智能电网－－RFID在电力行业应用解决方案

　　一、概述世界各国智能电网建设

伴随着世界范围内的推动智慧城市建设，智慧电网的建设发展，是各国重点研究与投资的领域，绿色、环保、智慧的能源使用是未来发展趋势！各国政府都针对本国智慧电网建设规划未来发展纲要。

据美国清洁能源技术智库派克研究公司报告称，2008-2015年全球智能电网建设将吸引大约2000亿美元的投资；

美国政府2009年初《经济复兴计划进度报告》中明确宣布，未来3年将安装4000万个智能电表，同时投资40多亿推动智能电网建设；

俄罗斯2010年开始对其老化的供电设施改造，将耗资1000亿美元耗时10年改造现有电网和智能电网建设；

印度2011年起将在新德里与孟买进行智能电网实验，并在2012年后在10多个城市正式推广；

欧盟是世界智能电网的领跑者，2005年成立欧盟“智能电网技术论坛”。欧盟把智能电表作为能源管理的第一步，计划到2020年覆盖率达到80%以上；

丹麦已开发世界上智能电网程度最高的电网；

英国于2010年8月提出打造智能电网计划；

德国致力于通过智能电网提升电网的智能化动态调度能力，实现智能化的动态“卖电”和买电的电子商务行为；

二、我国智能电网建设发展

智能电网(smart grid)就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。智能电网的概念最早是美国在2003年发布的Grid2030中提出的。欧洲各国于2005也先后开始智能电网的研究规划，中国提出智能电网较晚，但是发展迅速，取得了很多的成果。 21世纪初智能电网在欧美的发展，为全世界电力工业在安全可靠、优质高效、绿色环保等方面开辟了新的发展空间。智能电网建设是全球在能源领域的重要战略部署，美国、欧洲等国家都针对智能电网建设制订了战略规划，我国也在智能电网建设上投入大量精力，制订了详细的战略发展规划。物联网应用于智能电网最有可能实现原创性突破、占据世界制高点的领域。智能电网建设将逐步推动我国电力基础生产模式的改变，定位于利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的智能电网，是电力行业的发展方向。智能电网的实现，首先依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，基于此，物联网作为“智能信息感知末 梢”，可成为推动智能电网发展的重要技术手段。

早在2009年，国家就提出大力发展“智能电网”战略，通过建设坚强智能电网，提高电网大范围优化资源能力，实现电力远距离、大规模输送，以满足经济快速发展对电力的需求！此外国家电网公司正在进行研究：智能电表及用电信息采集系统(高级量测系统AMI)输电线路监控中心，高压电气监控中心、检修中心、风场功率预测系统、电力负荷管理系统，电力资产管理、配电自动化、智能用户服务系统、电力光纤到户、电动汽车设施及一体化信息通信管理平台建设等应用项目。电力光纤到户已经试点，光纤低压复合电缆(OPLC)技术将实现电话、广播电视、网络、电力信号“四网融合”。在节省成本的同时提高信息流的传输效率。为了配合智能电网的发展，国家电网已开始光纤的电网试点，今年将在全国14~18个省进行推广，要求各地的新建小区全部实现光纤到户。电力光线到户既可以实现电能的高效传输，也可以为电力网、互联网、电信网、有线电视网等的融合提供技术手段，实现“四网融合”。 

第一阶段：2009-2010年，规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术标准和管理范围，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。

第二阶段：2011-2015年，全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。

河南公司被列为国家电网公司仓储信息化试点单位

浙江嘉兴电力局应急物资储备仓库重点试点单位

第三阶段：2016-2020年，引领提升阶段，基本建成坚强智能电网，是电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。

三、RFID物联网与智能电网的融合发展

作为我国能源领域的重要战略部署之一，智能电网是一个包括发电、输电、变电、配电和调度等各个环节和各电压等级的完整的智能电力系统。“智能”是电网的核心，其智能化的建设首先依赖于前端信息的感知和对各环节运行状况的监测，而作为“各类智能信息感知末梢”的物联网，无疑将在智能电网建设中大身手。

