劉細鳳

安科瑞電氣(qi)股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：從電網(wang)的應用(yong)入手，介紹泛在電力物聯網(wang)、5G應(ying)用(yong)以及兩者的結(jie)合在電力系統中(zhong)的應(ying)用(yong)情況。基于5G時代背景，探究了泛在電力物聯網技術在我國電力系統的應用情況，為我國電網的新技術發展提供一定參考。

關鍵詞：泛在物聯網；5G；應(ying)用

0引言

隨著(zhu)我國各方面的(de)不斷發展(zhan)，尤其是經(jing)濟的(de)發展(zhan)，對電(dian)(dian)力(li)的(de)需求也越來越高(gao)，電(dian)(dian)網的(de)建(jian)設(she)也不斷增(zeng)加，供(gong)電(dian)(dian)系統也面臨(lin)巨大(da)的(de)挑戰。電(dian)(dian)力(li)新技術作為電(dian)(dian)力(li)系統的(de)著(zhu)重發展(zhan)部分(fen)，其有效，平穩的(de)運行顯得尤為重(zhong)要。而泛在電力物(wu)聯(lian)網(wang)和 5G 也是重要的一個環節。在實現智慧服務、對接和新業務、新業態和新模式中面對不同的問題需要不同的解決方案，能保證新業務、新業態和新模式，擴大能源互聯網生態圈，主動對接地方經濟發展，建設一站式服務平臺，打造利益共同體。同樣，5G 技術的發展將使配網系統朝著更加可靠(kao)，有效的方向前(qian)進。本文(wen)從泛(fan)在電力物聯網(wang)、5G 和兩者結合等方面介紹了電網新技術的有(you)效便利性。

1泛在電力物聯網

近年來，國家電網有限(xian)公司提出(chu)并大(da)力(li)發展泛(fan)在電力(li)物聯網領域，同時，緊密(mi)結(jie)合(he)“三型兩網"新戰略，集合全體員工的智慧，共同推進泛在電力物聯網建設。泛在電力物聯網建設需在技術層面進行突破。全球互聯網正在進行技術變革，要從網絡架構核心技術方面采取措施，通過傳感的設備、測量的設備、各種感知的模組模塊來廣泛地進行融合，讓傳統的物聯網擁有一個非常有效、平穩(wen)、智能(neng)的神經指(zhi)揮大腦。事實上，在(zai)泛在(zai)電力物聯網建設中這些已經在(zai)逐步得以實現。發現在(zai)輸配電線路的施工(gong)現場(chang)，傳感(gan)(gan)節(jie)點出現了續航時間(jian)短、感(gan)(gan)知精(jing)度(du)低、抗干擾能(neng)力弱的問(wen)題，需要電力傳感(gan)(gan)芯片(pian)對狀(zhuang)態(tai)的及時、準確(que)感(gan)(gan)知提供支撐(cheng)。于是，通過采(cai)集電力應(ying)用現場(chang)環境數據，進行了芯片(pian)性能(neng)與環境的相關(guan)性分(fen)析，通過開發輔(fu)助設計軟件，指(zhi)導芯片(pian)工(gong)藝參數與設計改進。

很多成果(guo)是(shi)泛(fan)在電力物聯網建(jian)設中涌現出來的(de)，具有很強(qiang)的(de)實(shi)用性，得到了(le)社會的(de)高(gao)度關注[2]。國網某省電力有限公司和中國鐵塔股份有限公司的小伙伴運用物聯網思維探索出了一條“鐵塔共享"之路。5G 已來，但目前低頻帶寬資源有限，難以滿足新興業務大容量的需求，未來 85%的新建基站將借助社會塔解決，電力塔共享是解決站址問題的選擇。通過共享，鐵塔可以成為集電力專網、運營商公網為一體的通信結點，集輸配供儲為一體的能源節點，集電力設施、通信設備、環境監測、安防監控為一體的空間信息共享節點，是“三型兩網"建設的具體實踐。未來共享鐵塔在資源節約方面的光明前景。

2 5G技術及(ji)應用(yong)

第五代(dai)移(yi)動通(tong)信(xin)技(ji)術是新一代(dai)蜂(feng)窩移(yi)動通(tong)信(xin)技(ji)術，根(gen)據(ju)全球移(yi)動供應商(shang)協會(hui)（GSA）于 8 月發布的報告，在全球各國的 5G 競爭當中，已經初步形成了梯隊為中、韓、美、日，梯隊為英、德、法的競爭格局。中國的 5G 研發和建設可以說走在世界前列，甚至是超前的。

