2019年8月9日，英國發(fā)生自2003年“倫敦大停電”以來(lái)規模最大、影響人口最多的停電事故，包括倫敦在內的英國部分重要城市出現地鐵與城際火車(chē)停運、道路交通信號中斷、部分醫院由于備用電源不足無(wú)法進(jìn)行醫療服務(wù)等現象，約有100萬(wàn)人受到影響。作為世界繁華的大都市之一，倫敦的停電事故讓世人看到國際大都市背后不堪重負的電力系統，比如電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后不能統一調度、部分電力設備嚴重老化、電網(wǎng)維護力量薄弱等等。電力系統需要迎來(lái)新一波的技術(shù)革命。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為新興的電網(wǎng)自動(dòng)化系統，正逐步助力實(shí)現傳統電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)的升級?！霸诖诉^(guò)程中，業(yè)界需要不斷地尋找并應用新方法、新技術(shù)來(lái)支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)配電系統的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效運行，如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)ADI芯片與整個(gè)配電系統結合起來(lái)，是我們一直在致力解決的問(wèn)題?！痹诮张e辦的第十屆配電技術(shù)應用論壇上，高性能模擬技術(shù)提供商ADI亞德諾半導體產(chǎn)品經(jīng)理張松剛這樣表示。

ADI產(chǎn)品經(jīng)理張松剛主題演講《ADI智能傳感技術(shù)助力泛在電力物聯(lián)網(wǎng)》

探索全面智能感知，推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)部署

作為一項集大數據與云計算、邊緣計算技術(shù)、數據傳輸、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)控制技術(shù)、現代化設備及管理技術(shù)等于一體的綜合信息管理系統，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通常也被稱(chēng)為電網(wǎng)自動(dòng)化系統，是通過(guò)實(shí)時(shí)連接能源生產(chǎn)、傳輸、消費各環(huán)節設備、客戶(hù)、數據，全面承載電網(wǎng)運營(yíng)、企業(yè)運營(yíng)、客戶(hù)服務(wù)、新型業(yè)態(tài)等全業(yè)務(wù)的新一代信息通信系統，具有終端泛在接入、平臺開(kāi)放共享、計算云霧協(xié)同、數據驅動(dòng)業(yè)務(wù)、應用隨需定制等特征，與智能電網(wǎng)深度融合，共同構成能源互聯(lián)網(wǎng)。配電物聯(lián)網(wǎng)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在配電領(lǐng)域的落地實(shí)踐，智能感知則是配電物聯(lián)網(wǎng)的基礎支撐。

據我國國家電網(wǎng)有限公司統計，目前國網(wǎng)系統接入的終端設備超過(guò)5億只（其中4.7億只電表，各類(lèi)保護、采集、控制設備幾千萬(wàn)臺），預計在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)初步建成后，接入設備數量將達到20億?！皬奈锫?lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，整個(gè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統涉及到的現實(shí)世界數據采集，對各類(lèi)傳感器的需求巨大，可以說(shuō)是宇宙級的?！睆埶蓜偺岬?。

配電物聯(lián)網(wǎng)的建設將改善目前感知終端存在感知部件覆蓋不足、快速響應能力低、取能技術(shù)尚待突破等問(wèn)題，高可靠性、小型化低功耗、集成化、無(wú)源化與高安全性則是智能感知技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。怎么做好電氣狀態(tài)的監測以及配電環(huán)境的監測？致力于為客戶(hù)提供在感知、測量、通信、網(wǎng)絡(luò )安全和邊緣計算等各個(gè)環(huán)節產(chǎn)品和解決方案的ADI，正在與該公司客戶(hù)一起探索更快部署泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的途徑。

ADI理解泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對智能感知的需求

加強狀態(tài)監測與環(huán)境監測，確保配電設備安全

 “在大家比較熟悉的輸電環(huán)節，例如導線(xiàn)浮冰、地質(zhì)災害等監測非常重要，基于MEMS加速計、慣導單元以及溫度傳感等，把這些系統結合在一起，完全可以實(shí)現輸電線(xiàn)的安全監測?！?張松剛指出。MEMS技術(shù)發(fā)展早在上個(gè)世紀70年代就開(kāi)始了，而ADI是最早介入該領(lǐng)域的公司之一，目前ADI聚焦于MEMS的慣導技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應用，以超低噪聲、超低功耗以及高溫性能實(shí)現各種更加魯棒性的應用場(chǎng)景。

