国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 224000
摘要：工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，可大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗。以物联网融合创新为特征的新型网络化智能生产方式，正塑造未来制造业的核心竞争力。谈及工业物联网，应用场景是其中非常重要的一个部分，导入物联网的智能工厂，可以实现生产过程透明化、可控化，可以精确计算产能等。经济的快速发展催生出庞大的大用户群体，这些大用户大多专注于生产和经营，缺乏对用电的专业化管理，他们对供电可靠性有着高敏感度，并伴随着迫切的节能需求，但由于缺乏必要监测和分析手段，用电管控和用电能效的提升往往缺乏科学体系化解决方案。而对于供电企业，目前的服务内容难以充分满足用户需求，用户需求的价值得不到充分发掘。为用户提供个性化服务，就必须准确掌握用户的用电特征，从中发现用户真实需求，这需要对用户用电行为进行主动监测与分析。
引言
目前，大用户已实现采集终端全覆盖，但其功能设置主要围绕供电企业管理需求，信息来源相对单一，难以支撑用户用电特征分析，要实现用户用电行为的动态感知，必须建立一套能延伸至各路低压出线乃至用电设备的监测系统，通过对各种电气量的监测，来反映用户设备的运行状态，进而分析用户用电行为。
一、项目研究意义
物联网技术快速在我国各行业应用发展，在国网的电力改造过程中，经常遇到过流保护断点不精准、不及时，短路保护无记录、无反馈，漏电保护漏电值不可测、漏电功能不能自检，容易发生电气火灾和触电伤亡。配能方面，只是按线路额分配，无细分电量检测、无法根据用户需求限定，造成能量浪费。
本研究将结合成熟的智慧空开产品，与电网的计量装置、终端装置进行结合，研究切实可行的产品和替代方案。
二、智慧空开的应用
本项目采用一种高度集成的电力物联网终端设备，集成了通讯模块、断路器、漏保、过欠压保护、电缆测温、电压电流信息采集、过流监测、远程控制（开闭、挂锁）功能于一体。用户可以通过设备提供的通讯模块，实现远程对设备各个数据的集中查看，也可以进行远程控制。设备可用于工商业、民用领域，即可部署在进户端实现总控功能，也可部署在分支作为详细监测和管控使用。
应用案例方案：此方案的电气火灾监控系统是过终端传感器采集被检测线路的电压，电流，温度，漏电流，用电量等相关参数。通过有线、无线等各种通讯方式上传到物联网云平台或本地PC/服务器/监控中心。通过计算对数据进行分析，检验。使用户能够实时检测线路的各项指标及正常情况。精准监测每一条用电回路的短路、漏电流、过流、过载、过温、过压、欠压、打火、缺相等危险项目，当装置检测到电气指标超标时。及时通过短信，电话，监控显示中心推送具体信息、声光报警等信息通知用户及时处理。并可在手机端，PC端自主选择远程断电功能（选装）,避免电器火灾的发生。（图1）
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图1
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图2
三、智能传感器构成
1、剩余电流互感器（也称剩余电流传感器），是探测剩余电流的前端器件。当回路中L线和N线，或者L1、L2、L3、N线的电流矢量和不为零时，剩余电流互感器二次侧感应出电流信号，对该信号通过电气火灾监控探测器进行处理后，就得到该被检测线路的实际剩余电流值。
2、电流互感器，是通过磁感应线圈监测回路中的电流，并传输到终端与预设电流值进行对比，当超负荷运载时发出警告，预防异常发生
3、温度传感器，电阻式温度传感器是一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值。白金作成的电阻式温度传感器，又称为PT100，是最为稳定－耐酸碱、不会变质、相当线性，最受工业界采用。
4、终端设备探测器，与各个传感器配合，实现对用电线路信息量的实时量进行监测，用于判断线路是否存在异常故障，若超过设定值，探测器将发出警报信号，并将信号上传到无线通讯模块或本地服务器。
四、产品应用原理
智能空开监控系统应用服务是在的传感器、终端、信号发射装置等直接集成在空开断路器中，直接在断路器内部完成线路的电压，电流，温度，漏电流，用电量等相关参数的检测。直接解决了方案一中配电箱空间有限，无法监测分路线路状态的缺点，通过有线、无线等各种通讯方式上传到物联网云平台或本地PC/服务器/监控中心。通过计算对数据进行分析，检验。
使用户能够实时检测线路的各项指标及正常情况。对用电线路进负载、行电压、电流、功率、温度、漏电、能耗、打火、缺相等进行监测，可实现远程自动开关、实时预警保护、电能计量统计、故障精准定位等。实现对配电系统的用电情况进行采集和汇总，从而对整个配电系统的电力消耗做出智能分析和智能控制，达到节能减耗的目的。（图2）
精准的传感器件，可提供用电线路电压、电流、温度、总电量等数据，自动汇总统计，用电数据波动情况及电量情况自动汇总、一目了然，为错峰用电、高峰用电节能、网点电气线路故障检修以及各区用电管制提供基础数据作为依据。可通过平台客户端或手机APP（有授权权限）实时查询用电情况和远程控制通断。也可在客户端局域网或监控中心内本地部署。
在电力工程建设过程中，目前逐步推进智能传感技术的实践和改造就是为了通过技术自动即时推送到平台软件或手机APP，并且通过预警信息找到对应用电安全隐患的源头，让对应责任人第一时间了解现场状况，并且快速精准的实现故障处置或检修。
五、产品存在问题及改进措施
1、现有的物联网空开因通讯还需要wifi/4G的覆盖，在网络上需要一定的长期费用，对于工业领域和户外需求，将会考虑NB的低成本接入方案。
2、没有工业和控制站的特定解决方案，后续研究将加大联动、预警报警上的研究和应用场景分析。
3、缺乏对大数据的运用分析能力，将强化在商业化后的数据积累和数据分析运营能力。
4、成本问题，现在软硬件的整体费用还是处于偏贵的状态，在投入大规模运用前，应该通过低成本模组和规模化采购降低应用成本。
1、应用形态的问题，目前的应用场景尚未开发，需要研究智慧电能与用电安全监管运营平台，将用户侧数据与建筑智能化、智慧能源、智慧家居、智慧校园、智慧酒店、智慧社区、以及电气火灾安全监管等系统集成对接，实现更多精细化应用。
六、总结
综上所述，大规模应用智慧空开能有效支持现代电力公司实现自我降损，这针对现代电力公司的经营具有非常显著的益处。通过技术的革新和物联网的积极推进，产业链布局会在产品设计和实践运用过程中带给我们更多的适用空间和管理的高效手段。