隨著 5G 與電網業務的深度融合，將通過在高壓線路保護、城(cheng)市電網狀態監測、客戶用電信息采集(ji)等專業領(ling)域試(shi)點應用，挖掘(jue) 5G 技術優勢，實現電力系統各環節的人機交互、萬物互聯，助力智慧城市產業建設。一直以來，供電公司推動泛在電力物聯網建設，主動拓展 5G 新技術業務應用。在 220 千伏鏌铘站進行試點，建成某省5G 技術電力綜合應用示范區，綜合示范區貫通了端到端全程 5G SA 網絡通信通道，搭建 5G 技術應用、業務創新合作平臺，平臺集 4K 高清、VR、機器人巡檢、無人機巡視多功能于一體，構筑了 5G+ 天、地、人立體化監測體系，實現了對工程建設進度質量、設備狀態、人員行為的全時段監視、感知、立體化防護。

3 5G和泛(fan)在電力物聯網(wang)

據報(bao)道，今年初(chu)，一臺紅白相間的六旋(xuan)(xuan)翼巡檢無人(ren)機(ji)盤旋(xuan)(xuan)在國網公司(si)某 110kV 海洋變電站內，同時，另外一臺機身為深藍色、機頭為白色的新型巡檢機器人正在巡視變電站內的各種電力設備。這其實是國網電力研發出的基于 5G 技術的新型線路巡檢無人機和基于 VR 技術的新型變電站巡檢機器人。相比 4G 技術，5G 技術具有高速率、大帶寬、低時延的優點。傳統的線路巡檢無人機只能傳輸 1080P 的視頻，這樣會導致輸電設備的微小缺陷無法被識別。而該款搭載有 5G 終端的無人機能夠拍攝 4K 高清視頻并通過 5G 網絡回傳給線路運維人員。運維人員無需攀登鐵塔即可清晰看到輸電線路及附屬設備的每一個細節，提升了巡檢人員的工作效率。這款無人機還能安裝激光雷達實時進行三維建模，自動規劃航線。無人機工作完成后會自動飛回機巢充電。未來，除了在變電站建設機巢，針對遠距離巡檢任務，還可以在電力作業車上搭載移動機巢。這樣一來，變電站就變成了“機場"，移動作業車就變成了“航空母艦"。

傳統的變電站巡檢機器(qi)人須沿著既定軌道巡視站內設備，而這臺基(ji)于 5G 技術的 VR 變電站智能巡檢機器人則不需要既定軌道，遇到障礙物會自動識別并繞開，開展全自動巡視。這得益于這款巡檢機器人搭載的 5G 終端、多種物聯網傳感器和高清 VR 攝像頭。5G 網絡的超低延時特點確保了機器人高精度巡檢，既保證了巡視路線、查看設備位置的自由度，又能防止巡檢機器人誤入帶電區域，保證了巡檢作業的可靠性。此外，通(tong)過 5G 網絡可以將巡檢機器人搭載的 8K 高清全景攝像頭所拍攝的巡檢視頻實時地回傳到后臺指揮，指揮的工作人員利用匹配的 VR 眼鏡就能夠獲取變電站實景的現場式體驗；同時，該套系統還能提供針對多個變電站內設備狀態的專家遠程診斷，通過遠程專家的診斷意見，能夠提升了設備缺陷查找效率和準確性，給現場處置提供幫助。國網公司的這兩款新式裝備在 110 千伏海洋變電站的巡檢，也標志著國家電網公司實現基于 5G 技術的陸空一體化電力設施立體巡檢。

隨著 5G 網絡切片技術的投入使用，電網公司還可以依托5G 共享基站智能運維技術，進一步拓展 4K 高清監控音視頻信號雙向互動、智能全景 AR 巡檢機器人遠程監控等功能，推進電網運行 5G 智能新時代。利用開放的通信資源能力、豐富的數據資源和大數據應用能力、軟硬件集成能力以及云網一體的運營維護能力，為國網威海供電公司提供技術、運營、服務、管理等體系的賦能，提升國網公司的“三型兩網、世界水平"的發(fa)展現(xian)狀，構建能(neng)(neng)源系統智(zhi)能(neng)(neng)化運(yun)營體(ti)系。此外，電網(wang)公司也可以和通信(xin)企業(ye)進行戰略合作，共同(tong)打造應用(yong) 5G 通信(xin)和物聯網(wang)技(ji)術(shu)的智(zhi)慧電網(wang)示(shi)范(fan)項(xiang)目或(huo)示(shi)范(fan)工(gong)程(cheng)，建設 5G 基(ji)站基(ji)礎設施(shi)，共同(tong)在 5G 通信(xin)、人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)、物聯網(wang)、大(da)數據等領域開展研究，突(tu)破 5G 通信(xin)、物聯網(wang)等方面的新(xin)技(ji)術(shu)的應用(yong)與(yu)落地。 