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近年来，物联网备受关注，发展迅速，通过RFID、红外感应器等各类传感设备自动识别、采集和感知获取信息，借助信息传输技术，并利用云计算、数据挖掘、决策支持等各类智能分析技术，对相关信息进行分析处理，最终实现对物理世界的高度认知和智能化的决策控制。从层次结构上来看，物联网可分为前端感知层、中端传输层和后端的应用层。

物联网技术在智能电网的应用：

不仅能感知物理世界，还能进行智能化控制，提供个性化服务的物联网与智能电网的相互融合，将有效整合电力系统各类资源，提高电网的信息化、自动化和互动化水平，提升电网运营服务质量。

物联网在智能电网中的应用，已经开始渗透到智能电网建设中的各个环节，比如：

发电环节的输电机组设备状态检测、水电厂电网调度支撑系统、风光储智能监控系统、蓄能电站智能调度；

输电环节的电磁环境智能监测、电缆状况监测装置、电网故障定位系统；

配电环节涉及到智能配电保护监控一体化、配电调控一体支持系统、智能配变监测终端；

用电环节中的智能用电小区用能服务系统、智能用电楼宇用能服系统、大用户智能用能服务系统、智能用电监测设备，还有调度环节的调度管理、实时监控预警等等，

这些都与物联网技术紧密相连，都需要依靠前端大量的传感器来获取信息，对信息进行分析和整合来支撑应用层的决策分析和控制。

四、RFID在智能电网中的应用   

物联网技术可以实现电力设备状态检测、电力生产管理、电力资产全寿命周期管理、智能用电。尤其在智能用电领域，利用物联网技术将有助于实现智能用电双向交互服务、用电信息采集、智能家居、家庭能效管理、分布式电源接入以及电动汽车充放电，为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用电效率以及节能减排提供技术保障。

4.1、电力资产RFID管理系统

4.1.1项目背景

南方某供电局是中国南方电网广东电网公司下属的特大型供电企业，为xx市10 个行政区和2 个县级市供应电力，供电面积7,434 平方千米，供电人口953 万,供电客户401.5 万户，目前有110 千伏变电站154 座，220 千伏变电站27 座，500 千伏变电站3 座，是安全可靠、技术先进、现代化的电网公司。南方电网的企业特殊性使得xx供电局在资产管理中仅使用单纯的纸面或传统无法满足资料可视化的需要，企业清查资产或进行设备巡检并了解状况，常常要消耗大量宝贵的时间和人力物力。

深圳市万全智能科技有限公司，是中国较早专业致力于为客户提供基于超高频射频识别(UHF RFID)产品和应用解决方案服务商。VANCH品牌产品广泛应用于城市智能交通、电力能源系统、资产物流管理、世界500强大型企业、政府及军队等领域行业。 

4.1.2 项目实施目标

通过万全公司提供的电力资产RFID管理系统实施方案、RFID 标签及读取设备，并帮助甲方完成资产管理系统。对电力资产进行精细化管理、入出库监控管理、盘点管理、电力资产巡查管理等;

系统能够对出入库过程进行实时监控，能够有效防止出入库出现错误；

能够有效跟踪施工工具和安全工器具的领用情况，避免出现借用混乱的现象发生;

万全提供的整体解决方案，提高变电所的资产使用效率和管理水平；所的资产管理模式、优化管理流程; 

4.1.3、 项目地点//周期

项目地点：xx供电局xx站（50 万伏）、XX站（11 万伏)

实施周期：2011年5 月10 日～7 月10 日

4.1.4、项目软件部分

软件系统设计架构

RFID 系统软件将会分为日志/查询界面模块（Web 方式）、手持客户端和发卡客户端模块（Client 客户端-Server 服务端方式）、RFID 系统数据库以及资产管理-RFID 系统接口层。将会通过接口层向上层的资产管理系统传递必要的数据，即读取到的RFID 信息或条码信息，或者盘点的RFID 信息。

