新型智能电能表支撑泛在电力物联网技术策略研究

林强

【摘 要】泛在物联网技术是未来电力能源体系的发展趋势，具备全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点，建设泛在电力物联网是当前阶段国家电网公司落实"三型两网、世界一流"战略目標的核心任务。文章首先阐述了泛在电力物联网的基本概念和特征;其次，对新一代智能电能表提出了从满足最基本的计量需求设备转型为集计量、通信、数据采集、控制等多功能的新型智慧能源网关的技术需求，并分析新一代智能电能表的功能定位和设计需求;再次，分析新一代智能电能表在电动汽车有序充电、用电负荷特征智能分析、"多表合一"信息采集等支撑泛在电力物联网建设的典型业务场景中的应用。最后，论述了支撑泛在物联网工作的开展计划以及未来的前景展望。

【关键词】智能电能表;泛在电力物联网;应用

一、智能电能表及泛在电力物联网概述

智能电能表是我国智能电网建设中非常重要的设备，它的正常运行是智能电网系统中必不可少的环节。它具有良好的发展前景，根据我国智能电网建设的战略目标来看，2020年将会在全国范围内实现智能电能表的全面覆盖使用。它实现了功能的智能化，通过一户一表一卡的形式可以实现人机互助的管理模式，简化了用户缴纳电费的程序，极大地缩短了用户的缴费时间。智能电能表应用计算机技术、信息技术以及网络技术等，并以智能芯片为设备的核心，以更先进的用电计算和用电管理的模式为功能，从而满足社会快速发展的需要，满足客户对用电个性化的需求。从近几年我国智能电能表推广的情况来看，在国内的各个电力公司对智能电能表都进行了初步的应用，新建筑工程是智能电能表使用的主要场所，对老旧建筑物中机械电表的替换工作还需要时间对其进行开展。

泛在物联网技术是未来电力能源体系的发展趋势，具备全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点，建设泛在电力物联网是当前阶段国家电网公司落实"三型两网、世界一流"战略目标的核心任务。文章首先阐述了泛在电力物联网的基本概念和特征;其次，对新一代智能电能表提出了从满足最基本的计量需求设备转型为集计量、通信、数据采集、控制等多功能的新型智慧能源网关的技术需求，并分析新一代智能电能表的功能定位和设计需求;再次，分析新一代智能电能表在电动汽车有序充电、用电负荷特征智能分析、"多表合一"信息采集等支撑泛在电力物联网建设的典型业务场景中的应用。最后，论述了支撑泛在物联网工作的开展计划以及未来的前景展望。

二、新型智能电能表支撑泛在电力物联网技术策略研究

1、利用数据打下服务基础。建设泛在电力物联网首先需要充分挖掘利用电力系统中的数据。采集变电站、输电线路、用电信息等各个方面的数据，并利用好能源互联网的信息通信理论，结合通信原理与图论等处理办法，对数据进行归一化、降维、重建等处理，从而为电力系统的优化运行和协调规划打下坚实基础。

数据采集的主要方法是将充分兼容的感知装置广泛布置在电力系统的各个环节[4]，对关键电力设备的运行状况进行感知、测量、监控，从而为电网公司电力设备的管理提供了极大的数据支撑和便利。边缘计算还将和云计算互补协同，进一步提高分析处理数据的快速性和准确性，让用户和电网以及用户和用户之间实时交互。搭建好数据服务以及数据传输平台以后，在数据的有效利用上可以衍生出新的业务，比如对数据进行租赁、出售等。金融行业、科研机构、高校对电力行业的原始数据有巨大需求，在泛在电力物联网完备的体系下，数据将不会成为掣肘行业发展的壁垒，可以实现相关行业的快速发展，也可以促进泛在电力物联网的不断完善。

2、打造经济、安全电网。结合高速发展的机器学习方法和已采集的数据，研发新能源-负荷实时监测和功率预测系统，建立以火电、核电机组为基础的电力调度系统。结合实时采集运行中的电力设备的数据和设备状态自动诊断技术，可以感知设备的实际运行状态，有针对性制定检修策略，提高设备运行可靠性水平，从而提高供电的可靠性。结合泛在物联的人机交互建立智能配电管理系统（IDMS），实现现场作业环节的线上化，通过电子身份、电子工作票等减少人员冗余，提高国网内部工作效率[5]。泛在电力物联网是由源、网、荷、储、人等多方面参与的时空互动型网络，因此，须实现能源资源的多目标优化，既要满足供需要求，还要考虑成本、价格、效率等问题。在泛在电力物联网的背景下，通过对数据的感知，可以分析泛在物联网各节点的特征及相互联系，并采用优化模型对资源的优化问题进行解决，满足用户和业务的多样化需求。除了在运行规划方面对安全经济有保障以外，在与客户进行沟通交流方面也发生了巨大变化。泛在电力互联网将为电网搭建智慧能源服务平台，在企业内部提高办事效率，实现线上登记、线上管理、自动检查等;配送方面实现信息实时记录，提高透明度与安全性;改变传统的商业模式并出台新型政策，将扩大服务范围，为能源企业、工业区、私人用户等提供线上基础供電服务、金融服务、大数据管理等，构建了包括政府、电网、用户、金融机构在内的新型能源生态体系。

3、促进新能源消纳。能源的产生、消费、传输环节都在由于社会的进步而发生转变，近年来，大量的分布式电源接入电网，但由于风能和太阳能资源的间歇性、波动性、随机性，使得电网的安全稳定运行面临巨大挑战，同时也造成了大量的弃风弃光。泛在电力物联网的建设和发展，为电网的安全稳定运行，促进新能源消纳开辟了新的思路。利用人工智能技术，对新能源进行短期发电预测，降低调度的难度;异质能源间可以进行信息交互，充分发挥能源互补优势，提高电力系统的灵活性，平抑风电、光伏发电的不确定性，有效解决弃风弃光问题，实现资源的优化利用;通过数据交互，动态重构配电网，实现最小弃风弃光等优化目标;通过电力市场手段，引导用户的用电行为，实现削峰填谷的目标;通过增设储能装置，基于数据共享平台，实现源网荷储协同优化，发挥储能装置的时效性，减少电网消纳的压力。

三、结束语

综上所述，对新一代智能电能表提出了从满足最基本的计量需求设备转型为集计量、通信、数据采集、控制等多功能的新型智慧能源网关的技术需求，并分析新一代智能电能表的功能定位和设计需求。通过理论创新、技术研究和模式变革，终将实现建设世界一流能源互联网这一目标。

参考文献：

[1]汪洋，苏斌，赵宏波.电力物联网的理念和发展趋势[J].电信科学，2010，26（S3）：9-14.

[2]泛在电力物联网缘何有魅力[J].河南电力，2019（04）：72-73.

[3]泛在电力物联网建设大纲（节选）[J].华北电业，2019（03）：20-29.

[4]曾鸣，王雨晴，李明珠，等.泛在电力物联网体系架构及实施方案初探[J].智慧电力，2019（04）：1-7+58.

（作者单位：国家电网福建省电力有限公司莆田供电公司）