ADI高性能MEMS傳感器應對更加魯棒性的應用場(chǎng)景

以ADXL1001和ADXL1002兩款專(zhuān)門(mén)針對工業(yè)條件監測應用而設計的MEMS加速度計舉例，它們能夠在具有兩個(gè)滿(mǎn)度范圍選項的拓展頻率范圍內提供超低的噪聲密度，以及承受高達 10,000g的外部沖擊，所以目前市面上旋轉機械中發(fā)生的主要故障（如套筒軸承損壞、對準誤差、不平衡、摩擦、松動(dòng)、傳動(dòng)裝置故障、軸承磨損和空化）都在A(yíng)DXL100x系列狀態(tài)監控加速度計的測量范圍以?xún)?。除此之外，ADXL1001和ADXL1002還擁有集成的全靜電自檢功能和超范圍指示器，可以提供先進(jìn)的系統級功能并可用于嵌入式應用。在功耗方面，憑借3.3V至5.25V 的單電源供電，ADXL1001/ADXL1002 還允許進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳感產(chǎn)品設計?！按送?，ADI將MEMS、陀螺儀和加速度計結合的慣導單元，可以直接實(shí)現慣性的導航應用在很多電力領(lǐng)域中，例如與低噪聲多軸加速度計結合，可以進(jìn)行電線(xiàn)舞動(dòng)和浮垂的監測，也可以由慣導單元實(shí)現巡監機器人故障定位等等?！睆埶蓜倧娬{道。

除了狀態(tài)監測，ADI還有一系列針對環(huán)境感知的傳感技術(shù)，包括溫度、氣體、光學(xué)與聲學(xué)等，可用在現場(chǎng)環(huán)境監視以及配電柜監測等。其中的代表產(chǎn)品是能夠實(shí)現±0.25°C高精度的數字溫度傳感器ADT7320，支持SPI接口或者I2C接口，分辨率可達16位，精度非常高。同時(shí)芯片內部有過(guò)溫、欠溫的中斷，并有省電模式可供選擇使用。而集成光學(xué)模塊ADPD188B則可完成煙霧的測量，分析氣體中的顆粒度從而避免誤報，為各類(lèi)電氣設備的消防安全監測提供保障。此外，近年來(lái)發(fā)展較快的磁阻技術(shù)、ToF及紅熱等環(huán)境傳感技術(shù)上，ADI同樣擁有成熟的產(chǎn)品，能更好滿(mǎn)足未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵應用中的傳感技術(shù)需求。

張松剛還特別提到ADI推出的mSure自檢測技術(shù)，可以對電表精度和故障狀況進(jìn)行直接的實(shí)時(shí)非侵入監控，支持mSure的電表結合云分析服務(wù)，為電力公司提供電表壽命期內的精度實(shí)時(shí)數據和可行性分析、電表故障和先進(jìn)的竊電檢測。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能量收集技術(shù)及無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)架構的全新探討

隨著(zhù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步部署，電力行業(yè)積累了海量數據，在數據量、多樣性、速度和價(jià)值方面具有大數據的特征。增強對海量數據資源的價(jià)值挖掘能力，首先要解決的是供電問(wèn)題。采用電力線(xiàn)供電成本昂貴，且隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )器件節點(diǎn)的增多，鋪設太多的線(xiàn)路也變得不切實(shí)際。低功耗能量采集技術(shù)可以將微弱的環(huán)境能量采集起來(lái)，并能高效轉換成電能，以給電子設備供電?！癆DI提供了多種能量收集應用的超低功率 IC，例如對光伏能源 (太陽(yáng)能) 進(jìn)行轉換的ADP5091，對振動(dòng)能源 (壓電)進(jìn)行轉換的LTC3588，對熱能源 (TEC、TEG、熱電堆、熱電偶) 進(jìn)行轉換的LTC3107等電源管理產(chǎn)品，可提供高效率轉換至穩定電壓，使微功耗的能源收集成為可能?！睆埶蓜偙硎?。