A、    RFID 系统软件包含下述功能模块

1） RF 扫描操作

通过RF 终端扫描到RFID 的信息(包括资产编号以及位置等信息)并将信息传回资产管理系统中，并可以通过接口获取到该资产的详细信息。

2 ）RF 扫描校验

从资产管理系统中获取到资产的详细信息后，可以和现有RFID 中储存的作比对，若有差异，可将此差异记录在RFID 系统日志。

3 ）RF 实时盘点操作

首先可以通过接口下载资产管理系统的盘点计划或通过导入Excel 的方式导入盘点计划，RF 设备可以选择盘点计划并通过扫描RFID 执行盘点。在扫描盘点后系统即可立即得出确失资产的情况，并且在盘点时可以比对ID、地点、产品编码以及其他关键信息，并将差异记入系统日志。

4 ）RFID 发卡功能

在PC 上提供一个界面可以由用户输入/选择资产编号或其他信息并将这些信息写入到RFID 标签中。

5 ）用户操作/Log 查询

组合查询用户操作记录LOG,追溯用户操作记录。

6 ）中间软件接口

和资产管理系统同步资产详细信息、盘点等接口数据

7 ）系统权限管理

用户、用户组、角色、权限的管理、判别与控制

8 ）基本数据维护

维护系统运行的基础数据，例如站点，地址、资产类型等

9）RFID 读取/写入

底层接口对有源/无源RFID 在RF 上的设备读取硬件接口以及发卡的写入硬件接口。

B、    界面设计

软件界面说明：在本项目的软件部分，即RFID 读取的部分主要是驱动设备进行读写，并记录操作日志、错误日志以及差异报表，涉及到具体的流程和界面。

1）盘点扫描RFID 界面

注：读取到标签时系统会有声音提示，以及显示提示扫描到的资产编号并列在界面列表中。

2） 日志//查询界面

（以下界面在方案中仅作为参考，实际界面根据用户需求，以调研确认后的为准）

　　实时资产扫描信息查询：

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3） 发卡界面

（以下界面在方案中仅作为参考，实际界面根据用户需求，以调研确认后的为准）

5.1.4 项目硬件及实施

A) 无源UHF 标签式样

B) RFID UHF 无源标签安装（室内）

1）开关柜、主变室、电抗器、站用变、接地变

RFID UHF 无源标签安装位置（安装方式：3M 强胶）

2）开关柜、主变室

3）电抗器、站用变、接地变 

C) 915MHZ半有源RFID 标签

1）有源RFID 标签安装（室外） 

D) RFID设备描述

1）超高频RFID读写器产品特性：

1. 采用Impinj超高频阅读器芯片及TI ARM嵌入式处理芯片实现高速读取和数据快速运算；

2. 全面支持符合EPCglobal UHF Class 1 Gen 2 / ISO 18000-6C标准的电子标签；

3. 工作频率860-868MHZ，902-928MHZ(可按不同的国家或地区要求调整)；

4. 支持RS232、RS485和TCP/IP网络通讯等多种方式；

5. 支持1、2、4个外接SMA天线接口；

6. 输出功率达32dbm可调，支持主动方式、命令方式、触发      方式等多种工作模式；

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7. 读写器具有对读取标签返回信号强弱判断功能。

7. 读卡蜂鸣和LED状态指示；支持通过通讯接口进行固件的   在线升级；

8. 读写器提供多组I/O输入输出接口，便于产品应用集成；

9. 工业结构高可靠设计，满足苛刻工作环境要求；                               

（VF-642读写器）

规格参数

4.2、RFID电力设备巡检系统解决方案

RFID移动PDA设备智能巡检系统是通过确保巡检工作的质量以及提高巡检工作的效率来提高设备维护的水平的一种智能系统，PDA移动设备智能巡检系统结合RFID技术，主要解决设备巡检工作中以下三个重要问题：

1. 巡检不到位、漏检、或者不准时；

2. 手工填报巡检结果效率低、容易漏项或出错；

3. 管理人员难以及时、准确、全面地了解线路状况，难以制定最佳的保养和维修方案。

电力设备巡检系统是有效保证电力设备安全、提高电力设备可靠率、确保电力设备最小故障率的一项基础工作。目前，国内普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式，这几种方式存在人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作、巡检书记信息化程度低等缺陷。