4安科瑞為(wei)國家電網(wang)2021泛在電力(li)物(wu)聯網(wang)建(jian)設提供解(jie)決方(fang)案

安科瑞電氣(qi)深耕用戶側能效(xiao)管理多年，逐漸完(wan)善了從電力物聯網云平臺到終端(duan)傳感器的生態(tai)體(ti)(ti)系，在“源（電源）-網（電網）-荷（負荷）-儲（儲能）"各個環節加大研發投入，已經形成“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，參與泛在電力物聯網建設，為國家電網建設“三型兩網"提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產生共享數據，從而為電網、發電、供應商、用戶服務。

4.1云平臺

安科瑞(rui)電氣近年來(lai)已經陸續推出變電所(suo)運維(wei)云平(ping)(ping)(ping)(ping)臺(tai)、能源(yuan)管理云平(ping)(ping)(ping)(ping)臺(tai)、智(zhi)慧用電云平(ping)(ping)(ping)(ping)臺(tai)、環保用電監管云平(ping)(ping)(ping)(ping)臺(tai)、充電樁(zhuang)（電動(dong)汽車/自行車）運營管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經廣泛應用在多地國網公司用戶端業務、環保部門、安監部門、住建部門等。

4.1.1變電所運維云平臺

據統計(ji)全國(guo)高(gao)供高(gao)計(ji)的(de)工商業用戶數量達到200多萬戶，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預防薄弱等問題。國網公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個千億級別的市場。

AcrelCloud-1000電力(li)運維云平(ping)臺采用多功(gong)(gong)能電力(li)儀表、無線通信(xin)(xin)、邊緣(yuan)計算網關(guan)及大(da)數(shu)(shu)據(ju)(ju)分(fen)析技術，通過(guo)智(zhi)能網關(guan)采集現場數(shu)(shu)據(ju)(ju)并存儲在本地，再(zai)定時(shi)(shi)向云平(ping)臺推送(song)數(shu)(shu)據(ju)(ju)。平(ping)臺可同時(shi)(shi)接(jie)入數(shu)(shu)以千計的用戶變電站數(shu)(shu)據(ju)(ju)。平(ping)臺采集的數(shu)(shu)據(ju)(ju)包(bao)括變電所電氣參數(shu)(shu)和(he)環境數(shu)(shu)據(ju)(ju)，包(bao)括電流電壓功(gong)(gong)率(lv)、開關(guan)狀態(tai)、變壓器溫度(du)、環境溫濕(shi)度(du)、浸水、和(he)煙(yan)霧、視頻、門禁等(deng)信(xin)(xin)息，有異常發生10S內通過(guo)短信(xin)(xin)和(he)APP發出告警(jing)信(xin)(xin)號。平(ping)臺通過(guo)手機APP下發運維任(ren)務到人員(yuan)手機上，并通(tong)過(guo)GPS跟蹤運維執行(xing)過(guo)程進行(xing)閉環，提高(gao)運維效率，即(ji)時(shi)發(fa)現運行(xing)缺(que)陷并做(zuo)消(xiao)缺(que)處理。

4.1.2能(neng)源管理(li)云平(ping)臺(tai)

Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可(ke)(ke)適用(yong)于各個(ge)行業，如辦公建筑(zhu)、工廠(chang)、教育建筑(zhu)、建筑(zhu)、商(shang)業綜合體等，可(ke)(ke)通(tong)過(guo)局域網(wang)、互聯(lian)網(wang)或者(zhe)4G網(wang)絡采集(ji)不同(tong)區域多個(ge)建筑(zhu)或單位(wei)的用(yong)能數據(ju)。

