为什么新电力离不开数字化？

利用传感器、物联网、大数据、人工智能等技术，结合数字孪生技术，实现对电网的全面监测和管理。收集实时数据帮助分析电网中的各种变量：电压、电流、温度、功率等，将及时发现潜在问题并采取措施。

主要应用包括：

当数字孪生电网检测到电网某个部件的电流过大时，它可以发出警报并建议进行检修或更换。模拟电网的运行状态，及时发现故障并进行诊断。

收集大量的电网数据，从而预测未来的负荷需求，当数字孪生电网发现某个电站的发电效率较低时，可以自主调整发电机的参数以优化发电效率。数字孪生电网可以模拟电网的运行状态，并通过人工智能技术对其进行优化和控制。

如上图所示，多维度、实时的、动态呈现虚拟电厂接入的各类负荷资源（如小水电、太阳能发电机组、路灯照明系统、商业楼宇空调、工业企业用能设备、5G 基站、岸电资源等）运行实时状态与技术参数变化趋势；展示虚拟电厂运营调度过程以及评估指标信息展示虚拟电厂各类负荷资源技术参数变化趋势，以可视化技术全面支撑虚拟电厂经营决策。

建立一个数字孪生模型——虚拟电厂，模拟真实电网的运行状态和行为。在电网中部署传感器和监测设备，如智能计量表、电流传感器、温度传感器等。将收集到的数据需要进行分析和处理，实现智能控制和优化。再利用数字孪生模型和实时数据，建立智能控制系统，实现电网的负载预测和优化的智能控制。

虚拟电厂接入的负荷资源中包括充电站充电系统，此页面通过数据采集，实时的、动态的展示充电系统状态监测，包括设备当日充电放电量，设备功率以及各设备在线状态信息。其中调控电量信息图可展示计划目标调控电量以及实际调控电量。通过实时计算电量偏差率，业务人员可直观查看虚拟电厂调控电量业务内容，做到实时性，直观性，便捷性。

负控执行业务部分内容主要记录各年份负荷调控执行记录，通过高效，流畅，简洁，美观的设计页面来展示。全面掌握负荷控制执行情况，包括负荷实时监测、负荷压降结果分析等。负荷实时监测是指在负荷控制执行过程中，总部对各网省的实际负荷曲线、基准负荷曲线、目标负荷曲线、控制命令执行情况进行监测。

数字孪生智慧变电站的出现改变着传统变电站运维模式，实现变电站智能化、绿色化的转变，加快构建“无人值守+集中管控”的变电运维新模式的转型升级，亦推进了智慧电网的发展。

今天将Hightopo轻量化的 3D 可视化场景，建立动态的数字化变电站模型，数字孪生变电站可视化系统。多维度呈现变电站运维场景，实现变电站运行状态实时监测，运维设备、控制系统和信息系统的互联互通。加强变电站设备的全状态感知力与控制力，增强变电站安全生产保障能力，提高运检精益管理水平。

通过 3D 可视化技术，展示电压互感器和电流互感器供电的全部回路走向，结合科技感元素模拟电流流动效果，实现对一次设备（变压器、断路器、隔离开关等直接用于生产和使用电能的设备）运行工况的监视、测量、控制及调节等。

通过三维虚拟仿真的变压器组装动画，介绍变压器设备的工作原理以及装配过程，直观展示变压器主要部件的构成及安装位置，配以文字说明介绍其主要特性，逼真且具有科技感带入。由 HT 自主研发的这套 3D 可视化系统，可作为变压器现场安装及维护工作的仿真培训资料，高效而又灵便的实现新员工的变压器工作原理教学。

数字孪生正在运行的火力发电厂，搭建数字化运营平台，对发电厂进行工厂式精细化的数字化管理，提升企业对整个发电厂业务进行数字化管理能力。

基于 UWB 定位基站或其他定位硬件基础，在三维场景中实现厂内员工实时定位可视化功能。在集控中心部署可视化管理系统，管理人员可以实时监控厂区在岗人员的位置，通过场景交互可以直观地查看员工信息、、行动轨迹等数据。

可视化搭建火力发电厂复杂环境下无死角全覆盖可视化场景，深度开发应用智能发电控制技术，提升发电企业智慧管控、智能运行、智能安全监控、智能分析与远程诊断等综合能力，构建面向未来的智慧燃煤发电创新管理运营模式。

厂区三维场景中，在室内和室外设置了视频监控点位，以明显的图标展示其位置。本案例采用的是支持识别人员行为的监控设备，可对安全帽穿戴、工作服着装、接打电话等违规行为进行捕捉与告警，并记录在摄像头报警记录中。存在报警信息的监控点位会出现明显的告警效果，支持管理者及时实时监控影像以及抓拍记录。集成各类子系统的设备告警信息，在可视化系统中展示所有的告警信息。

在新型电力系统下，电网运行逐渐呈现智能化、数字化的特点。发展“源网荷储一体化”运行急需“云大物移智链边”其中的云计算、大数据、电力物联网、边缘计算等技术手段，让电网系统配备拥有海量数据处理分析、高度智能化决策等能力的云端解决方案。从而实现各类能源资源整合、打通能源多环节间的壁垒，让“源网荷储”各要素真正做到友好协同。

