智能用电服务系统（共12篇）
智能用电服务系统 篇1
现代人类的各种活动都离不开电,电能广泛应用的同时,用电安全问题也愈发地突出。一旦发生故障停电,就会带来重大损失,甚至会威胁到人身安全。由于诸多原因,我国配电系统的技术水平明显落后于发电和输电,以致用户遭受的停电故障,95%以上都是由配电系统故障造成的[1]。
要使配电系统正常稳定可靠地运行,对配电系统的维护必不可少,传统的维护方式无论是周期维护还是事后维修,都不能有效地提升其运行可靠性,而且浪费大量的人力、物力和财力,甚至造成不必要的损失。
本文提出了一种基于分布式网络的综合服务系统,通过对配电系统运行状况的在线监测和分析,预测配电系统的运行状况,预知配电系统的维护需求,及时调度专业维护人员进行维护,有效缩短故障停电时间,减少维护配电系统所需的人力、物力和财力资源。
1 系统架构
1.1 现场数据采集
为保证配电系统的可靠运行,首先需要监测配电系统的运行状况。电能的广泛应用使得配电系统的种类数量也增多,对于这些功能各不相同,形态各异的配电系统,需要监测的参数繁多归纳起来有以下6类[2]:
(1)状态参数。配电系统中各开关断开或闭合的状态,配电系统中的设备位置状态等状态参数。包括断路器状态、接地开关、储能位置、手车位置等。这些开关的状态直接表达了配电系统的运行状态,本文设计的系统可以实时监测和记录配电系统的开关状态信息。
(2)运行参数。配电系统运行时的电力参数,参照有关电能质量的相关国家标准,包括电压、电流、频率、谐波、功率、电压波动与闪变、三相不平衡等。理想的电能应该是标准的50 Hz正弦波,但在实际应用中,电能经过发、输、变、配等诸多环节因素的影响,会引起电压、电流或者频率的扰动或偏差,导致用电设备不能正常工作、缩短设备寿命甚至损坏。
(3)雷击信息。配电系统遭受雷击的信息,包括雷击发生时间,雷击电流,雷击造成的跳闸等。雷击信息表征了配电系统的防雷性能,也从侧面表征了配电系统是否接地良好。
(4)环境状态。配电系统所处环境的状态信息,包括环境温度、环境湿度等。环境温度和湿度不合适可造成配电系统出现凝露、漏电或者短路等故障。实时监测配电系统环境的温度和湿度,配合电热器等设备,升高环境的露点可防止凝露。
(5)节点温度。配电系统中关键连接点的温度信息。配电系统中的回路由多部分的电路组成,有相互连接的节点,由于节点连接不牢靠或者连接老化等原因,会造成节点电阻增大,造成电能在配电系统上的损耗增加和电能质量下降等后果。配电系统的节点电阻升高直接表现为节点的温度异常升高,甚至会烧坏节点造成断电。本文设计的系统可实时监测配电系统中关键的节点的温度信息,发现异常的温度信息随即报警提示处理。
(6)视频信息。配电系统所处环境的视频监视信息。有时配电系统的故障可能不是由配电系统本身性能引起的,不可控的自然因素或者人为破坏都可能造成配电系统的故障,对配电系统的视频监控可及时发现这类故障的原因,以便及时采取相应措施以防再次出现同样的问题。
通过以上6类参数即可监测配电系统的完整运行状况,数据可直接从配电系统的运行现场采集。
现场数据采集节点结构如图1所示,6种数据采集模块分别实时采集配电系统的6类参数,并通过工业现场总线连接到现场数据采集计算机,计算机实时对采集的数据作相应的运算,通过路由和防火墙连接到网络。配电系统的运行状况数据实时上传至网络的同时也被存储,用户可通过网络查看配电系统的实时和历史运行状况[3,4,5,6]。配电系统的实时运行状况信息也会被显示在监控画面上,图2显示了被监测配电系统的部分电能质量信息、开关状态信息和环境状况信息的监控画面。
1.2 系统架构
系统架构如图3所示。区域内多个现场SCADA节点将实时采集配电系统现场运行状况数据并实时上传至区域子中心,子中心计算机存储这些数据并在监控画面上显示各配电系统的运行状况信息[7,8,9,10]。根据实际情况,可设多级子中心,现场数据实时逐级上传到系统中心,系统中心将显示分析和存储系统内所有配电系统的运行状况数据。系统中心负责整个系统的监视控制、管理调度、信息挖掘和决策支持,各级子中心服从上级中心的管理调度并对下级系统进行监视控制和管理调度。
2 预知维护
通过对配电系统运行状况的实时监测与分析,智能区域用电安全公共综合服务系统可预知配电系统的维护需求,在缩短停电时间的同时也减少配电系统的维护成本。
系统可通过变化曲线将参数的实时和历史变化趋势直观地表示出来,图4中显示了数据记录中电压和电流的变化曲线,图中电压均基本稳定在10 k V,而一天内电流的变化较大。当系统检测到配电系统的某些参数超过限定的值时,就会发出报警信息,包括报警触发时间和参数值都将被存储。
结合报警信息和趋势图形分析,可预测配电系统的运行状况,预知配电系统的维护需求,在配电系统发生故障之前,及时调度专业的维护人员赶赴配电系统现场进行维护处理,从而避免故障的发生,实现主动维护服务。按需求对配电系统进行维护可减少维护次数,缩短磨合期,延长运行时间,有效缩短故障停电时间[11,12]。
3 结束语
系统基于网络浏览器,可完成工程建立、维护、配置等操作,易于远程维护;系统基于分布式网络架构,易于后期增加需监测的设备或参数、配电系统现场SCADA节点、子中心等扩展操作。通过实时监测及管理配电系统的状态、运行、雷击信息、环境状态、节点温度和视频信息6类参数,用户可通过远程查看配电系统的实时和历史运行状况。
分析配电系统的运行状况数据,预测系统的运行趋势,预知系统的维护需求,实现主动维护服务,避免或者减少故障的发生。按需求进行维护可减少维护次数,缩短磨合期,减少盲目维护带来的不稳定因素的介入,延长稳定运行时间,有效缩短故障时间。另外,对配电系统的按需维护服务可减少维护工作造成的资源浪费,区域内集中维护,通过系统调度管理满足区域内所有配电系统的维护需求,可雇佣少量更加专业的维护人员,以提高维护效率,提高维护服务质量,提高人力资源的使用效率,减少维护所需的成本。
摘要：随着电能的广泛应用,用电负荷越来越大。为保证用户安全用电,文中设计了一种基于分布式网络的综合服务系统。通过实时监测、分析和预测配电系统的运行状况,及时调度维护服务从而实现预知维护,进而缩短故障停电时间,提高用电安全性,同时也降低了配电系统的维护成本。
关键词：用电安全,预知维护,停电时间,维护成本
