摘要：在目前的智能电网建设中，很多项目都在规划和改善之中，其中智能用电是智能电网研究中的一个重点。下文作者讲述了互动式居民智能用电系统的设计要点，分析了在电力系统中如何做到居民家电与电网企业的网络互联和信息双向传递，实现动态电价下家庭智能、互动用电和服务。
关键词：电力系统 智能电网 构成和特点
一、智能电网
智能电网其含义就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的前提基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，来达到和实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接人、启动电力市场以及资产的优化高效运行。在智能电网中，用户将根据其电力需求和电力系统满足其需求的能力的平衡来调整其消费。同时需求响应（DR）计划将满足用户在能源购买中有更多选择的基本需求，减少或转移高峰电力需求的能力使电力公司尽量减少资本开支和营运开支，降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营，同时也提供了大量的环境效益。
二、互动式居民智能用电系统构成和特点
1.系统构成
系统由智能家电、家域网（HAN）、表计和通讯基础设施（AMI）、表计数据管理系统（MDMS）和后台应用五大部分组成。其中，表计和通讯基础设施（AMI）由智能电表、抄表局域网、集抄器、广域网共同组成，与家域网 （HAN）工程形成了本系统的网络平台。
2.系统特点
目前，市场上一些智能用电系统主要是机房电源智能分配器、路灯开关智能控制器等，主要用于专业领域的节能和自动化控制。智能家居系统国内外已经研究并开发多年，实现了家电的网络化和集中控制。系统供电企业为了减员增效，前几年也陆续开展低压集中抄表系统的试点和建设，但由于低压电力线载波受噪声大和衰减快影响一次抄表成功率不高，广域公网传输速率慢和租用费高等原因，没有进行太大规模的应用。
为配合智能电网的建设，互动式智能用电系统具有以下特点:
（I）电网将动态电价和电力供需平衡信息直接对智能家电下达，智能家电据此进人相应的节能和限电模式运行，引导客户改变用能方式，节约电费。
（2）客户通过安装在家里的终端实时自动接收电网发送的停电通知、欠费信息和供需平衡信息、电压合格率等电能质量信息，享受到供电优质服务。
（3）智能电表与智能终端、家电通过家庭区域网互联后，集成到智能家居系统，客户可以通过智能家居系统或者智能终端查看家电用电数据，表码、用电量数据，所处的电价阶梯。
（4）电网可远程采集电表数据和居民家电的用电信息，便于统计和掌握居民家庭用电规律和高峰负荷，便于进行负荷预测，制定电力供需平衡方案。
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三、典型的互动式居民智能用电系统的实现
1.整体方案
（1）主站系统。采用分布式架构，主站建设在地市公司或县公司。
（2）远程信道。采用无线公网和公网有线宽带相结合的方式，预留光纤专网接口。
（3）本地信道。采用RS485有线布置。
（4）采集终端。低压集抄城区以集中表箱配置RS485接口电表为主，采用集中器、电表的二层结构，通过无线宽带VPN接入或3G无线公网调高传输速率和稳定性。
2.智能家电的设计
智能家电首先是网络化家电，能组成家庭区域网。除了具备基本功能和运行方式外，还设计了可选择的智能电网运行模式。
（1）基本配置和功能。1）网络通讯功能，安装有采用zigbee、电力线载波或RS485线通讯的接口，采用闪联协议组成家庭区域网，接受信息或者发送信息，接受远程控制。2）智能电网运行模式。家电能根据电网限电指令进行运行方式调节甚至完全关闭，达到强制避峰用电目的。根据峰谷或阶梯电价信息，智能调节运行方式，在高电价时段少用或者不用电，选择低电价时段多用电或者蓄能。智能用电模式指示灯亮或者显示屏显示相关信息。3）智能家电具有负荷计量模块，可独立测量自身的用电负荷和用电量，并显示或经通讯接口输出。
3.智能用电终端
（1）网络通讯功能，配置zigbee、电力线载波或RS485线通讯接口，并遵循闪联协议，能够组成家庭区域网，接收信息或者发送信息，并接受电网的远程控制
（2）接收来自电网的电能质量、停电通知、电力供需平衡、欠费信息、峰谷电价、用电量等电服务信息。收到停电信息、电力供需不平衡以及欠费信息等关键信息时，进行声光提示。
（3）显示智能家电的用电情况和运行数据，包括功率、电量及家电自身的一些运行数据。
4.智能电表
智能电表具有上行通讯接口和下行通讯接口，是电网与客户互联的枢纽。它不但具有多功能电表的功能，还有着良好的用户界面。（1）数字化多功能电能表，通过交流采样数据分析对比实现较强的防窃电功能和漏电监测功能。（2）网络预购电功能。用户免去IC卡充值的麻烦，通过网上银行、电费充值卡远程充值后，电网对电表远程实现充值，电表本地扣减电费。欠费提示分为绿黄红三级，余额充足时绿灯亮;余额低于缴费提示限值时电表用黄灯提示;欠费后红灯提示不及时缴费会自动跳闸，系统主站同时通过手机短信或者智能用电终端进行欠费提示;欠费到达跳闸额度时，电表实施断电。
5.集中器（采集器）
作为电表通讯基础设施的组成部分，主要在电网和电表之间起到信息采集转发的作用。对电表通过RS-485、电力载波等通讯方式采集和下发数据，对主站采用GPRS（CDMA, 3G）无线公网、光纤专网等方式通讯。
四、结论
综上所述可以得出，研究开发互动式智能用电系统，是实现居民智能用电的重要手段。随着国内外智能电网建设进程的推进，智能用电受到政府、科研机构和商业集团关注。
论文作者:曾诚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：智能论文; 电网论文; 家电论文; 电表论文; 公网论文; 系统论文; 信息论文; 《电力设备》2017年第14期论文;