将 Web 智慧“双碳”微电网场景进行数字孪生，有效实现源网荷储一体化管控。整体场景采用了轻量化建模的方式，重点围绕智慧园区电网联通中的源、网、荷、储四方面的设备和建筑进行建模还原，为用户带来“赛博朋克”的视觉体验。采用轻量化重新建模的方式，设计师就有“设计”的发挥空间，展现更多美学创意。支持 360 度观察虚拟园区内源网荷储每个环节的动态数据。

通过完整复现的园区能量系统，实现分布式光伏发电系统、储能系统、太阳能+空气源热泵热水系统的综合管控。通过智慧能源管理系统，实现建筑能效管理、综合节能管理和“源网荷储”协同运行。

智能电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
高压 12V-400VDC 电流感测参考设计
用于 G3-PLC 电力线通信的模块上系统（CENELEC 频段）
我这周在浏览物联网 (IoT) 时，想仔细看看IoT将如何使电网更加智能（反之亦然），在整个基础设施和住宅内提供更多的信息，实现更佳的互联互通。通过IoT，用户、制造商和公共事业服务供应方将揭示一种全新的方法来管理设备，并最终节省资源和开销。让我们看一看世界上的智能电表将智能电网与你的住宅连接在一起的实现方式。
在全球都在关注能源管理和节能的当下，IoT将把智能电网的连接优势扩展到公共事业供应方所完成的配电、自动化和监视之外。住宅和楼宇内，管理系统的使用将帮助用户监视他们自己的用量并调整使用习惯。这些系统将最终通过在非高峰用电时间运行来自动调节，并且连接至传感器来监视用户数、光照条件以及更多参数。但是，这一切都源自一个更加智能和互连程度更高的电网。
智能电网使IoT成为现实的第一个关键步骤是大量采用智能仪表。目前已经连接了数百万个仪表，并且互连电网的势头仍在增长。然而，要发挥其最大潜能，智能电网的第一步是从机械电表向智能电子仪表的转变，其目的是建立仪表和公共事业供应方的双向通信。
美国的智能电子仪表的采用率接近50%，目前现场已经安装了数百万个电表，与电网互连并定期通信。从本质上说，电表正在将它们的功能从电能计量设备扩展成为双向通信系统。
现代的电子仪表必须符合特定的标准才能在智能电网和IoT中发挥如此关键的作用。首先，仪表需要在住所和楼宇中将能耗信息报告给公共事业单位。在美国，合适的解决方案是低功耗RF (LPRF) 通信，使用的是Sub-1 GHz网状网络。然而，根据国别和电网属性的不同，无线解决方案也许不是最佳选择，比如说在西班牙或法国等使用有线窄带正交频分复用 (OFDM) 电力线通信 (PLC) 的国家。没有放之四海而皆准的互联互通解决方案。使IoT成为现实需要更大量的产品组合，能够支持从有线到无线，而有时需要将二者结合起来。
第二，仪表需要通过住宅内显示器或网关将有用的能耗信息传送到屋内。这些信息使得用户相应地调整用电习惯并降低这方面的开销。在美国，ZigBee标准与智能能源应用系统组合使用。其他像英国或日本等国，正在评估Sub-1 GHz RF或PLC解决方案，以实现更大的覆盖范围，或者混合RF和PLC的组合实现。所以，本质上说，电表正在成为智能传感器，用于在住宅和楼宇内外进行双向通信的IoT，以网状网络的方式互连，同时将基本能量数据报告给公共事业单位。
此外，智能仪表需要支持诸如动态定价、需求响应、远程连接和断开、网络安全、无线下载和安装后升级等高级功能，这样的话，公共事业供应方也就没有必要为每个仪表都派遣一名技师了。
如你所见，智能电网在支持IoT方面发挥了关键作用—但这只是开始。将楼宇和住宅中的设备连接在一起是发挥智能电网全部优势的下一件要做的事，而很多创新型解决方案和便利化应用已经向用户提供。专用家庭能源网关、智能应用中心或能量管理系统将使用户更快地感受到互连电网和IoT所带来的益处。
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智能电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
高压 12V-400VDC 电流感测参考设计
用于 G3-PLC 电力线通信的模块上系统（CENELEC 频段）
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店里物联网不是弱电。根据查询相关公开信息显示，电力物联网通常采用高速、高带宽的网络架构，涵盖的范围也比较广泛，在一些特定场合的应用中具有相当重要的作用。而弱电系统主要是指低电压状态下的通信和数据传输系统，如电话、网络、广播、安防等设施，其通信电缆的电压等级一般在1000V以下，因此，电力物联网与弱电系统的定位和用途是不同的。虽然电力物联网与普通低压电力系统一样采用了数字通信、传感技术和互联网技术，但电力物联网的主要目的是实现对用电设备的远程监测、能源管理和控制，从而提高电力系统的安全性、可靠性和效率。

在国家电网有限公司（下称：国网公司）2019年初发布的1号文件中，着力于构建“三型两网、世界一流”的能源互联网被排在年度重点工作首位，即由承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。

国网公司提出，要在未来几年继续建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，不断提升能源资源配臵能力和智能化水平；同时，充分应用“大、云、物、移、智” （大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能）等现代通信技术，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网。

从对这份文件的解读中，我们可以发现：坚强智能电网侧重于发输电侧，如特高压建设、新能源（风，光等）建设等，而泛在电力物联网则侧重于电力需求供给侧，旨在利用先进的信息通信技术，更好地满足用户对能源的多种需求。

基于这个背景，“泛在电力物联网”的概念被首次提出，而建设泛在电力物联网则成为落实国网公司“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。

扩展阅读《“泛在电力物联网”究竟是什么？》网页链接

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