智能用电服务系统 篇2
内容提示：用电信息采集系统建设是坚强智能电网的重要组成部分，智能电网建设规划的实施，将给产品带来巨大的市场空间。
1、有利因素
（1）国家产业政策的长期支持
电力行业的发展受国家行业政策影响较大。立足我国能源需求分布及我国电力工业发展的实际，适应并促进新一轮能源变革，建设包含电力系统各个环节、覆盖所有电压等级的坚强智能电网已成为我国电网发展的新趋势。
建设用电信息采集系统符合国际电网技术发展的方向，是建设坚强智能电网的重要组成部分，是智能用电服务环节的技术基础，也是扩大内需，加快城市和农村电网改造的重要措施。根据《国家电网公司2010 年规划总报告》，为了构建智能用电服务体系，实现营销管理的现代化运行和营销业务的智能化应用，我国将全面推进用电信息采集系统建设步伐。
智能用电信息采集系统及终端产品作为主要的电力需求侧设备，可以提高电网运行效率、降低电能消耗，一直以来受到国家产业政策的大力支持。国家电网公司为了加快发展坚强智能电网，规划编制了《统一坚强智能电网发展规划纲要》、《统一智能电网综合研究报告》、《国家电网总体规划设计》、《统一坚强智能电网第一阶段重点项目实施方案综合报告》和《国家电网公司“十二五”电网智能化规划》等，这些文件都体现了对智能用电信息采集系统建设的大力支持。
2008 年12 月，国家电网公司《关于印发<电力用户用电信息采集系统建设第二阶段工作方案>的通知》（营销计量[2008]78 号）进一步明确建设规划，提出确保5 年，力争4 年，完成用电信息采集系统建设，达到“全覆盖、全采集、全费控”的要求。2009 年5 月国网公司提出了至2020 年实现“坚强智能电网”的战略目标。
所在行业还受到《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》等一系列的法规和政策的支持，行业政策环境良好。在今后一个相当长的时期内，行业的整体发展依然会以
国家对电力行业投资的稳步持续增长为特征，行业将得到国家产业政策的长期支持。
（2）国家节能减排的发展战略将促进行业的发展
我国“十一五”规划纲要提出，2006-2010 年期间，单位GDP 能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%的约束性指标，而电力行业是节能减排的重点领域之一。国家“十二五”规划中提出大力推进节能降耗，健全节能市场化机制，加快推行合同能源管理和电力需求侧管理。
为提高电能利用效率，促进电力资源优化配置，保障用电秩序,2010 年11月，国家发改委、电监会等六部委联合印发了《电力需求侧管理办法》，提出了相关管理措施和激励措施。只有对电力能源进行精确采集、计量与实时监控、分析，并对负荷进行管理，才能达到良好的节能减排效果。《电力需求侧管理办法》指出：电网企业应加强对电力用户用电信息的采集、分析，为电力用户实施电力需求侧管理提供技术支撑和信息服务。因此，国家节能减排的发展战略将进一步促进行业的发展。
（3）加大智能电网建设投资带来巨大的市场
2009 年5 月国网公司提出了建设坚强智能电网的战略目标，就用电环节建设用电信息采集系统提出了具体的三个建设阶段：2010 年前为规划试点阶段，要求建设用电信息采集系统覆盖率达到15%；2011-2015 年为全面建设阶段，要求完成电力用户的“全采集、全覆盖”；2016-2020 年为引领提升阶段，到2020年将全面建成，实现坚强智能电网建设。
根据国网公司《“十二五”智能化规划》，在2010 年达到15%的覆盖率基础上，总结试点建设经验，进一步完善相关系统，开展用电信息采集系统的全面建设。2011 年底达到35%覆盖率，2012 年底达到65%，2013 年底达到90%，2014年底达到100%的覆盖率；在“十二五”期间实现对直供直管区域内所有用户的“全覆盖、全采集、全费控”。
智能用电服务系统 篇3
用电信息采集系统既对供电企业有利，又对用户有积极影响，所以供电企业有必要加强用电信息采集系统的建设和应用。用电信息采集系统在智能电网中的应用，不仅能够为供电企业提供可靠的信息和带来更多的经济效益，而且能够为用户提供稳定可靠的电，在智能电网中有着重要的作用和地位。用电信息采集系统在智能电网中的应用，推动供电企业的健康发展。
一、用电信息采集系统在智能电网中的作用
（一）收集信息数据
用电信息采集系统最主要的作用之一就是快速收集供电信息数据，为供电企业节省大量的人力和时间，使信息收集工作变得高效快捷。在用电信息采集系统下，我国电网更加智能化，不仅能够快速收集有用的信息数据，而且可以对采集到的数据信息进行灵活调整。此外，供电企业通过用电信息采集系统，能够满足业务的需要，并且使工作人员在规定时间完成相关任务，大大提高了工作人员的信息数据收集效率。由此可见，用电信息采集系统在智能电网中发挥着重要作用。
（二）管理信息数据
用电信息采集系统可以实现数据管理，在信息采集过程中，系统不仅能够对采集的信息进行分析、运算和存储，还可以对异常信息进行有效辨别，以验证信息的真实性，确保供电企业采集信息的可靠性。对于供电企业而言，其信息量庞大，倘若稍加不慎，必然会选中失真的信息数据，进而影响供电企业工作人员的进一步判断，既增加了工作人员的工作量，又对工作人员有错误导向。由此可见，用电信息采集系统在智能电网中的应用具有必要性，能够对信息数据有好的管理。
（三）能够控制电网
在电网运行过程中，需要供电企业有着良好的控制，以确保供电的安全可靠性。用电信息采集系统能够较好的控制电网。首先，用电信息采集系统能够控制电网功率。供电过程中，电网功率过大或过小，对供电企业和用户的使用都有一定的问题，并且为供电企业带来供电安全隐患，而该系统能够有效控制功率。其次，用电信息采集系统能够控制总用电量。随着我国用电用户的逐渐增多，用电总量不断增加，为供电企业带来较大的压力，而该系统能够有效控制用电总量。最后，该系统能够实现远程控制，为供电企业的工作开展提供方便。
（四）用电信息系统具有较多的功能
