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智能感知需求全面爆发,ADI全线解决方案助力泛在电力物联网部署

日期:2019-10-16
2019年8月9日,英国发作自2003年"伦敦大停电"以来规划最大、影响人口最多的停电事端,包含伦敦在内的英国部分重要城市呈现地铁与城际火车停运、路途交通讯号中断、部分医院由于备用电源缺乏无法进行医疗服务等现象,约有100万人受到影响。作为国际繁华的大都市之一,伦敦的停电事端让世人看到国际大都市背后不堪重负的电力体系,比如电网联网后不能统一调度、部分电力设备严峻老化、电网维护力量薄弱等等。电力体系需求迎来新一波的技能革命。
  泛在电力物联网作为新式的电网自动化体系,正逐步助力完结传统电网向动力互联网的晋级。"在此过程中,业界需求不断地寻觅并运用新方法、新技能来支撑泛在电力物联网配电体系的安全、可靠、优质、高效运行,如何将物联网技能经过ADI芯片与整个配电体系结合起来,是我们一直在努力处理的问题。"在近来举办的第十届配电技能运用论坛上,高功用模拟技能供给商ADI亚德诺半导体产品经理张松刚这样表示。

  ADI产品经理张松刚主题演讲《ADI智能传感技能助力泛在电力物联网》

  探索全面智能感知,推进泛在电力物联网布置
  作为一项集大数据与云核算、边际核算技能、数据传输、人工智能、移动互联操控技能、现代化设备及办理技能等于一体的综合信息办理体系,泛在电力物联网一般也被称为电网自动化体系,是经过实时连接动力出产、传输、消费各环节设备、客户、数据,全面承载电网运营、企业运营、客户服务、新式业态等全事务的新一代信息通讯体系,具有终端泛在接入、渠道敞开共享、核算云雾协同、数据驱动事务、运用随需定制等特征,与智能电网深度融合,共同构成动力互联网。配电物联网是泛在电力物联网在配电范畴的落地实践,智能感知则是配电物联网的基础支撑。
  据我国国家电网有限公司计算,现在国网体系接入的终端设备超过5亿只(其间4.7亿只电表,各类保护、搜集、操控设备几千万台),估计在泛在电力物联网开端建成后,接入设备数量将到达20亿。"从物联网的角度来看,整个泛在电力物联网体系涉及到的现实国际数据搜集,对各类传感器的需求巨大,能够说是宇宙级的。"张松刚说到。
  配电物联网的建设将改善现在感知终端存在感知部件覆盖缺乏、快速呼应才能低、取能技能尚待突破等问题,高可靠性、小型化低功耗、集成化、无源化与高安全性则是智能感知技能的未来发展方向。怎样做好电气情况的监测以及配电环境的监测?努力于为客户供给在感知、测量、通讯、网络安全和边际核算等各个环节产品和处理方案的ADI,正在与该公司客户一同探索更快布置泛在电力物联网的途径。"

  ADI了解泛在电力物联网对智能感知的需求

 加强情况监测与环境监测,确保配电设备安全
  "在大家比较了解的输电环节,例如导线浮冰、地质灾害等监测十分重要,基于MEMS加速计、惯导单元以及温度传感等,把这些体系结合在一同,彻底能够完结输电线的安全监测。" 张松刚指出。MEMS技能发展早在上个世纪70年代就开端了,而ADI是最早介入该范畴的公司之一,现在ADI聚集于MEMS的惯导技能在各个职业的运用,以超低噪声、超低功耗以及高温功用完结各种愈加鲁棒性的运用场景。

  ADI高功用MEMS传感器应对愈加鲁棒性的运用场景

  以ADXL1001和ADXL1002两款专门针对工业条件监测运用而规划的MEMS加速度计举例,它们能够在具有两个满度范围选项的拓宽频率范围内供给超低的噪声密度,以及接受高达 10,000g的外部冲击,所以现在市面上旋转机械中发作的主要毛病(如套筒轴承损坏、对准差错、不平衡、摩擦、松动、传动装置毛病、轴承磨损和空化)都在ADXL100x系列情况监控加速度计的测量范围以内。除此之外,ADXL1001和ADXL1002还拥有集成的全静电自检功用和超范围指示器,能够供给先进的体系级功用并可用于嵌入式运用。在功耗方面,凭仗3.3V至5.25V 的单电源供电,ADXL1001/ADXL1002 还答应进行无线传感产品规划。"此外,ADI将MEMS、陀螺仪和加速度计结合的惯导单元,能够直接完结惯性的导航运用在许多电力范畴中,例如与低噪声多轴加速度计结合,能够进行电线摇动和浮垂的监测,也能够由惯导单元完结巡监机器人毛病定位等等。"张松刚着重道。

