柏为为
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：在全球能源互联网背景下,提出基于大数据构建智慧企业、智能配电网,促进泛在电力物联网在配电网中的落地。根据电网的功能定位、发展路径,以先进的理 念和技术手段,解决实际问题,推进电网发展方式向纵深转变。
关键词：智慧企业；智能配电网；泛在电力物联网
0 引言
全球能源互联网时代，要探索与之相应的企 业建设方法与路径，形成具有前瞻性、理论性和 可操作性的具体实施方案，全面提升全球能源互联网环境下的电网公司管理水平。除了构筑智慧企业以适应公司发展，同时要考虑到数据的全面 性和关联性，在技术层面构建具备全状态感知能力的智能配电网。
配电网在用户和电网中间起到桥梁作用，结合配电网在电力系统中的地位，以及面向社会、服务社会的属性，提出泛在电力物联网在配电网中的应用，结合边缘计算技术、5G信息技术和 大数据挖掘技术，建设智能配电网。
1 智慧企业建设和实施路径
智慧企业由信息和分析驱动，即面对更加复杂的环境做出更快或更多的决定。智慧企业是企业演进的必然趋势，其在企业管理提升、核心竞争力打造等方面发挥着关键作用。智慧企业的本质是实现企业管理自动化。
1.1 智慧企业建设目标
智慧企业就是利用智能科学的理论、技术、方法和信息、通信及自动化技术工具，通过智能 感知、云计算、物联网、移动互联.大数据挖掘和专家系统等手段，实现企业核心业务智能化，经营管理、决策和服务智能化，企业各种资源获得智能调配和优化利用，实现信息流、资金流、物流和业务工作流的高度集成和融合，实现社会效益、经济效益双丰收，如图1所示
图1大数据时代下的智慧企业
对电网公司而言，实施智慧企业可以实现高度风险应对、决策优化和战略应变，带动公司各专业的发展，设备运行检修、运营管理和资产管理的发展都会上升一个层次，确保公司的发展理念和能力水平占据世界能源发展的金字塔塔尖位置。利用信息技术提高交互的明确毕、效率、灵活性和响应速度，以信息为基础，以知识为载体，以创新为特征，充分敏捷高效的整合和运用内外部资源。
1.2 智慧企业的实施路径
利用5G信息技术作为工具，提升电网公司的工业技术水平和管理技术水平。将工业技术系统、企业组织、流程体系以及人的因素，进行大数据时代的融合，探索和挖掘企业发展的深层次内涵。强化企业内部结构的稳定性，加强对外界环境和变量信息以及自身状态的感知能力，确保企业发展的先进性。利用感知系统采集的各项归一化数据进行数学建模和数据分析，包括电气量数据、非电气量数据、人力资源数据、资产设备数据、专家决策系统和经验系统等，可以提升企业管理的工作效率、降低各项支出成本，优化资源配置。
对于企业管理组织系统而言，针对大数据应用的不同阶段，利用大数据实现企业的自动化管理，从仿生学的角度看待就像是神经系统和中枢系统，做到信息的感知、收集、预测、评估和决策，通过各级单位的单元分析、各部门专业的技术分析，各级系统在服从全局的情况下做出较优判断和决策。各级单位可以看成是一个单独且关联的系统，子系统可以根据本单位的工作特点进行系统内数据分析，实现智慧企业的自动化管理，同时可以进行各系统之间信息的共享。逐步实现电网企业自动预判、自主决策，完成较优进化。
在大数据、全球能源互联网和泛在电力物联网快速发展的今天，企业管理必须运用复杂系统管理思维应对快速变化、多维交织的时代挑战。加强企业内外部信息的处理能力和对海量数据的有效发掘利用，通过传感、网络和数据处理等信息技术的广泛应用，建立起企业信息流、资金流、物流和工作流于一体的平台。
2 智能配电网建设和实施路径
信息时代对于配电网和电力设备的挑战，更加倾向于互联网的扁平化结构，配电网的双向分享和髙效配置已经成为其基本状态，对于配电网中的基础设备的要求更是在不断地提高，需要获取大量的支撑数据以确保配电网优质高效的运行。
2.1 智能配电网建设目标
由于配电网是直接面向用户的，配电网是电能运输的最后一个环节，结合配电网现阶段建设情况，先进技术在配电网中的应用有着重大意义。将城市配电网建设与发展上升到承载和推动能源消费革命的新高度，将配电网作为能源互联网应用试点，小规模试点示范有着重大意义。可以更大程度上实现开放互动.泛在智能，配电网从无源转变为有源，从被动转向主动，对配电网的规划、运行和控制会有更髙的要求。以配电网为支撑平台，构建能源供应体系，实现能源信息的双向流通。配电自动化、配电网网架规划+边缘计算同步推进的方式进行，一个是完成硬件配置，一个是完成相关软件系统的接入，二者相结合就可以实现配电网以能源流为核心的“互联网+ ”公共服务平台。