平(ping)臺(tai)采集建筑電(dian)、水、氣、冷熱量等能源(yuan)消耗數據(ju)(ju)和(he)光伏、風力(li)、儲能等新能源(yuan)數據(ju)(ju)，對用(yong)能數據(ju)(ju)進(jin)(jin)行分(fen)析(xi)，按照區(qu)域、部門、用(yong)電(dian)設備類(lei)型進(jin)(jin)行細分(fen)，提供(gong)同比(bi)、環比(bi)分(fen)析(xi)比(bi)較(jiao)和(he)用(yong)能數據(ju)(ju)追溯，同時可以(yi)提供(gong)尖(jian)峰平(ping)谷(gu)各時段(duan)用(yong)能數據(ju)(ju)和(he)報表，幫助用(yong)戶(hu)梳(shu)理能源(yuan)賬單明(ming)細和(he)制定能源(yuan)績效考(kao)核(he)。

4.1.3環保用電(dian)監管(guan)云平(ping)臺

近年來我(wo)們的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境質量有(you)了很(hen)大的(de)(de)(de)改(gai)善(shan)，這都歸功于國家層(ceng)面(mian)對環(huan)(huan)保(bao)的(de)(de)(de)重視和(he)環(huan)(huan)保(bao)部門的(de)(de)(de)有(you)力監(jian)察執(zhi)法(fa)。安科(ke)瑞針對環(huan)(huan)保(bao)監(jian)察的(de)(de)(de)痛點研(yan)發(fa)了環(huan)(huan)保(bao)用(yong)電監(jian)管(guan)系(xi)統解決方案(an)，助力環(huan)(huan)保(bao)部門堅決打贏藍天(tian)碧水保(bao)衛戰(zhan)。

Acrelcloud-3000環(huan)保用電監(jian)管平臺(tai)主要為環(huan)保監(jian)察部門和產(chan)污排污企業服務(wu)，為環(huan)保部門提(ti)供(gong)在(zai)線(xian)監(jian)管和執法依據(ju)，為生產(chan)企業提(ti)供(gong)設備運(yun)行(xing)監(jian)控和產(chan)污排污數據(ju)記錄(lu)。

平臺采集生產(chan)(chan)企業總用(yong)電量(liang)、生產(chan)(chan)用(yong)電和治污設備用(yong)電量(liang)，進行(xing)關聯分析，及時(shi)給出環保(bao)設備異常(chang)運行(xing)信(xin)號或企業異常(chang)生產(chan)(chan)信(xin)號，實現全過(guo)程(cheng)防控(kong)。前(qian)端設備采用(yong)不停電免接線方案采集用(yong)電數據，經LORA無線上傳到環保數據網關，再通過4G上傳平臺服務器或縣、市、省級環保平臺。各地環保部門通過污染防治設施用電實時監控，實現對排污企業生產運行*、全流程監控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執法，扭轉傳統依靠人力、經驗進行現場核查的狀態，為環保監管開辟更加切實、有效的監管方式，形成機制。

4.1.4智慧用(yong)電云平臺

據應急管理部網站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬起，因違反電氣安裝使用規定引發的火災占總數的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務院、公安部消防局以及各省市自治區直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發生，現用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養老福利院、場所、學校、金融網點等人員密集場所廣泛開展。

安(an)科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現場數據，實時發現電氣線路和用電設備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預警，有效防止電氣火災的發生。系統可以顯示所有監測點位的漏電電流等電氣參數和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實時評估企業用電狀態。

4.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺

電動(dong)汽車現已成為廣泛使(shi)用的綠色能源(yuan)交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；和用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。

電動自行(xing)(xing)(xing)車數量越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多，解決了(le)老百姓短距離(li)出行(xing)(xing)(xing)問題，但是和(he)(he)電動自行(xing)(xing)(xing)車相關的(de)和(he)(he)火(huo)災(zai)事故新(xin)聞(wen)也屢見(jian)不鮮，有逐(zhu)年增(zeng)長的(de)趨勢，給社會帶來了(le)很大的(de)損失(shi)，成為(wei)人(ren)民生命和(he)(he)財產(chan)的(de)一(yi)個隱患。基于電動自行(xing)(xing)(xing)車火(huo)災(zai)的(de)危害和(he)(he)特(te)點，各級部門發文(wen)對電動自行(xing)(xing)(xing)車火(huo)災(zai)的(de)整治(zhi)都放(fang)在規范停放(fang)和(he)(he)充電行(xing)(xing)(xing)為(wei)上(shang)。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災治理提供充電管理、資產管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業樓宇、小區、學校、醫院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

4.1.6物業小區(qu)預付費(fei)管理云平臺

安(an)科瑞(rui)遠程預付費系統(tong)可以針對各商(shang)業(ye)綜合體、小區、寫字(zi)樓、辦(ban)公(gong)樓、酒(jiu)店式(shi)公(gong)寓等物業(ye)，學(xue)校、工廠(chang)宿舍的后勤管理(li)部門(men)以及連(lian)鎖超市(shi)、大型物業(ye)分布式(shi)財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前(qian)Acrelcloud-3000預付費管理系統已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩定運行多年，適用于物業公司對小區、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電管控系統。