用電信息采集系统具有更多的职能，使得用电信息采集系统在智能电网中有更深入的应用。首先，能够有效对用电用户的付费行为进行管理。用户用电数量存在明显差异，需要支付的费用有不同，付费环节对于工作人员而言，其任务量较多，难度大。在用电信息采集系统的应用下，可以轻松实现管理。其次，能够自动向用户发送缴费信息，确保用户了解电费的使用情况。最后，在用电信息采集系统中，用户可以通过计算机实现在线支付电费，便于供电单位的管理。
二、用电信息采集系统在智能电网中的运用
（一）提高供电的安全可靠性
用电信息采集系统在智能电网中的应用，能够提高供电的安全可靠性。首先，该系统能够有效采集信息数据，并且对信息数据做好处理，为工作人员尽可能的清除信息安全隐患，确保为工作人员提供可靠的信息。其次，该系统能够确保用户用电的有序性。随着用电用户数量的不断增加，用电高峰期往往为工作人员带来了更为繁重的任务量，为了避免用户用电过程中出现差错，确保用电有序性具有必要性。最后，该系统能够实现远程控制，使工作人员通过远程控制对用户用电量进行远程统计，既能提高工作人员的工作效率，又能节省供电企业的人力资源开支。
（二）增强了管理的有效性
首先，用电信息采集系统在智能电网中的应用，能够避免人工抄表所带来的弊端，且提高工作人员的工作效率。其次，由于供电企业抄表周期相对较短，所以在电费环节可能存在较多不必要的麻烦，增加供电企业的安全风险，采用该系统，能够有效降低电费回收风险。最后，在该系统的应用下，能够增强用户与供电企业之间的联系，使供电企业不断获取用户的建议或意见，并加以改正或完善，从而实现可持续发展。
（三）为供电企业减少经济成本
首先，传统供电企业条件下，工作人员需要逐户进行抄表工作，其工作步骤十分繁琐，并且浪费大量的人力和时间、精力，而在用电信息采集系统条件下，能够有效减少人力、物力和财力。其次，该系统能够对人为偷电行为进行有效监控，防止此行为的发生，既维护了供电企业的合法权益，又能为供电企业减少经济损失，提高企业的经济效益。
结论
总而言之，用电信息采集系统在智能电网中的应用，对实现节能目标发挥着重要作用，不仅提高了电的利用率，而且能够较大程度的减少电能的浪费。现阶段，用电信息采集系统在我国智能电网中的应用现状良好，且对供电企业的发展发挥着促进作用。笔者相信，在不久的将来，用电信息采集系统不仅能够在智能电网中有更好的应用，而且能够更加广泛的应用于其它领域。
智能用电信息采集系统研究 篇4
智能用电信息采集系统技术是一种新技术, 在我国还没有全部实现。该系统能实现电能计量数据的自动采集、传输与处理, 并能将其应用到电能供用与管理系统中, 为自动抄表、短信平台、自动查询、智能互动、个性服务等提供了强大的技术支撑, 是实现智能用电的基础。智能用电信息釆集系统的优势非常明显, 可以解决人工采集数据过程遇到的许多困难, 采集数据的效率与质量都很高, 不容易出错, 可解放大批人工采集的劳动力, 并推进电能计量管理技术向现代化进程迈向一大步。
2 智能用电信息采集系统的组成
2.1 采集用户及数据分类
随着通讯、微处理器和制造工艺等的迅猛发展, 系统的功能配置、结构形式和性能指标等在不断发展和完善。用电信息采集系统构架主要由集中器、采集器、主站前置机、智能电表等组成。用电信息采集系统的采集对象包括:第一, 大型/ 中型专用变压器电力用户, 用电容量在100k VA及以上/100k VA以下的专用变压器电力用户;第二, 三相/ 单相一般工商业电力用户, 包括低电压等级的商业、小容量、工作等用电性质的非居民三相/ 单相用电;第三, 居民电力用户;第四, 公用配变考核计量点, 考核公共设施供电变压器上的内部量测点。
由于用电信息采集系统的采集对象不同, 则出现了不同电力用户类型, 会产生不同的电力需求, 可能是用来生产, 也可能用来家用, 不同需求的用电量截然不同。而智能用电信息采集系统要实现不同需求电力用户与公用配变考核计量点用电信息的全面采集。通过需求分析, 按照电力用户电力需求的业务, 可以将用电信息系统采集的数据划分为六种类型, 包括电能数据、交流数据、运行状态数据、电能质量越限统计数据、事件发生记录数据、其他数据, 等等。
2.2 主站
主站是整个系统的管理中心, 管理全系统的数据创术、数据处理和数据应用及系统运行和系统安全, 并管理与其他系统的数据交换。主站需要全面整合原有关口电能量采集、大用户负荷管理、低压集中抄表、配变监测等系统业务应用, 为各省公司及地级公司采集电力数据提供强有力支撑。主站的接口能实现与外部系统用电数据的相互交换, 主站的总体架构分为四层, 现对其进行简要介绍。 (1) 表现层:直观面向使用用户且提供标准业务应用相关操作和信息界面显示功能, 并具有用于复杂逻辑操作的C/S模式和用于数据信息上传的B/S模式两种客户端。 (2) 业务层:包括数据采集子层、业务应用子层及对外接口三部分。通过多种类型通讯设备连接的采集子层, 将采集数据上传至处理数据及其他增值功能的业务应用子层, 该层是用电信息采集系统的核心部分。 (3) 支撑层:为业务层提供专业性技术支持, 通过信息、安全防范、通讯等模块实现该层自身的逻辑业务功能, 所以要求本层的通讯模块、安全模块以及信息模块应性能高效稳定, 以满足不同情况的需求。 (4) 数据层:通过建立大型数据库, 为采集到的数据进行储存、读取、计算等。
2.3 通信信道
智能用电信息采集系统通信信道连接主站、采集终端及电能表, 是信息交互的承载体。通过远程通信信道和本地通信信道两种通信信道完成电力数据的采集和传输。
远程通信是指采集终端和主站之间的数据通信。当前, 可供用电信息采集系统开展数据传输的远程通信资源主要有GPRS/CDMA无线公网、光纤专网、230MHz无线专网和中压电力线载波等。
本地通信是指采集终端和用户电能计量装置之间的数据通信, 在用电信息采集系统中主要是集中器和采集器、集中器和电能表、采集器和电能表之间的通信。当前, 用电信息采集系统使用本地通信方式, 主要有低压窄带电力线载波、低压宽带电力线载波、微功率无线和RS-485 等。
2.4 采集终端
釆集终端是对各信息釆集点的电能信息进行采集、数据管理、数据传输以及执行或转发主站下发的控制命令的设备, 按使用场合分为厂站采集、专用变压器采集、公用变压器采集、低压集中抄表 (集中器和采集器) 、分布式电源测控等终端类型。
2.5 智能电表