ADI廣泛的微功耗能量收集技術(shù)

此外，無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)作為設備通信的大趨勢，據預測到2020年將有超過(guò)300億的設備具有和其他設備的無(wú)線(xiàn)通信能力，而這其中數目比例最大的就是低功耗無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備，特別是物聯(lián)網(wǎng)應用中的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)收發(fā)。據張松剛介紹，目前無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)也用在了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，例如高壓電力線(xiàn)的線(xiàn)纜測溫、舞動(dòng)監測，變電站環(huán)境下的傳感器網(wǎng)或者短距離的自組網(wǎng)信號傳遞等。

對此，ADI推出了SmartMesh IP網(wǎng)絡(luò )，由高度可擴展的自成形多躍點(diǎn)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò )管理器構成，最大的特點(diǎn)是在2.4GHz ISM頻段上實(shí)現了達到99.999%的高可靠性Mesh網(wǎng)絡(luò )，并且功耗極低（一節紐扣電池可以用10年）。每個(gè)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)都可以發(fā)送和接收消息（支持雙向數據），也可以有不同的數據報告速率。網(wǎng)絡(luò )管理器會(huì )自動(dòng)協(xié)調各個(gè)成對通信以便高效地路由流量，并相應地對流量進(jìn)行負載平衡以便將時(shí)間延長(cháng)至網(wǎng)絡(luò )的第一次電池更換。因此，這種無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)非常適合于對網(wǎng)路傳輸可靠性要求很高且希望免維護使用的工業(yè)應用場(chǎng)合，尤其適合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)部署。同時(shí)，ADI在超級電容、后備電源管理等應用也有相應方案。

ADI無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)解決方案針對工業(yè)應用的典型場(chǎng)景

此外，配電自動(dòng)化系統不斷更新?lián)Q代，更具智能的電子設備被用以監控電能質(zhì)量并快速隔離任何會(huì )影響電網(wǎng)整體運行的故障。智能終端，如DTU/FTU/TTU等，正在迅速發(fā)展并改變著(zhù)電網(wǎng)架構。據張松剛介紹，國家電網(wǎng)于2018年秋季提出智能配送終端的新標準，強調采用平臺化硬件設計和分布式邊緣計算架構，以軟件定義方式支撐業(yè)務(wù)功能實(shí)現及靈活擴展?！癆DE9078作為一款高度精確的完全集成式電能計量器件，通過(guò)與電流變壓器(CT)和羅氏線(xiàn)圈傳感器接口，支持用戶(hù)開(kāi)發(fā)三相計量平臺，可實(shí)現1類(lèi)至0.2類(lèi)電表的高性能，已經(jīng)用在國網(wǎng)新的配電變壓器監測終端產(chǎn)品中，并正被考慮用在智能分路監測終端和智能故障傳感器中，在未來(lái)的智能斷路器及智能插座中也都同樣可以考慮使用?！睆埶蓜偼嘎?。

配電物聯(lián)網(wǎng)感知新需求及ADI完整的信號鏈解決方案

本文總結

全球正發(fā)生一場(chǎng)前所未有的能源革命和數字革命，建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)絕不是一股熱潮，而是一場(chǎng)深刻意義的革新，將實(shí)現傳統電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)的智能化升級，需要更強大的科技創(chuàng )新力量支撐?！霸诒O控設備以及輸配電系統的安裝與升級上，ADI通過(guò)提供完整的產(chǎn)品與信號鏈解決方案，搭建了連接現實(shí)世界與數字世界的橋梁，將充分挖掘泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智能監控能力、技術(shù)支撐能力和價(jià)值體現能力，全面助推我國泛在電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新模式及生態(tài)產(chǎn)業(yè)建設，幫助整個(gè)中國電力行業(yè)做出更好、更先進(jìn)的產(chǎn)品?！睆埶蓜倧娬{道。