4.2有線/無(wu)線物聯

安科瑞根(gen)據多年來的項目(mu)經驗，結(jie)合用戶實際需求，開發了(le)各類(lei)有線、區域(yu)(yu)無(wu)線、廣域(yu)(yu)無(wu)線通訊產品，包(bao)括網關和(he)終端設備(bei)。支(zhi)持(chi)RS485、以太網、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產品，服務于泛在電力物聯網建設。

4.3邊緣計(ji)算(suan)

安科瑞針對物聯(lian)網應用開發(fa)了多款智能網關，采(cai)用嵌(qian)入式系統和(he)(he)邊緣(yuan)計算技術，現(xian)場采(cai)集和(he)(he)存儲終端設備數(shu)(shu)據(ju)，并根據(ju)云平臺的需(xu)要，采(cai)用不同的協議和(he)(he)云平臺對接。所(suo)有數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集、計算、異常報警觸發(fa)邏(luo)輯均在(zai)網關就地設置，網絡故障時數(shu)(shu)據(ju)存儲在(zai)本地，網絡恢復后(hou)補傳數(shu)(shu)據(ju)，斷點(dian)續傳，提高數(shu)(shu)據(ju)可靠性。

4.4終端設備(bei) 

針對泛在電(dian)力物(wu)聯(lian)網的建設，安科(ke)瑞陸續推出多款物(wu)聯(lian)網儀(yi)表，應(ying)用在不(bu)同場合以(yi)滿足不(bu)同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。

4.5安科瑞產品在泛在電力物聯網的應用 

近兩年來，安科瑞已經陸(lu)續參與江(jiang)蘇省(sheng)(sheng)部分縣市電力公司(si)的用戶端能源管理(li)平(ping)臺(tai)、云南(nan)省(sheng)(sheng)網綜合能源服務平(ping)臺(tai)、上海嘉定區147所學校電力運維平臺等相關平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網關、終端設備等產品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶需求不斷完善產品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯網的一部分。

“能源互(hu)聯(lian)網(wang)的春天到了(le)，因(yin)其所能，它必(bi)將成(cheng)為(wei)充滿(man)活力的新(xin)型能源業態。"盡管針對泛在電(dian)力物聯(lian)網(wang)還有一些不同的聲音，但是泛在電(dian)力物聯(lian)網(wang)已經悄無(wu)聲息的鋪(pu)開來(lai)，融入能源互(hu)聯(lian)網(wang)基礎(chu)建(jian)設(she)的方(fang)方(fang)面面。

5結論

5G網絡建設(she)也(ye)是面向未來(lai)的“新型基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)建設(she)"，將使工業生產、社會管(guan)理效率獲得提(ti)升，大(da)(da)大(da)(da)節約生產成(cheng)本和(he)交易成(cheng)本，隨著泛在(zai)電力(li)物(wu)聯網建設的(de)逐步推進以(yi)及 5G 等新技術與電力物聯網的深度融合，未來將在多個領域實現用能服務體驗的提質升級，將電力用戶及其設備，電網企業及其設備，發電企業及其設備，供應商及其設備，以及人和物連接起來，產生共享數據，打造“互聯網"大數據平臺，為市民提供“互聯網"智慧用能方案，實現能源系統智能化運營與管理，多能互補、有(you)效利用，構建以電(dian)為優先(xian)的清(qing)潔低(di)碳(tan)能(neng)源消費體(ti)系。

參(can)考(kao)文獻

[1] 張敏,冉碧珍,楊鳳.泛在電力物聯網及5G技術在電網中的應用淺析

[2] 王洪勉,孫慧,鄭利斌,李新(xin)軍.泛在電力物聯網智聯單元設計與實現[J].供用電,2019(6)：25-26.

[3] 劉日亮(liang),劉(liu)海濤,夏圣峰,袁棟,文艷,程力涵.物聯網技術在配電臺區中的應用與思考[J].高電壓技術,2019(6)：98-100.

[4] 安科瑞企(qi)業(ye)微電(dian)網設計與(yu)應(ying)用(yong)手冊.2020.06版

作者簡介

劉細鳳(feng)，安(an)科瑞電氣股份有限公(gong)司，主要研究方向為智能照(zhao)明的研發與應用