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客户侧泛在电力物联网智能感知技术研究与应用

电能表价格行情

7月10日,也就是上周三,小编(又一次)参加了由中国电力科学研究院有限公司和国家电网能源互联网技术研究院举办的“泛在电力物联网—智能感知技术论坛”。

其中,国网营销部计量处副处长周辉关于“客户侧泛在电力物联网智能感知技术研究与应用”的报告让小编收益匪浅,小编回来根据录音和现场拍摄出的PPT抓紧整理出文字版,和大家一起分享。

建设客户侧泛在电力物联网是贯彻落实公司"世界一流能源互联网企业"目标的重要举措,是推进电网安全运行、精益管理、精准投资、优质服务的有效手段,是将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备以及人和物连接起来以产生共享数据的重要途径。经过十余年的发展,国网公司现已建成两级部署十大应用系统,全面覆盖企业运营、电网运行和客户服务等业务领域及各层级应用,但与“三型两网、世界一流”战略目标相比还有一定差距,亟需从全息感知、泛在连接、开放共享等方面加快建设布局。

泛在电力物联网建设对信息感知的深度、广度和密度提出了更高要求,营销计量专业依托多年的发展建设,目前已接入4.8亿智能电能表和4000万采集终端,是故障抢修、电力交易、客户服务、配网运行、电能质量监测等各项业务的基础数据来源,在支撑广域互联”“全息感知”“多传感协同等泛在电力物联网感知层建设方面具有技术研发及设备研制的先发优势。文章结合客户侧泛在电力物联网建设的有关新要求,对关键技术和设备的研究与应用情况进行介绍。

9大关键技术介绍与应用

非介入式负荷辨识技术

非介入式负荷辨识是一种在电力负荷输入总线端获取负荷数据(电压、电流),并通过模式识别算法分解用户用电负荷成分实现分项计量功能的高级量测技术。该技术已与智能电能表相结合,利用电能表的计量数据资源,通过用电信息采集系统及其主站完成用户用电负荷类型和用电量的量测。具备非介入式负荷辨识功能的电能表在江苏、天津和浙江等地开展了小规模的试点验证工作,相关运行数据已应用于指导用户科学用电,支撑计量衍生服务、电网建设运行和政府宏观决策。

从非侵入式负荷监测到用电负荷辨识,智能电表大有可为!

随器计量技术

随器计量技术是一种面向居民用电设备应用的新型感知技术,具有电参量量测、环境参量感知和控制策略输出等功能。目前,一般通过定制用电设备和随器计量智能插座两种方式来实现技术的规模化应用。该技术与非介入式负荷辨识技术相辅相成,通过数据共享与互补修正,共同实现对用户负荷的精确感知,满足家用电器级的深度感知和精准控制需求,为用电设备的精准运行监测和智能控制、区域性宏观协同运行提供了基础性支撑。

传感芯片技术应用

三相智能电能表用磁传感芯片能够实时监测环境磁场干扰,记录、上报磁场窃电事件。已经取得市场广泛认可;单相电能表用微控制器芯片已完成研发,目前处于验证测试阶段,参照国网公司相关企业标准指标要求,开展芯片参数测试、整机功能验证、环境影响测试等测试项目。“国网芯”技术的应用提升系统设备专业芯片的国产化程度,有力支撑新代电力设备的安全发展。

基于HPLC的用采级应用技术

HPLC深化应用主要包括:高频数据采集、停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、ID统一标识管理、档案自动同步以及通信性能检测和网络优化八大级应用功能。这些功能支撑了多维的分布式能源接入、台区精细线损分析、户变关系识别、线路阻抗分析、多表合一信息采集等业务。其中,低压台区停电事件主动上报应用覆盖用户数量为4245740户,包括应用HPLC+超级电容方式、应用全网感知方式以及双模通信等方式;相位拓扑识别有助于提升配网三相不平衡及线损分相治理水平;台区自动识别有利于台区线损管理,提高电网经济运行水平;线路阻抗分析可以实现对电缆老化情况的动态监测、评估。

基于HPLC的双模通信技术

双模通信技术兼有多种介质通信能力,通过“异构网”方式优化整合形成多种通信网络模型,优势互补,发挥各自技术长处。基于HPLC的双模通信技术可应用于载波通信盲点场景、无线通信盲点场景以及双模融合通信场景,并可在低压配电网最后“一公里” 接入场景,实现智能家居、智慧城市、电动车充电桩远程监控计费、分布式可再生能源接入及监控、楼宇控制系统、工业配电及远程监控,利用HPLC与无线互补特性,提高接入网通信的覆盖率,提高智能电网新业务支撑能力,为智能电网、能源互联网提供有效、可靠的通信手段。

电表智能化监测技术

电能表在长时间运行中,可能因为窃电、故障、老化或失效造成幅值和相位误差变化,或者由于长时间过电流运行造成电能表端子座温度过高而烧毁的情况新代智能电能表设计方案中增加了误差自监测功能和端子座测温功能:通过误差自监测功能可及时发现计量异常情况并上报,形成监测时间记录与冻结;端子座测温功能通过对电能表端子座进行测温,实时感知异常现象,对现场情况进行准确报警、拉闸保护、事件记录、主动上报。

综合能源测量感知技术

综合能源测量感知技术是国家电网公司着眼于资源集约共建、建设节约型社会做出的一项有益探索,充分利用用电信息采集系统、设备、通信资源构建开放、共享的数据平台。设备感知层涵盖各种类型的能源计量表计、环境监测设备、测量感知传感器;网络通信层可支持采用HPLCRF、 蓝牙、Zigbee、 WiFiM-BUSRS-485等各种通信技术的感知设备的安全、可靠接入并构建支持面向对象通信协议以及各类能源计量表计、测量感知设备的互联互通协议栈实现设备的即插即用;平台应用层可基于公有云和私有云进行构建,打破内外网边界,实现与政府、企业、用户数据的安全交互。目前已累计接入电、水、气、热“多表合一”信息采集用户533万户,建成14个国网级示范区,共享数据超过5000余万条。