2.2 智能配电网发展中存在的问题
当前存在的问题：传感器的覆盖不充分，存在检测盲区；数据模型和通信标准没有同一的标准 ，信息孤岛难以消除；数据分析智能化很低，用电数据尚未被有效挖掘。
配电网设备量大、面广，设备种类多、造价低且可靠性差，配网的故障率高，用户感受到的停电事件96%由配网引起。碎片化数据的大量涌现，使得数据所依赖的网络变化趋势不确定，无规则，非结构化，实时性，使得极端数据时代已经来临。配电网量测覆盖不全面，对配电的运行情况感知能力不足，配电网网架结构不够灵活，配电设备线路种类数量众多，对分布式电源的潮流掌握不明确，不能及时满足用户多种多样的电力服务需求。
2.3 智能配电网实现途径
5G通信和泛在电力物联网的融合，是电网发展的一种表现形式，泛在电力物联网、边缘计算技术和智慧能源是能源互联网的重要举措。电压等级低的配电网由于考虑到成本因素，电力互联互通和信息互联互通实现并不是很好，广泛的用户互动、充分发挥用户的灵活性是能源互联网在配电领域的主要研究方向。泛在电力物联网的重点将集中在配用电侧，设备、系 统 和 人 （用户、运维检修人员、电网管理人员）之间信息资源的互联，处理物理信息以及虚拟信息，并对此做出反应。初期的物联网需要在实物端装设传感器，传送至数据管理分析平台，这样的信息流动是单向的，未来的物联网需要的是数据信息的双向流动。配电网的信息系统承载着配电网的保护、故障的隔离与恢复、配电调度、生产管理、运行检修管理和需求侧响应等众多任务，需要融合人工智能的分析和判断，提升对设备的检测和管理水平，增强各类信息的搜集录入，以及评判标准。搜集各类数据，并将各类数据标准化，剔 除无用数据和错误数据，综合研判各类数据进行决策判断和操作，以及对配电网的预测。在需求侧响应、储能控制、配电自动化和电力电子设备控制方面都需要做到准确控制，需要做到对电网运行状态的检测和全面的感知，把传感器对电网实时数据的采集和分析应用到当前配电各领域时的研究和电力设备状态监测、视频远程监控的应用和无人机巡视检査，优化决策者体验。
接下来要强化智能电网建设与设备管控，不断提升设备质量标准，基于资产全寿命的周期管理 ，做好对相关设备的隐患排査，不断提升设备的可靠性水平。数据驱动决策管理，使风险管控更加标准化和智能化。推进标准化建设，打造数据大感知网络。
随着原始数据和决策数据的不断积累，通过记忆认知、计算认知和交互认知三位一体的认识网络，完成自我评估、自我纠偏、自我提升和自我引领，实现智慧企业的自动预判.自主决策和自主演进。在信息化维度上，企业根据自身发展的特点以及大数据发展过程，在不同阶段选择不同的智慧工具，实现基于大数据模式下智慧企业和智慧工业的发展，大数据时代下的智能配电网如图2所示。
图2 大数据代下的智能配电网
配电网运行状态在线监测与风险评估，配 电系统规划和能源需求协调，针对用户的高质量个性化用电服务。大数据的使用是设备的全周期状态都能全面感知，其相关信息的录入和采集将会更加便捷高效，并保证数据的真实有 效 。全面支撑电网运行数据性能提升，促 进与用户互动化的智能用电，提升分布式可再生能源消纳能力，挖掘用电大数据的增量价值。初级形态：现阶段智能电网；高级形态：透明电网，远景形态：零边际成本电网（产销一体）。
由于海量数据的时效性，运行中的电网要处理大量数据，一是数据的准确性难以得到保证，二是要建设如此庞大的系统需要强大的信息系统做支撑，其建设成本和运行维护成本也是巨大的。解决方法是建设试点运行方案，利用捜集到的大数据作相关分析，提取有用数据进行数据分析和数学建模，构造一系列模型用以解决实际生产问题。根据用户级别和电网等级制定具体的建设标准。
3 安科瑞为国家电网2020泛在电力物联网建设提供解决方案