智能电能表是新一代智能型高科技电能计量产品, 是智能电网高级计量体系中的重要设备, 它将有助于在消费者和电力公司之间实现实时通信, 使人们能给予环境和价格的考虑, 最大限度地优化能源用量。根据建设智能电网的要求, 所有关口、计费用户都需要安装智能电能表。
智能电能表有电流釆样电路、电压分压电路和集成计量电路组成的电能计量单元;有微控制器、数据内存卡、掉电检测和时钟组成数据处理单元。由电源、高能电池组成供电系统;由LCD显示器、通信口、按钮、外卡接口、时钟输出辅助端子组成输入输出系统。
3 智能用电信息采集系统主要功能
一般智能用电信息采集系统需要具备一些基础性的功能, 主要体现在采集处理、抄表付费、电力管理与维护及数据的共享等方面。笔者现对其进行分析总结。
3.1 数据处理功能
一般来说, 用电智能化以信息的实时、定时与主动采集为基础, 可以通过时间的设定进行定期采集与上报, 采集的内容包括与电力运行相关的电力质量、负荷、工况和事件等, 另外需要对采集到的数据进行原始分析、分类储存与管理, 从而保证数据的完整性与正确性, 同时根据数据的常规情况实时监测, 及时发现数据异常, 同时发出警示, 在一定程度上提供完备的数据备份与恢复方案。
3.2 抄表与付费功能
用电智能化信息采集系统需要实现电表的自动抄表上报与预付费扣费与充值功能, 其可以实时监控用户的用电量, 获得准确的用电数据, 然后对用户进行必要的预付费管理, 当用户用电量不足时, 主动提醒客户续费, 而当预存电量为零时, 主动执行跳闸控制。
3.3 有电管理功能
在一些特殊的电力管理与安全生产中, 可事先编制用电的限电控制方案, 并输入系统, 系统会自动识别用户的用电情况与负荷情况, 根据用电方案的要求进行监督, 一旦发现一些非法或非程序用电现象, 则可以实现对用户开关的控制。
3.4 常规的运行维护功能
这些功能较多, 且主要是为了维护系统基本功能的实现:其一, 保证系统设备时钟的准确性;其二, 对系统操作员进行密码与权限管理;其三, 建立必要的系统与终端档案;其四, 对系统的正常运行进行实时监测, 生成运行报告;其五, 根据不同需求进行各种数据的组合输出。
4 结语
总之, 智能用电信息采集系统具有很强的优势, 具有先进的电能计量数据自动采集、传输和处理能力, 不仅可以建立电力用户与电力管理的实时互动, 建立新型的供用电关系, 从而达到降低用户用电成本、提升可靠性、提高用电效率的目的, 同时将用户的智能家居设备统筹到用电管理中来, 实现用户的多角度用电需求, 同时推出一些增值服务。我国已在大力加强此类系统的建设, 而在不久的将来, 将进一步推进智能用电系统的发展与实现。
摘要：本文详细介绍了智能用电信息采集系统子站、通信信道、采集终端、智能电表的基本概况, 以及用电信息采集系统对采集用户和数据的分类情况, 并分析了系统各个功能单元的主要功能, 希望智能用电信息采集系统能有更广泛的应用。
关键词：用电采集系统,智能,功能
参考文献
[1]周金飞.用电信息釆集系统[J].农村电气化, 2012, (9) :26.
智能用电服务系统 篇5
质量德为先，安全民为主。
高品质，安天下！
安全可靠，日创新高。
安高电气，用心为你。
安高安高，需求万变，努力不变。
安全第一，高效节能。
中国制造走向世界，安高品质闪耀全球。
同质商品价不高，同价商品质更优。
电气融匠心，安高筑伟梦。
立安高精神，构世纪蓝图。
安高电气，百姓满意！
信立安高，诚载未来。
劲心劲力，唯安唯高。
安高温控，安全高效，节能稳定。
安高电气，大品牌，国际范。
不断超越，追求完美。
安高电气，客户满意是我们动力。
信赢天下，诚立安高。
安高电气，品质生活的标志。
安高电气，全心全意。
厦门智能用电园区的解决方案 篇6
关键词：智能园区；智能用电；互动平台
中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0009-02
1 智能用电现状概述
智能用电是依托坚强电网和现代管理理念，利用先进智能量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，构建电网与客户能量流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系，达到市场响应迅速、计量公正准确、数据采集实时、收费方式多样、服务高效便捷的目标。智能用电园区建设就是基于上述智能用电关键技术，实现信息在电力系统基础设施和高级应用中的深度渗透。
2 智能用电园区的解决方案
2.1 智能用电园区的建设内容
智能用电园区主要建设内容为用户能源管理系统，根据不同的应用功能分别部署在电网侧主站端、园区侧子站与园区企业侧子站，主体用户有三类分别为电网、园区管理者、园区内企业，如图1所示。系统分为四个模块：智能用电园区通信网络、智能用电服务子系统、智能信息互动服务平台、统一展示平台。
四大模块的功能如下：
①通信网络实现电网侧、园区侧与园区内企业之间的数据传输和通信，是用户能源管理系统应用的基础条件。
②智能用电服务子系统实现对园区企业内具体用能设备的监控，智能化决策用能方式的应用。
③互动服务平台强调是用能信息的双向互动，针对园区用电特性和客户需求的不同，实现电量电费的信息查询、信息定制与推送、业务办理、负荷监测、用电咨询等服务，满足园区内企业的智能化需求，互动示意图如图2所示。
④统一展示平台利用园区内新建的通信网络与电力公司原有网络的无缝融合，将采集的终端信息、用户的基本情况、园区用电结构、园区用电负荷、电力公司能源管理政策等信息，通过各类移动终端实时展示。
2.2 智能园区的技术方案
智能用电园区通信网络子系统（光纤网络），电力公司侧主站（电力公司用能管理主站）、园区子站（包含园区子站用能管理系统和展示平台子系统）、企业子站（包含企业内部现场用能采集设备及网络、智能交互终端和企业用能管理子站）、智能信息互动服务平台贯穿于整个系统，形成完整采集、监测、分析、控制体系。
2.2.1 通信网络
园区光纤通信网络主要通过应用服务器、接口服务器、各种中继器、终端、监控计算机组成。所使用的通信协议见表1。
2.2.2 智能用电服务子系统
本子系统主要对用电设备、负荷运行状态等用能信息，建立完善能耗监测系统，为能效分析平台提供详细的第一手企业用能数据，方便第三方专业厂商有针对性地对用户能效分析评估或为节能服务提供有效支撑，方便政府对企业用能情况进行对比，为出台新的用能政策提供佐证数据。
