統(tǒng)電表的優(yōu)勢。

強大的互聯(lián)功能：相較于傳統(tǒng)電表的本地采集方式，通過與物聯(lián)網(wǎng)技術的結合，目前該款終端監(jiān)測設備除了可支持RS-485通訊，在網(wǎng)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(xié)議的適配方面也涵蓋了目前市面上的大部分通用協(xié)議。

智能化監(jiān)測：主要是通過附加功能來協(xié)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(xiàn)場實現(xiàn)開合閘的保護功能；支持多路的溫度測量和漏電監(jiān)測，防止因為故障、老化導致的溫度過高而出現(xiàn)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(shù)據(jù)，再通過平臺短信預警等措施及時的通知到用戶端進行現(xiàn)場故障的處理。

（2）泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的云平臺建設

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

安科瑞推出企業(yè)微電網(wǎng)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(huán)保用電監(jiān)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(tǒng)的融合，以解決智慧城市、智慧社區(qū)、智慧醫(yī)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(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通信產品，包括網(wǎng)關和終端設備，支持ＲＳ４８５、以太網(wǎng)、ＬｏＲＡ、ＺｉｇＢｅｅ、ＧＰＲＳ、４Ｇ、ＮＢ ＩｏＴ 等多種通信方式。在結合平臺的數(shù)據(jù)分析功能，給到用戶詳細、簡潔明了的數(shù)據(jù)報表。這也是萬物互聯(lián)，智慧電網(wǎng)的表現(xiàn)形態(tài)。

從云端平臺我們可以結合曲線圖樹狀圖等直觀的了解到符合的運行情況。

5 結語

一個完整的物聯(lián)網(wǎng)應用體系，應該涵蓋用電體系、供電體系，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)誕生有利于實現(xiàn)這一目標。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎是智能電網(wǎng)，國家電網(wǎng)*的安全屬性導致其封閉、壟斷的基本特征，以及內網(wǎng)與外網(wǎng)的分割狀態(tài)。智能變電站與智能電表成為內外網(wǎng)交互的通道。

參考文獻

[1]何立民.從智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)到泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

作者簡介

任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，研發(fā)工程師，從事電力物聯(lián)網(wǎng)相關解決方案研究工作。