安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年，逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系，在“源（电源）-网（电网）-荷（负荷）-储（储能）”各个环节加大研发投入，已经形成“云（云平台）-管（有线/无线物联）-边（边缘计算）-端（终端设备）”的生态系统，积极参与泛在电力物联网建设，为国家电网建设“三型两网”提供解决方案，使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互，产生共享数据，从而为电网、发电、供应商、用户服务。
安科瑞电气近年来已经陆续推出变电所运维云平台、能源管理云平台、智慧安全用电云平台、环保用电监管云平台、充电桩（电动汽车/自行车）运营管理云平台、预付费管理云平台等云平台解决方案等解决方案，并已经广泛应用在多地国网公司用户端业务、环保部门、安监部门、住建部门等。
据统计全国高供高计的工商业用户数量达到200多万户，规模巨大，但是大部分日常的运行维护工作比较传统，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障抢修时间长、风险预防薄弱等问题。国网公司和众多电力运维公司正在抢占这块巨大的市场，这是一个千亿级别的市场。
3.1.2 能源管理云平台AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据，包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理，变电所运维云平台功能一览。
Acrelcloud-5000能耗管理云平台可适用于各个行业，如政府办公建筑、工厂、教育建筑、医疗建筑、商业综合体等，可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。
平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据，对用能数据进行分析，按照区域、部门、用电设备类型进行细分，提供同比、环比分析比较和用能数据追溯，同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表，帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。
近年来我们的环境质量有了很大的改善，这都归功于国家层面对环保的重视和环保部门的有力监察执法。安科瑞针对环保监察的痛点研发了环保用电监管系统解决方案，助力环保部门坚决打赢蓝天碧水保卫战。
Acrelcloud-3000环保用电监管平台主要为环保监察部门和产污排污企业服务，为环保部门提供在线监管和执法依据，为生产企业提供设备运行监控和产污排污数据记录。
平台采集生产企业总用电量、生产用电和治污设备用电量，进行关联分析，及时给出环保设备异常运行信号或企业异常生产信号，实现全过程防控。前端设备采用不停电免接线方案采集用电数据，经LORA无线上传到环保数据网关，再通过4G上传平台服务器或县、市、省级环保平台。各地环保部门通过污染防治设施用电实时监控，实现对排污企业生产运行无死角、全流程监控，达到变人防为信息化技防，从事后处罚到介入式执法，彻底扭转传统依靠人力、经验进行现场核查的状态，为环保监管开辟更加切实、有效的监管方式，形成长效机制。
据应急管理部网站数据，2016~2018年期间因为电气原因导致的火灾占总数的30%~34%左右，其中2018年全国共接报火灾23.7万起，因违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的34.6%，较大和重大火灾事故中，电气火灾的比例更高。国务院、公安部消防局以及各省市自治区直辖市纷纷出台文件推广使用安全用电、智慧用电，从源头上预防电气火灾的发生，现安全用电管理平台已在九小场所、三合一场所、养老福利院、医疗场所、学校、金融网点等人员密集场所广泛开展。