2.2.3 智能信息互动服务平台
采用统一的应用集成平台与营销业务应用、95598互动平台、用电信息采集等进行数据交换和通信，实现电力资讯、服务指南、停电公告、绿色电能、政策法规、自助营业厅、互动服务中心、智能用电等功能。
2.2.4 统一展示平台
统一展示平台可由多点触摸互动显示屏、移动终端等设备构成，实现园区信息的综合展示，展示信息包括园区配网自动化、用能信息采集、企业用能信息、企业设备运行状态等内容。
3 厦门智能用电园区试点建设
3.1 厦门智能用电园区建设
厦门某高新技术园区位于厦门本岛东北部五缘湾片区，总建筑面积约260万m2，园区主要功能定位为高新技术园区和企业营运中心。
规划电源为一座220 kV变电站和一座110 kV变电站。园区内划分为6个供电分区，规划设置10 kV开关站12座，电源切换单元5座，预测园区最大10 kV负荷为8.8万 kW。
园区涵盖用户类型典型，规模达标，是很好的智能用电资源。根据园区内企业的用电情况和节能空间，选取了2家节能潜力和节能意愿比较大的企业用户参与，所选用户分别为某全球家居生活大卖场和某贵金属研发中心。
3.2 试点企业的改造内容
某全球家居生活大卖场重新规划设计了整个大楼的电能量测体系，量测体系按照三级布控的原则，分为低压变压器出口一级计量，低压配电室负荷出线汇总处安装二级计量，重要负荷终端安装三级计量，通过改造可以有效地为企业提供实时用电信息，便于提升企业用电管理水平。
某贵金属研发中心利用用户已建能源管理系统的设施，对部分重要支路加装能够检测电能质量的表计，具体加装情况为：在2#变压器支路的几台用电负荷较大的烧结炉的出线加装2块电能质量表，在4#变压器支路的自动磁场压机和日本双室横型蒸汽处理炉处加装2块电能质量表，建设信息通讯通道汇入到现有系统通讯通道，实现对用户的电能质量重点监测的目标。采集和控制设备安装如图3所示。
4 结 语
本文主要介绍了智能用电园区用户能源管理集成系统的技术解决方案，同时介绍了智能用电在厦门某高新技术园区应用情况。本次试点项目建设的用户能源管理系统实现对厦门某高新技术园区内企业大型耗能的空调、变配电系统、照明系统等设备统一调度，集成优化，满足用户随外界环境条件变化自动调节用能方式，支撑电网绿色高效运行。
参考文献：
[1] 黄莉，卫志农.智能用电互动体系和运营模式研究[J].电网技术，2013，（8）.
基于实时电价的智能用电系统 篇7
我国当前的电价是受管制的, 所以电价并不能将电力供应和电力需求间的关系真实反映出来, 导致电力企业面对电力需求波动时不能及时给予有效的调节, 进而浪费大量的电力资源。
电价形成机制的理想化状态是:结合电力供需的实际情况, 参照电力供应中清洁能源所占比例, 电力企业实时制定电价机制并立刻发布电价, 全面满足电力用户的需求, 使电力负荷需求达到理想化状态。所以建设智能用电系统的首要任务就是放松电价管制。
然而在实际实施过程中, 理想化电价形成机制仍然存在较多的问题, 可操作性不强。即使将电价限制在某一特定区域内, 由于电价种类繁多, 颗粒化的电价会让电力用户产生响应疲惫, 响应效果会大打折扣。此外, 颗粒化电价会促使电价政策的发布, 而且通信数据量过于庞大, 进一步增加了智能用电系统的建设费用和运行费用。
目前, 我国大部分地区普遍采用峰谷电价日时段划分策略。电力企业结合负荷预测的具体情况, 科学制定峰谷电价日时段划分策略, 保证峰时段、平时段、谷时段时间长度相等。为了进一步扩大经济利益, 电力企业可制定针对性较强的划分策略, 这利于社会节能减排的实现。与此同时, 政府可以授权电力企业更多种类的分时电价, 这样能够更加细致地调节电力负荷需求。
二、智能用电系统的特点分析
在发布实时电价的基础上, 智能用电系统的基础是信息化, 手段是自动化, 高级应用是互动化, 最终目的则是高效使用能源。信息化具体表现在采集信息、预测负荷、制定电价策略等流程上;互动终端严格遵循用户设定的价格策略是自动化的重要表现;互动化则表现在用户针对用电负荷设置不同的价格策略上。其中, 智能用电系统的信息流, 具体可以参见图1。
三、基于实时电价的智能用电系统分析
智能电力系统的组成部分有主站系统、智能电表、本地信道、远程信道、智能开关、互动终端等。从运行经济性出发, 在居民用户智能用电系统中, 可以利用本例信道来集中和转发远程信道与智能电表间的通信;从发展角度出发, 智能家电将会逐步替代智能用电系统中的智能开关。
1.主站系统
主站系统具体分为四个子系统: (1) 用电信息采集子系统:电力企业借助该系统能够及时掌握用户用电信息, 为市场分析提供充足的数据和信息。此外, 采集和存储大量的用户用电信息, 为其他子系统的正常运行奠定了基础。 (2) 营销服务支持子系统:该系统能够为用户提供个性化、多样化、集成化的服务, 如用能咨询、节能分析等。电力企业借助该系统, 能够实现自动化办理营销业务, 如抄表管理、电量电费、电能计划、购电管理、线损管理、用电检查等。 (3) 负荷预测子系统:该系统能够借助智能挖掘、联机分析等技术, 采用多维分析的手段, 对营销数据中心存储的用户用电信息进行分析, 提高负荷预测的准确性, 有针对性地为企业制定电价策略。 (4) 电价策略制定和发布子系统:该系统结合发电信息、输送能力信息等, 利用预测的结果, 根据具体情况, 科学制定电价日时段策略, 并在第一时间将制定的策略发布给所有的电力用户。此外, 该系统还能向电力用户定期发布结算电量电费清单等相关信息。该系统采用的是排列组合的算法, 能够根据政府监管方案, 制定出多种电价日时段划分策略, 电力企业只须将负荷预测子系统预测的结果输入到该系统中, 该系统就能自动筛选出针对性最强的电价日时段划分策略。
其中, 采用电价日时段划分策略的优势有: (1) 虽然电力企业对电价的细化程度不够, 但是电价日时段划分策略是在海量数据基础上制定出来的, 这在一定程度上弥补了电力需求与电力供应间的偏差; (2) 智能用电强调实时性通信, 发布的电价日时段划分策略能够降低此项要求; (3) 电价日时段划分策略扩展性良好, 不仅能够满足用户的需求, 而且还能促进智能用电系统的发展, 提高了电力企业分阶段建设智能用电的可行性。