如何有效提高巡检工作质量？如何有效地将巡检数据信息化？如何消除巡检工作过程中的安全隐患？ 

电力设备手持终端巡检系统的推出，彻底改变了巡检工作中的诸多问题，主要体现在以下方面：

1，不需要在巡检设备和电力设备上安装任何设备，大大降低了系统的采购和维护成本。

2，有效保证了巡检人员巡检质量，提高了设备和电力设备的安全可靠性，消除安全隐患。

3，采用无线网络和RFID技术，实现电力设备巡检工作的信息化管理。

电力设备手持设备终端巡检系统针对巡检工作实际需要及特点，具有路线安排、数据记录、工作状态监督、数据汇总报告等功能，并可与电力设备企业现有信息系统无缝连接，有效的了解、检查巡检工作状态、及时的发现店里设备的缺陷情况，提升电力设备、电力设备设备运行安全性、降低生产运营成本、提高工作效率，具有低成本，轻便易操作，设备使用时间长等显著优点。

4.3电子铅封设备RFID巡检系统解决方案

电子签封管理系统主要以电子签封为核心，对签封的出入库、施封、巡检/操表、作废等操作进行管理，RFID手持机借助网络对签封的每一步操作都及时与后台服务器实现同步，借助签封管理系统，对于电力方面，领导或计量部门可以完善日常巡检监督监察工确保巡检人员巡检到位，加强了管理力度，减少了供电隐患，防止窃电行为发生。施封、巡/抄表数据一次同步上传不用二次录入，真正实现对签封的电子化、信息化管理。电子签封管理能有效地杜绝因用户破坏/伪造签封而造成的窃电损失，保护国家财产安全，维护电力公司的利益。

a) RFID手持盘点读写器功能及特点

1. 支持Wi-Fi，通过无线网与局域网相连；

2. 通过GPRS使户外用户能够随时与总部保持联系；

3. 集成远距离激光条码扫描器；

4. 手写输入，支持签名捕获功能；VH-70B

5. 读写器提供扬声器、接收器、全双工录音和播放（立体声）的软件支持；

6. 阅读器提供无线传输/接收、扫描、电源/充电，4种状态彩色LED指示灯；

7. 工业级IP54硬件设计，经久耐用，可在恶劣环境中使用；

8. 工业结构高可靠设计，满足苛刻工作环境要求；

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规格参数

b) RFID手持盘点操作流程：

c）主要特点

◆    签封初始化可以批量导入excel

◆    签封出入库可以批量读取(群读)完成

◆    数据报表可以方便导出到excel及pdf等

◆    权限管理可具体到模块及功能按钮

d) 操作流程 

e) 系统主界面

一、公司简介：

万全智能技术有限公司由国际知名安防制造企业Vanch SecurityGroup投资设立，负责Vanch品牌产品的生产以及在国内外市场的销售和售后服务。Vanch SecurityGroup产品范围涵盖RFID多频段无线射频识别、公共安全防范系统、移动数据采集终端等方面。

深圳是中国南部沿海经济最发达海滨城市，这里毗邻香港，是世界电子及IT高科技产品研发、生产、出口重要基地。深圳市万全智能科技有限公司成立于2005年，是中国较早专业致力于为客户提供基于超高频射频识别(UHF RFID)产品和应用解决方案服务商。VANCH品牌产品广泛应用于城市智能交通、电力能源系统、资产物流管理、世界500强大型企业、政府及军队等领域行业。

 ●  公司总部位于中国深圳，在北京、上海、杭州、广州、南京、成都、香港、马来西亚等地设有分公司及办事处。

● 公司生产、研发、营销管理与技术服务机构位于中国深圳。

● 公司被评为高新技术企业、软件开发设计企业，公司RFID产品获得国家颁发的多项专利及软硬件著作权。

● 公司通过UKAS颁发的IS09001:2008标准认证。

● 公司RFID产品通过欧盟CE认证，美国联邦通信委员会FCC认证，产品远销欧洲、美洲市场。

● 公司被评为中国RFID企业联盟会员、RFID标准协会会员、物联网协会会员。