安科瑞Acrelcloud-6000安全用电管理云平台对电气引发火灾的主要因素（线缆温度、漏电电流、负荷电流、电压）进行不间断的数据跟踪与统计分析，通过2G/NB-IOT/4G方式采集现场数据，实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患（如：线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电等）并通过短信、APP推送、自动语音呼叫等方式及时预警，有效防止电气火灾的发生。系统可以显示所有监测点位的漏电电流等电气参数和线缆温度，并支持巡检记录和派单操作，提供安全隐患分析报告，实时评估企业用电安全状态。
电动自行车数量越来越多，解决了老百姓短距离出行问题，但是和电动自行车相关的安全和火灾事故新闻也屡见不鲜，有逐年增长的趋势，给社会带来了很大的损失，成为人民生命和财产安全的一个隐患。基于电动自行车火灾的危害和特点，各级政府部门发文对电动自行车火灾的整治重点都放在规范停放和充电行为上。安科瑞Acrelcloud-9500充电桩运营管理云平台，针对电动自行车火灾治理提供充电安全管理、资产管理和交易管理的一揽子解决方案，解决充电难、管理难和收费难的问题，可应用于商业楼宇、小区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。电动汽车现已成为广泛使用的绿色能源交通工具，Acrelcloud-9000充电桩运营管理云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。
安科瑞远程预付费系统可以针对各商业综合体、小区、写字楼、办公楼、酒店式公寓等物业，学校、工厂宿舍的后勤管理部门以及连锁超市、大型物业分布式财务操作，在线支付，总部财务扎口等。目前Acrelcloud-3000预付费管理系统已经成功在上述各场景得到广泛的应用并已经稳定运行多年，适用于物业公司对小区、办公和商铺租户的水电预付费管理，或者学校对学生宿舍的用电预付费和用电安全管控系统。
安科瑞根据多年来的项目经验，结合用户实际需求，开发了各类有线、区域无线、广域无线通讯产品，包括网关和终端设备。支持RS485、以太网、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多种通讯方式，随着5G建设步伐的加快，未来将会有越来越多的通讯方式融入产品，服务于泛在电力物联网建设。
安科瑞针对物联网应用开发了多款智能网关，采用嵌入式系统和边缘计算技术，现场采集和存储终端设备数据，并根据云平台的需要，采用不同的协议和云平台对接。所有数据采集、计算、异常报警触发逻辑均在网关就地设置，网络故障时数据存储在本地，网络恢复后补传数据，断点续传，提高数据可靠性。
针对泛在电力物联网的建设，安科瑞陆续推出多款物联网仪表，应用在不同场合以满足不同需求，2019年全年各类终端仪表出货量超过185万台。
近两年来，安科瑞已经陆续参与江苏省部分县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设，提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品，各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套，并且根据用户需求不断完善产品功能，这些项目就是未来泛在电力物联网的一部分。
“能源互联网的春天到了，因其所能，它必将成为充满活力的新型能源业态。”尽管针对泛在电力物联网还有一些不同的声音，但是泛在电力物联网已经悄无声息的铺开来，融入能源互联网基础建设的方方面面。
4 结语
结合电力系统工作实际，本文就电网公司建设智慧型企业、泛在电力物联网在配电领域应用的必要性和实施途径进行研究叙述。随着全网全状态感知能力的逐渐提升，以及大数据系统的开发利用，智慧企业、智能配电网的建设和使用将会日趋完善。
参考文献
[1] 李斌，赵卓，刘明，吴仲非，戴兴龙.基于大数据的智慧企业和智能配电网建设.2020.
[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
作者简介
柏为为，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为物联网智能运维系统。
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