2.远程信道
远程信道分为上行信道和下行信道, 其中, 上行信道的作用是将智能电表、互动终端采集的用户用电信息传送给电力企业;下行信道则是将电力企业制定的电价日时段划分策略发布给用户。此外, 远程信道还能够根据设定的时间抄读、传送预设数据, 电力企业预先设置事件, 事件报警能够实时监测并主动上报。再者, 在增值服务方面, 远程信道能够为客户提供定制服务。
在建设智能用电系统中, 最大的难题就是配用电侧通信手段。全国各地经济发展存在较大的差异, 所以电力企业必须要灵活配置智能用电系统的远程信道。针对正在运行的线路, 电力企业必须要全面考量经济、技术等方面的问题, 对当前可用的技术进行评估, 加快建设速度;针对新建的配网线路, 电力企业应该考虑在建设配电线路的同时, 利用光纤复合相线技术建设远程信道。
3.智能电表
智能电表是智能用电系统的核心, 所以在设计智能电表功能时, 必须从中国国情出发, 充分考虑当前电测通信信道的具体情况。在设计智能电表过程中, 必须要考虑以下几个问题: (1) 通信信道的承受能力; (2) 能源分布式接入; (3) 与用户互动的便捷性。
其中, 智能电表的功能如下:
(1) 计量功能:当前我国电力用户广泛使用的电箱电能表能够计量正向有功电量;而三相电能表不仅能够计量正向有功电量, 还能计量正向有功、无功最大需量及正向无功电量等。为了灵活接入分布式电源, 智能电表还应该具备计量方向有功、无功电量, 反向有功、无功最大需量等功能。从现阶段实时电价出发, 智能用电系统的智能电表必须具备的功能为记录峰谷分时电能量。从长远利益出发, 智能电表还必须满足多费率分时电价的各项需求。
(2) 费率与时段功能:智能电表在智能用电系统主战的操作下, 划分和执行费率、时段。通过远程信道, 智能电表在A-1日接收到电价时段划分策略, 同时将接收到的策略发布给电力用户, 在A日0点正式执行这项策略。
(3) 控制功能:具体是指电力企业能够借助智能用电系统主站完成智能电表停电、送电操作。智能电表利用电平开关信号、输出脉冲对表外负荷开关、表内继电器进行控制, 达到远程控制的目的。电力企业利用远程控制功能能够对欠费用户进行停电操作。
(4) 预付费功能:若智能电表内剩余金额不高于系统预设报警金额, 智能电表就能借助互动终端提醒电力用户;若剩余金额低于透支门现金额, 智能电表就能对用户进行停电操作;若用户续费后, 智能电表就能恢复供电。
(5) 为了减少电费纠纷, 智能电表应该每隔15分钟对用户3个月内的计量信息进行存储, 此外还应该保存3个月内发布的电价日时段划分策略。
(6) 事件记录功能:智能电表应该将3个月内远程信道、本地信道接受的电价日时段划分策略的事件代码保存下来。
4.本地信道
智能用电的主要内容有互动营销和用户参与, 如果智能电表没有安装在用户日常活动范围内, 那么用户参与环节的效果就会受到影响, 所以设置本地信道, 保证在第一时间将用户关心的信息反馈给用户。
5.互动终端
互动终端能够借助本地信道、智能电表, 实现实时通信。用户可以借助互动终端将自己关心的信息传送给互动终端, 互动终端通过人机对话模块进行反馈。通过本地信道, 互动终端采用控制智能开关的方式达到智能用电的目的。
6.智能开关
目前, 智能开关能够满足用户对智能用电的需求。然而, 未来智能开关不仅是将开关与本地信道进行融合, 而是将开关与各种传感器融合在一起, 进一步优化用电和控制。
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智能用电服务系统 篇8
关键词：智能用电,双向互动,能效管理,家庭能耗指数
0 引言
为适应中国未来经济发展和社会需求,全面支持绿色经济清洁能源和安全可靠的电力供应,提升供电质量和服务水平。结合世界电网发展新趋势以及国家电网发展实际情况,国家电网公司积极致力于推动电网技术的创新与发展,开展了坚强智能电网的研究工作。国家电网公司已在全国范围内构建了世界最大的营销业务应用系统和用电信息采集系统,截至2010年底,用电信息采集用户4 549万,采集覆盖率达到26.41%。这些信息系统和业务系统的建设为智能电网信息化提供了基础的保障,促进了能源与信息的相互融合。同时在智能小区、智能园区、智能楼宇等新型的智能用电试点项目中,总结了电网与用户、用户与电网的双向互动服务需求,通过研究智能用电关键技术和设备,结合智能用电互动服务平台,构建全新的智能家庭能效管理系统,为电力用户提供优质、便捷的用电服务。
智能家庭能效管理系统(以下简称“系统”)以用电服务、能效监测、智能家庭、智能用电为主要业务应用,充分利用已建成的电力光纤到户构建的智能小区、智能家庭、智能电表信息采集通信网络优势,采用微功率无线、云计算、数学逻辑模型算法和传感测量等技术,为电力用户提供智能用电服务和社会增值服务等。本文所设计并实现的智能家庭能效管理系统通过95598供电服务中心、智能营业厅、手机、电脑、数字电视、智能交互终端、自助终端等多种网络互动和本地互动渠道,实现电网与电力用户之间的远程和现场互动,可以完成信息查询、业务投诉、用电体检、能效分析、智能家庭等多元化服务内容。
1 系统需求说明
智能电网用电侧表现的特点主要为双向互动性、安全可靠性、网络自愈性、灵活性等,利用光伏、分布式储能等分布式能源主要有助于电网在灾变时保障其对负荷的持续供电,通过电力用户与电网的双向互动,使电网了解供电质量,有效解决电压、谐波问题,避免不均衡电压对用户的直接影响,有助于可再生能源优化利用和电网节能降损。
1)提升多样化服务。智能家庭能效管理系统是智能电网用电侧获取电力用户用电信息的唯一渠道,通过智能家庭能效管理系统可以改变常规的信息查询、故障报修、业扩报装、费用结算等营业厅服务业务,在此业务基础上,完成业务虚拟方式(智能交互终端、手机等)办理服务。
2)多元化用电服务。随着智能电网不断的深化应用,新增的用电服务内容需要业务载体,电力用户的分布式电源、储能装置、电动汽车等系统接入需要电力用户侧提供相应的系统支撑,用户参与需求响应等新兴用电形势的出现,对现有的常规用电服务管理和业务流程提出了新的挑战。
