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国家电网:NB-IoT“智能电网”应用

NB-IoT

  目前,智能电网和物联网产业的发展均被提升到国家经济发展的战略决策层面。基于物联网的应用能够极大地拓宽现有电力通信网的业务范围,提高电力系统的安全性和抗故障能力,实现用户的信息交互,最终达成智能电网节能減排、兼容互动、安全可靠的目标。随着智能电网的发展,智能电表的需求量日益增多,用户对电能质量和可靠性要求不断增强,现有电力通信网络显得捉襟见肘,比如传统的抄表系统采集频率不高,只能做到“日冻结”,无法做到实时监测对于主网而言,指令链条无法全程控制,故障发生时不能及时做出反馈;串行抄表方式效率低;系统自愈、恢复能力完全依赖于实体冗余;对客户的服务简单、信息单向等。显然,现有的电力通信网络难以满足未来现代化智能电网的需求。

  1、物联网与智能电网

  物联网就是将信息网络用户扩展到物品与物品之间的信息交换和通信上,提高物品的信息感知和智能控制水平。互联网以及通信网在发展过程中产生了物联网,这种网络在识别物理世界时,会运用到相应的感知技术以及设备等对获取的数据进行分析,在识别以后利用通信网络将数据传输出去,然后再进行处理和储存,最终能够让人、物等彼此之间进行信息交流最终实现监控物理世界,以及进行智能化判断。这与智能电网的发展方向不谋而合。

  物联网是智能电网发展的重要支撑力量,可以全面提高智能电网各业务内容的感知深度和广度,提升用电信息采集的监测、预警和故障分析能力,实现用电信息采集的智能化、精益化管理,达到安全可靠、经济高效的目的。

  面向智能电网的物联网平台相较于现有电力通信网,在环境感知性、自愈性、互动性和安全性等方面都具有较大优势,而这些优势无疑是现有电网向着信息化、自动化和互动化的智能电网迈进的根本保障。

  2、基于NB-oT的远程抄表应用分析

  2.1远程抄表系统架构

  物联网技术下远程抄表主要包含主站层、网络层和采集层三层架构。主站层是整个采集业务的管理中心,负责整个系统数据传输、处理及应用,并与营销业务管理系统互联互通,支撑智能用电服务的信息业务应用平台。主要分为前置采集平台、用电信息采集业务应用平台及数据管理平台,前置采集平台通过网络层实现与采集终端的交互,收集用电数据信息并发送操作指令;用电信息采集业务应用平台设置各种应用场景,提供多种业务应用;数据库管理平台则负责信息的存储和管理网络层作为主站层和采集层之间的信息通信信道,是连接主站系统和底层采集设备的纽带,包括店电力光纤专网、无线专网及无线公网等。

  采集层主要由采集设备和采集终端组成,负责采集用户的原始用电信息,是信息感知层。采集终端包括集中器和采集器收集和处理电能计量信息,对用电信息进行管理和监控。低压非居民用户、居民用户用电信息采集终端为几种抄表终端。

  采集设备为智能电表,实现电能计量和数据输出功能;智能电表由计量与数据处理、存储单元、通信单元及接口单元组成,拥有较为方便的操作、显示和交互界面。

  2.2基于窄带物联网的远程抄表

  基于窄带物联网的远程抄表方式提升了电表的采集能力,为提高用能服务水平和推进互联网+营销的创新实践提供了基础的通信平台。

  与其他信息通信技术相比,窄带物联网技术在用电领域有以下特点:

  •   业务速率不搞

  •   采集时延居中

  •   支持并发抄表

  •   不受电压等级限制

  •   单挑覆盖距离远

  •   可垮台区采集

  •   实现了高频度的实时采集

  窄带物联网的“低宽带、大数量”的数据传输优势,与电网企业尤其是用电采集、综合监测等领域有十分高的契合度,具有替代和升级传统通信方式的强大功能。对此,本文作者进一步分析:

  (1)间采变直采。从低压采抄升级为主站直抄,直接从采集主站抄读数据,下发参数和指令。成功实现了用电采集系统对电表采集用无线通信方式直播采集,满足了用电采集对采集频度、采集成功率、多业务应用的要求,提高了采集成率

  (2)实时监控。抄表数据获得的频率以分钟计算,形成的用电负荷曲线为连续不间断的,可实时监测用电信息,为负荷预测用户网点监测、故障预判和抢修提供基础数据

  (3)信息双向互动。除了电力企业采集基站信息外,通过窄带物联网技术基站也能接收到电力企业侧信息,并将信息同步发送到每户的智能电表上,实现与用户电力流、信息流和业务流的友好互动

   (4)并发采集。采用单节点并发控制及存储技术,解决了大规模终端并发采集与实时存储的问题,在有限的时间里完成对全部终端的数据采集和存储

   (5)宽窄相融合。将宽(4G无线专网)窄(窄带物联网)技术融入到统一的网络,简化网络架构,业务部署更灵活,可实现无线专网通信平台化做到了采集、传输到处理一体化,深化了信息通信互联互通能力。宽窄结合,一定区域范围内的用户用电信息都会传到物联网无线基站,再由基站将数据通过4G网络传送到接收端。通过对从基站到核心网的整体无线通信系统的统一管理,工作人员足不出户即可掌握线路故障情况并将用电信息故障精确定位到户采集故障信息并进行无线回传,为快速检修提供了保障。同时,也减少了95598人工客服的压力

   (6)用户行为分析。通过高频采集使数据系统更加丰富,使工作人员更加了解用户用电习惯,分析用电行为,进而为管理者决策提供依据。用户户既能体验到用电缴费的快捷方便,也能体验到物联网技术应用于用电信息采集带来的高附加值服务,比如工作人员在用户发现用电故障前主动联系用户解决故障问题、企业用电信息及时快速发送到“大批量”用户侧等,提升用户体验感

  3、结束语

  我国电力用户总数过亿,若要实现“全采集、全覆盖”目标,采集对象和采集数据将呈几何级数的增长,这就要求远程智能抄表技术能够及时、稳定、快速处理海量数据。因此,在整个系统架构设计,特别是信息通信网络选择时,要进步深入研究和优化提高采集能力的技术措施。

  本文首次提出宽窄相融合的理念,应用于远程智能抄表,解决停电故障、用电采集等方面的问题,实现远程自动抄表、低功耗采集无线回传等智能管理,有效保证高抄表成功率的同时,大幅降低网络成本同时,基于NB-oT的新型智能电表为电网公司提供大量用户用电信息,为实现用电侧开放互动的模式提供信息支撑。

  未来,将在智能变电站、智慧电力园区、电力传输线监测等领域进行更广泛的应用,引领电力行业走向全联接智能电网。


原文来自:5G
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