电动车有序充电技术

电动汽车有序充电是指用户通过APP提出充放电业务申请,主站按照指定的充电计划,在指定时间点给充电桩下达指令,实现对电动汽车充电启停控制和实时功率限值调节。2019年,国网公司开展电动汽车有序充电方案设计和样机研制。截止目前电动汽车有序充电桩已经在北京、上海、浙江等地区开展试点应用。具体为北京33上海30台,杭州30台,宁波30台。

电力互感器在线监测技术

关口互感器作为关口计量装置,长期以来没有有效手段开展对在运互感器误差特性准确实时采集、状态评估分析其超差直接影响电能量贸易结算和线损评估。超差主要原因包含环境参数、电网频率、二次负荷、安装位置、二次压降等多种因素。电力互感器在线监测装置根据电力互感器运行误差评价方法及模型,规范电力互感器的型式评价、现场检定及运行管理模式,提高电力互感器的检验、运维、管理水平,为电力互感器设计、制造、安装、运维提供技术支撑,直接服务电能贸易结算,可弹性调节现场试验强度,开展精细化线损分析。

5大核心设备研制开发

新一代智能电能表

新代智能电能表采用多芯模组化设计理念,计量芯与管理芯相对独立,同时配备上下行通信模块以及各类业务应用模块,非计量芯均可独立升级,各类业务应用模块灵活配置,在确保计量功能精准、可靠的前提下为未来所需要拓展的业务需求预留充分的空间。目前已经实现的扩展模块有居民用电负荷识别模块、电动汽车有序充电模块以及多表集抄模块。

IR46智能电表“双芯”溯源和设计理念

能源控制器

结合电动汽车有序充电、居民家庭智慧用能、商业楼宇用能等物理信息系统技术要求,研制基于边缘计算与云计算协同运行的能源控制器。能源控制器硬件上采用模块化的型式设计,软件上设计统一操作系统实现操作系统与底层硬件和应用层软件的双向解耦。研发了高频数据采集、家庭居民智慧用能、电动汽车有序充电、停电故障主动上报等17个大类、38种功能设计。

电能计量锁具

电能计量锁具与智能、物联、安全属性泛在电力物联网内涵高契合,物理设备层用加密通信保障锁具通信及操作安全;系统平台层充分依托用电信息集现有平台统及硬件资源,实现智能锁具的智能操和物联监测。电能计量锁具及其应用系统可为现场人员提供创新、便捷、智能服务,全面支撑客户侧泛在电力物联网现场各项业的有序开展。

物联网时代下的“智能e锁”应用方案

智能有序充电桩

立足规模化电动汽车充电对台区配变的影响,结合有序充电精细化管理、无线组网、车桩通信、V2G等先进技术,研制基于有序充电的智能充电桩,除满足基本充电需求外,还可动态响应、执行功率调节,实现电动车辆充电功率动态跟随,满足台区负荷削峰填谷、有序充电管理需求。2019年结合智慧能源控制系统建设,已完成多个省市有序充电小区试点。

有序充电控制模组

为有效调控电网负荷,降低大量电动汽车竞争充电对配变、配网的负荷冲击影响,研究基于国网芯的智能有序充电控制通用标准模组,实现能源路由器有序充电功能的小型化、标准化、模块化、低成本化设计,为用户提供优质无感的充电服务。2019年进行智能有序充电控制模组方案设计和样机试制工作;2020年开展产品批量化应用。

5大典型应用场景探索

居民家庭智慧用能

家居家庭智慧用能是为居民家庭打造智慧用能服务环境,居民家庭智慧用能服务系统采用---边-端的整体构架方案。安装能源路由器、随器计量家电、随器计微型断路器、随器计量插座等。研发推广配套APP ,设计家庭用能智慧值指标评价体系,提高居民家庭用能的经济性、安全性、便捷性,推动居民家庭智慧用能水平的提升。

电动汽车及分布式能源服务

建设智慧能源服务系统,实施电动汽车有序充电和分布式能源有序接入,可保障配电网安全运行。提升充电设备利用率,促进清洁能源消纳,提高能源利用效率。设备物理层通过能源控制器和能源路由器串联起电动汽车有序充电监控链,可有序引导电动汽车低谷充电,减少电网投资,降低车辆使用成本,促进电动汽车的发展 ,减少汽车尾气排放 ,改善空气质量。

社区多能服务

社区多能服务是国家打造未来社区的典型场景,通过对供能设备、用能设备的监控、诊断和控制,积极参与需求响应和市场化交易等电力互动。社区多能服务用能控制系统采用云、管、边 端架构,实现社区范围内冷、热、电、气交互耦合与协同控制,达到最优经济用能,同时促进社区清洁能源消纳。

商业楼宇用能服务

商业楼宇用能服务是在满足特定目标条件下,连接建筑楼宇内的人员、空间环境,能源生产、传输、使用的所有设备,且可以与电网实施互动。商业楼宇用能控制系统采用---的系统架构,系统在物理设备层,通过部署各类传感器和执行器,实现对产生数据的源设备和建筑空间单元的全面感知。

工业企业及园区用能服务

工业企业及园区用能服务,是集成计算、通信与控制技术,使供用能设备或系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能,构建协调优化、友好互动、灵活交易的用能管控体系。通过部署的本地边缘路由器和各类传感器,实现工业企业及园区各供用能系统的实时感知、动态控制和信息服务。

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