3)电力用户新服务需求。智能用电服务商通过智能家庭能效管理系统开展包括物业管理、广告媒体、安防报警、数字健康、三网融合等增值服务内容,进一步增强电网公司的企业社会责任,扩大电网公司的服务领域,拓展新业务、新的发展空间。
2 系统整体架构
面向普通电力用户的智能家庭能效管理系统是借助智能电网通信技术,在电能、信息和业务的多元、多向流动的基础上,实现普通居民用户用电能效的管理和互动。,建设电网与用户双向互动服务,整合双向互动增值业务、支撑用户个性化定制服务和新型营销业务,为用户提供全面、优质的服务。系统整体架构从上到下、自左至右包括应用层、业务层、通信层、保障层、辅助层5个部分,如图1所示。
2.1 应用层
应用层主要是智能交互终端、自助终端、手机和电视等应用层面接入端设备。通过采集设备的实时数据采集,形成互动服务控制、数据分析展示的设备支撑。
2.2 业务层
业务层主要是智能家庭能效管理系统主体部分,为智能用电互动服务平台提供业务功能和技术支持的软件系统,是实现智能家庭能效管理的主要内容。
业务层主要由表现模块、应用模块、支撑模块和数据模块组成。表现层用来提供用户界面与后台的调用。应用层是软件系统的核心内容,分为数据采集、系统业务、系统接口3部分,其中系统业务是互动服务平台的主体展现内容。支撑模块主要为智能家庭能效管理系统与其他系统集成提供服务保障。数据模块的实质是数据库和相应的数据库管理。总体覆盖双向互动在信息提供、用电缴费及增值业务管理的相关要求。
2.3 通信层
通信层提供远程通信网和本地接入网2部分。其中,远程通信网是电力部门的通信传输网和运营商通信网,分为电力光纤专网、230 MHz无线、中压电力线载波、无线公网通信网和有线通信网等。本地接入网主要是由低压电力载波、光纤复合低压电缆(Optical Fiber Composite Lowvoltage Cable,OPLC)、微功率无线、Wi-Fi、Zigbee、RS485、同轴电缆等数据传输载体实现。图2为平台与系统之间的组网结构。
2.4 保障层
由于电力系统自身有一套独立的网络,其与互联网是分割开来的,但智能家庭能效管理系统需要通过互联网等外部网络进行数据的采集和传输,因此保障层主要从网络安全和数据灾备的角度出发进行构建,其主要包括安全防护(正反向隔离设备)设备和软件防火墙、数据加密以及数据灾备3部分。
2.5 辅助层
辅助层主要为智能家庭能效管理系统提供响应的数据信息,例如电力用户的电表数据,需要通过辅助层获取用电信息采集系统的对应数据。
3 系统功能设计
根据智能家庭能效管理系统的主要服务对象和服务内容,系统主要功能和服务内容包括:用电查询、能效分析、智能家庭、接入服务、家庭安防和增值服务等。通过服务内容完成能源与信息同步传输的同时,实现用电侧与电网双向互动,保证用电侧高可靠性设备的智能检测管理和能源使用情况监测,为电力辅助分析与决策提供信息支撑。同时,提高电力公司对用电侧故障检测响应速度,提供安全可靠的优质供电。智能家庭能效管理系统主要功能如图3所示。
4 平台部署方案
4.1 物理接入架构
智能用电互动服务平台是由智能家庭能效管理系统、辅助分析与决策系统、运营系统和增值服务等多系统组建而成。其中,智能家庭能效管理系统是智能用电互动服务平台面向电力客户的主要内容,能够为智能用电互动服务平台提供用电数据的信息支撑,为辅助分析与决策系统提供分析支撑。根据电力系统的整体系统业务分类和部署专区划分,智能家庭能效管理系统应该部署到第四区域,其物理部署位置如图4所示。
4.2 系统部署方式
由于智能家庭能效管理系统与智能用电互动服务平台为隶属关系,智能用电互动服务平台为集中式部署,因此智能家庭能效管理系统部署方式为分布式部署,系统数据统一归结到智能用电互动服务平台。
分布式部署是按照分级管理要求,在智能用电互动服务平台下按地区实现地市公司层面的业务应用和管理,分布式实施,有利于降低实施风险,各系统相对独立,系统安全性大幅度提高,单个关键设备故障仅影响所在独立子系统,不会造成对整个大系统的影响,同时,减轻网络负荷和通道压力,降低对服务器等设备的要求,在提供大量用户同时在线访问方面具有明显优势。但分布式部署对于整体系统来说将会提高较多成本。
5 安全防护接入
目前电力行业的二次系统安全防护框架已经全部建成,全国各级电网、发电企业电力二次系统安全分区、横向隔离等已经全面实施,电力生产控制大区和管理信息大区以及信息外网之间的边界安全防护的部署已建立。按照当前电力系统安全防护手段和措施,不同大区典型跨区跨内外网应用的系统,如调度技术支持系统、电力交易系统、电能量采集系统、营销管理系统等不能进行很好的扩展和任意的数据交互,为了满足电力系统信息安全防护要求,在内外网间的强隔离装置仅能通过JDBC/ODBC数据连接,进一步限制了多媒体数据的应用与共享。
同时考虑到智能用电互动服务平台和智能家庭能效管理系统综合了多个系统的集成,安全方案的设计不仅要考虑电力系统内网系统数据的安全,也要考虑系统运行安全的设计。系统信息安全防护参照信息系统安全等级保护第三级标准,分别从4个层次(边界、网络、主机、应用)进行安全防护设计,达到系统安全、稳定、连续运行以及保证电力内部系统安全的目标。主要为了防止由于智能用电互动服务平台系统与电力内部系统数据交互时影响电力内部系统正常运行,保证电力内部系统安全;防止由于双向交互平台系统崩溃或人为破坏影响正常用电信息查询业务,确保业务系统正常、连续运行;抵御内部和外部人员通过网络对双向交互平台系统发起的攻击和破坏;防止非授权人员对系统的非法操作和破坏,确保操作的合法性;防止计算机病毒的感染和侵袭系统;防止非授权人员对系统的配置、数据库结构、数据库文件和数据的修改和破坏;保证信息查询数据的生成、存储、传输和使用过程的安全。下面以边界网络安全防护和用户登录举例。
5.1 边界安全防护
边界安全防护关注如何对进出该边界的数据流进行有效的检测和控制。进行边界安全防护的目标是使边界的内部不受来自外部的攻击,同时也用于防止恶意的内部人员跨越边界对外实施攻击,或外部人员通过开放接口、隐性通道进入内部网络;在发生安全事件前期能够通过对安全日志及入侵检测事件的分析发现攻击企图,安全事件发生后可以提供入侵事件记录以进行审计追踪。
智能家庭能效管理系统部署在公网,其边界可划分为:信息内外网边界、信息外网与公网边界(见图5)。
5.2 电力用户登录
