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电力物联网感知层关键技术

来源: 2020-04-28

这些终端产品分别用于最后一公里通信网、客户侧数据采集、有用于线路侧数 据采集、台区边缘服务、变电站数据采集、有用于末端移动服务等。

1、 非介入式负荷辨识技术

非介入式负荷辨识是一种在用户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。该技术利用智能电能表的感知量测数据和本地分析处理,依托主站测 的负荷模型库和人工智能、机器学习算法,完成用户用电负荷类型和用电量的 量测。具备非接入式负荷便是功能的电能表在江苏、天津和浙江等地开展了小 规模试点验证工作,相关运行数据已经应用于知道用户科学用电、支撑居民增 值服务,电网建设运行和政府建设运行和政府宏观决策。典型的应用场景包括 负荷预测、安全用电、智能家居等。

2、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。一般采用嵌入家用电器内部和随气计量 智能插座两种技术实现方案。该技术与非介入式符合便是技术相辅相乘,一般 通过定制用电设备和随器计量智能插座实现。定制用电设备是指设备自带计量 模块,国内家电巨头都在做相应产品的规划和开发;而随器计量智能插座是在 插座上加入计量功能。通过数据共享实现模型修正,共同实现对用户符合的精 确感知,满足家用电器级的深入感知和精准控制需求,为用电设备的精准运行 监测、智能控制和源网荷协同运行提供了技术方案。

3、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。

4、基于 HPLC 的用采高级应用技术

基于高速电力线载波通信(HPLC)技术的深化应用主要包括: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高级应用功能。这些功能 支撑了多维的分布式能源接入、电动车充电桩的采集监控、台区线损精细分析、 营配贯通档案校核等。

5、基于 HPLC 的双模通信技术

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。

6、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。

7、综合能源测量感知技术

综合能源测量感知技术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 HPLC、RF、蓝牙、Zigbee、 WiFi、 M-BUS、RS-485 等各种通信技术,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。

8、电动车有序充电技术

国网电动汽车公司在泛在电力物联网中处于新兴业务市场化的战略前沿。充电 桩作为连接电动汽车、用户和电网的数据端口,是电动汽车数据、用户数据、 能源数据交互的关键枢纽,具有典型的物联网终端特征,是国家电网泛在电力 物联网在用户侧的重要入口。

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 台,上海 30 台,杭州 30 台,宁波 30 台。

9、电力互感器在线监测技术

互感器又称为仪用变压器,是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变 成低电压、大电流变成小电流,用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A 或 1A,均指额 定值),以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时 互感器还可用来隔开高电压系统,以保证人身和设备的安全。

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,直接服务电能贸易结算,开展精细化线损分析。