  除了情况监测,ADI还有一系列针对环境感知的传感技能,包含温度、气体、光学与声学等,可用在现场环境监视以及配电柜监测等。其间的代表产品是能够完结±0.25°C高精度的数字温度传感器ADT7320,支撑SPI接口或者I2C接口,分辨率可达16位,精度十分高。一起芯片内部有过温、欠温的中断,并有省电形式可供挑选运用。而集成光学模块ADPD188B则可完结烟雾的测量,分析气体中的颗粒度然后避免误报,为各类电气设备的消防安全监测供给保证。此外,近年来发展较快的磁阻技能、ToF及红热等环境传感技能上,ADI同样拥有老练的产品,能更好满意未来泛在电力物联网关键运用中的传感技能需求。
  张松刚还特别说到ADI推出的mSure自检测技能,能够对电表精度和毛病情况进行直接的实时非侵入监控,支撑mSure的电表结合云分析服务,为电力公司供给电表寿命期内的精度实时数据和可行性分析、电表毛病和先进的窃电检测。
  泛在电力物联网能量搜集技能及无线组网架构的全新探讨
  跟着泛在电力物联网的进一步布置,电力职业积累了海量数据,在数据量、多样性、速度和价值方面具有大数据的特征。增强对海量数据资源的价值挖掘才能,首先要处理的是供电问题。选用电力线供电本钱昂贵,且跟着无线传感网络器材节点的增多,铺设太多的线路也变得不切实际。低功耗能量搜集技能能够将微弱的环境能量搜集起来,并能高效转化成电能,以给电子设备供电。"ADI供给了多种能量搜集运用的超低功率 IC,例如对光伏动力 (太阳能) 进行转化的ADP5091,对振动动力 (压电)进行转化的LTC3588,对热动力 (TEC、TEG、热电堆、热电偶) 进行转化的LTC3107等电源办理产品,可供给高效率转化至稳定电压,使微功耗的动力搜集成为可能。"张松刚表示。

  ADI广泛的微功耗能量搜集技能

  此外,无线组网技能作为设备通讯的大趋势,据预测到2020年将有超过300亿的设备具有和其他设备的无线通讯才能,而这其间数目份额最大的就是低功耗无线局域网设备,特别是物联网运用中的各类无线收发。据张松刚介绍,现在无线组网技能也用在了泛在电力物联网范畴,例如高压电力线的线缆测温、摇动监测,变电站环境下的传感器网或者短距离的自组网信号传递等。
  对此,ADI推出了SmartMesh IP网络,由高度可扩展的自成形多跃点无线节点网格和网络办理器构成,最大的特点是在2.4GHz ISM频段上完结了到达99.999%的高可靠性Mesh网络,而且功耗极低(一节扣子电池能够用10年)。每个无线节点都能够发送和接收消息(支撑双向数据),也能够有不同的数据报告速率。网络办理器会自动协调各个成对通讯以便高效地路由流量,并相应地对流量进行负载平衡以便将时间延长至网络的第一次电池更换。因此,这种无线组网技能十分合适于对网路传输可靠性要求很高且希望免维护运用的工业运用场合,特别合适泛在电力物联网布置。一起,ADI在超级电容、后备电源办理等运用也有相应方案。

  ADI无线组网处理方案针对工业运用的典型场景

  此外,配电自动化体系不断更新换代,更具智能的电子设备被用以监控电能质量并快速阻隔任何会影响电网整体运行的毛病。智能终端,如DTU/FTU/TTU等,正在迅速发展并改变着电网架构。据张松刚介绍,国家电网于2018年秋季提出智能配送终端的新标准,着重选用渠道化硬件规划和分布式边际核算架构,以软件界说方法支撑事务功用完结及灵敏扩展。"ADE9078作为一款高度精确的彻底集成式电能计量器材,经过与电流变压器(CT)和罗氏线圈传感器接口,支撑用户开发三相计量渠道,可完结1类至0.2类电表的高功用,现已用在国网新的配电变压器监测终端产品中,并正被考虑用在智能分路监测终端和智能毛病传感器中,在未来的智能断路器及智能插座中也都同样能够考虑运用。"张松刚透露。

  配电物联网感知新需求及ADI完整的信号链处理方案

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