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

０ 引言 

        人工智能時(shí)代，弱電領(lǐng)域的信息革命與數字化革命沿 著(zhù)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發(fā)展。至今，互聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統相互融合誕生了物聯(lián)網(wǎng)，并沿著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算勇猛前行。而在強電領(lǐng)域，國家電網(wǎng)沿著(zhù)堅強電網(wǎng)、堅強智能電網(wǎng)建設，直到與互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統相互融合，誕生出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，從而使人工智能進(jìn)入到一個(gè)強電、弱電統一的物聯(lián)網(wǎng)應用新時(shí)代。在這個(gè)新時(shí)代里，一方面是電力系統發(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）與弱電（互聯(lián)網(wǎng)及嵌入式等用電系統）統一起來(lái)，實(shí)現全局性的人工智能時(shí)代。

１ 物聯(lián)網(wǎng)應用的新時(shí)代

        眾多物聯(lián)網(wǎng)終端系統都是一個(gè)用電系統，眾多的應用場(chǎng)景集中在弱電系統信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )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(shí)現系統的智能控制。進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代后，應用系統逐漸融合成為一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò )體系。以電動(dòng)汽車(chē)為例，電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)系統以及相應的充電樁就是一個(gè)強電的電力驅動(dòng)與弱電的智能控制的綜合系統。這充分顯示，隨著(zhù)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，系統用、供電的智能化管理成為物聯(lián)網(wǎng)應用中重要部分。隨著(zhù)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(jìn)入到一個(gè)用、供電管理與信息系統智能化兩翼齊飛的新時(shí)代。 

２ 智能電網(wǎng)的國家戰略工程

        國家電網(wǎng)關(guān)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(zhù)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略工程，從傳統電網(wǎng)到智能電網(wǎng)，經(jīng)歷了堅強電網(wǎng)建設與堅強智能電網(wǎng)建設兩個(gè)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(guò)４萬(wàn)億。統一堅強智能電網(wǎng)是國家電網(wǎng)業(yè)界人士提出的概念，指的是以統一規劃、統一標準、統一建設為原則，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(dòng)化、互動(dòng)化特征的國家智能電網(wǎng)。

        智能電網(wǎng)建設的首要任務(wù)是信息系統建設，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(lái)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(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(jīng)成為光纖入戶(hù)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(dòng)電力光纖到戶(hù)工程，在提供電能的同時(shí)，可與電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相連，以滿(mǎn)足智能電網(wǎng)用電側的信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化需求。

３ 什么是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

        簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)基礎上的萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)；電力物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)內部的萬(wàn)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(gè)泛在物聯(lián)網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)來(lái)自智能電網(wǎng)，首先應用在電力系統內部，包括電力系統內部傳統的發(fā)電、變電、輸電、供電、電力調度，以及新能源領(lǐng)域并網(wǎng)、用／供電系統的智能化管控等，稱(chēng)為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的內網(wǎng)。隨著(zhù)用電設備的智能化電源管理技術(shù)發(fā)展，電力物聯(lián)網(wǎng)不可避免地會(huì )向用電端外溢，使現有的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到智能用電管理時(shí)代，外溢到現有的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的部分稱(chēng)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(zhì)不同、差異明顯。內網(wǎng)是強電領(lǐng)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(lǐng)域，自由、開(kāi)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)體現為智能電網(wǎng)內部的萬(wàn)物互聯(lián)，以及通過(guò)智能變電站、智能電表實(shí)現與物聯(lián)網(wǎng)中的萬(wàn)物互聯(lián)，實(shí)現這些網(wǎng)絡(luò )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(shí)現了物聯(lián)網(wǎng)終端體系強電、弱電的統一智能化管控。

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(guān)，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(lǐng)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(gè)用電系統，智能電網(wǎng)則是一個(gè)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(shí)現電量計量、數據處理、數據遠傳等功能。電力物聯(lián)網(wǎng)中的智能電表則是一個(gè)連接內外網(wǎng)的信息樞紐、信息共享平臺。為滿(mǎn)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(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(xiàn)監測儀表為例具體說(shuō)明一下智能電表相較于傳統電表的優(yōu)勢。

強大的互聯(lián)功能：相較于傳統電表的本地采集方式，通過(guò)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結合，目前該款終端監測設備除了可支持RS-485通訊，在網(wǎng)絡(luò )通信層也可支持采用GPRS、WiFi、NB-IoT等各種通訊技術(shù)，同時(shí)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。

智能化監測：主要是通過(guò)附加功能來(lái)協(xié)助終端采集設備的智能交互，如：支持開(kāi)關(guān)量輸入輸出，可結合具體現場(chǎng)實(shí)現開(kāi)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(guò)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(shí)的上傳報警數據，再通過(guò)平臺短信預警等措施及時(shí)的通知到用戶(hù)端進(jìn)行現場(chǎng)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)系統建設的關(guān)鍵環(huán)節，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(xiàn)／無(wú)線(xiàn)物聯(lián)）—邊（邊緣計算）—端（終端設備）"的生態(tài)系統建設。

         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)保用電監管云平臺、充電樁（電動(dòng)汽車(chē)／自行車(chē)）運營(yíng)管理云平臺、預付費管理云平臺等平臺進(jìn)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(chǎng)景應用。結合用戶(hù)實(shí)際需求，同時(shí)也開(kāi)發(fā)了各類(lèi)有線(xiàn)、區域無(wú)線(xiàn)、廣域無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)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。在結合平臺的數據分析功能，給到用戶(hù)詳細、簡(jiǎn)潔明了的數據報表。這也是萬(wàn)物互聯(lián)，智慧電網(wǎng)的表現形態(tài)。

        從云端平臺我們可以結合曲線(xiàn)圖樹(shù)狀圖等直觀(guān)的了解到符合的運行情況。

5 結語(yǔ)

         一個(gè)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(shí)現這一目標。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)