智能交互终端提供用电信息查询功能,对于用电信息的查询,用户必须输入用电户号以及密码,系统同步到营销系统认证用户的合法性后才能使用查询功能(见图6)。
用户在终端上输入用电户号、用户密码后,发送用户登录请求,进行用户登录。互动服务平台收到系统请求后,调用用户登录接口,向营销系统发送用户登录请求信息,营销系统收到请求后,进行处理并返回登录结果。终端收到登录结果后,对登录结果进行展示。
智能用电互动服务平台的统一接口服务系统在接收到智能家庭能效管理系统终端系统后,同步转发向供电单位请求,与营销系统的供电单位进行同步,调用同步供电单位接口,向营销系统发送同步供电单位请求,营销系统收到请求后,进行处理并返回营销系统的供电单位信息。智能用电互动服务平台收到供电单位信息后,返回相应的信息给请求的系统。
6 结语
本文详细说明了智能家庭能效管理系统的架构设计,根据系统服务对象,设计系统的主要功能和服务内容,详细介绍了系统与智能用电互动服务平台的连接和物理部署关系,本系统采用开放式的系统设计,给出基于分层设计方法的智能家庭能效管理整体架构,对系统的应用层、业务层、支撑层和网络层等做了详细说明。最后介绍了智能家庭能效管理系统的安全防护和用户接入。智能用电互动服务平台和智能家庭能效管理系统是电网公司构建智能用电服务体系的主要环节,通过智能家庭能效管理系统能够实现用电侧与电网侧的双向互动,为用户提供多元化、个性化、互动化的用电服务,增加电网公司各系统间的业务交互和数据共享,消除“信息孤岛”现象,同时增加电网公司社会效益和用户侧服务内容。
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智能用电服务系统 篇9
1 检测系统的功能作用
1.1 采集终端所处位置及作用
用电信息采集系统源于自动抄表系统 (AMR) , 对用户的用电信息进行采集、处理和实时监控, 实现用电数据的自动抄收、计量异常监测、电能质量监测、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能, 最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查、负荷预测及节约用电成本的目的。用电信息采集系统的结构见图1, 有主站、通信信道、采集终端和计量仪表组成, 其中主站是系统的指挥调度和数据处理中心。通信信道是抄表数据传输的媒介, 主要包括通用分组无线业务 (GPRS) 、码分多址 (CDMA) 、230 MHz无线专网、公共开关电话网络 (PSTN) 、非对称数字用户环线 (ADSL) 、光纤专网及电力线载波等。计量仪表是系统的基础数据来源。采集终端是整个系统数据缓存和传输的中继站。采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端 (包括集中器、采集器) , 实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发和执行控制命令。
1.2 采集终端检测的必要性
采集终端作为用电信息采集系统的中间环节, 是联系计量仪表和主站的桥梁, 起着承上启下的重要作用。以黑龙江省电力公司用电信息采集系统为例, 目前接入采集终端5万多台, 涉及生产厂家近百家。如此数量众多的采集终端一旦存在问题, 将影响整个用电信息采集系统的可用性和信息采集的准确可靠性。同时, 对安装到现场的采集终端进行调试升级等处理, 势必将造成大量人力、物力浪费。另外, 采集终端厂家繁多, 其技术水平与生产水平参差不齐, 很可能出现产品标准不统一、产品形式五花八门、产品质量合格率偏低等问题。由此, 建设统一、高效、全面的检测系统就势在必行。
2 检测系统设计方案
2.1 检测系统结构组成
检测系统是对整个采集终端检测过程进行管理和控制, 实现采集终端各项性能和功能自动化检测的系统。检测系统的逻辑组成结构如图2所示, 和用电信息采集系统的结构相仿, 主要有主站、通信信道、待检测采集终端和虚拟表组成。其中主站主要包括检测服务器、检测密码机和检测台体。通信信道主要包括GPRS/CDMA、以太网、串口、电力线载波、RS485等。虚拟表是通过计算机、通信技术模拟现场各类电能表的软件。
检测系统软件包括采集终端检测软件 (包括专变终端检测软件、集中器检测软件和采集器检测软件) 、虚拟表软件及外围接口。采集终端检测软件通过控制检测台体, 如改变检测台体输出的电压电流等, 对采集终端性能和功能进行自动化检测, 具有支持多种上行协议、方案配置灵活、操作便捷易用等特点。虚拟表通过计算机、通信技术模拟各类电能表, 具有支持多种表计规约、支持多通道并发处理、支持数据存储等特点。外围接口包括与用电信息采集系统接口和与生产调度平台接口等, 实现接收检测任务和上传及共享检测结果等目的。
2.2 检测流程
采集终端检测的流程包括接收检测任务、检测设备申请、检测设备出库、检测设备核对、设备性能检测、设备功能检测、检定任务完成等。在设备性能检测和设备功能检测环节又可根据具体检测的性能或功能项分解成更小更细的流程, 如图3所示。
以检测终端抄收冻结数据功能为例:首先, 需要在自动化检测之前预设终端的电表参数及相关抄表参数 (此步骤只需配置一次, 采集终端检测软件会记忆使用者对此部分的修改或更新, 减少使用者重复性的操作) 。其次, 采集终端检测软件通过终端注册, 一方面是读取待检设备的比较重要的参数并存储, 另一方面从设备管理的角度只有经过识别注册的终端才是软件需要管理和检测的设备。在前两个步骤完成后, 就可以进入到自动检测环节, 首先启动检测脚本设置电表参数及相关抄表参数;接下来设置终端时钟, 时钟要求必须是某月最后一日的23时58分, 以保证终端过日过月, 启动抄收电表冻结数据。检查终端时钟是否设置成功是非常关键的一个步骤, 如果终端时钟设置失败, 整个检测将立即结束。最后采集终端检测软件等待一定的终端抄表周期后, 读取终端日冻结和月冻结数据并与虚拟表联动校验数据的真实性。
3 检测系统的关键技术
3.1 批量自动化检测
为缩短采集终端的检测时间, 提高检测工作效率, 终端检测应是并发、批量、自动化的。检测系统采用J2EE作为基础技术架构, 而Java语言提供功能强大多线程编程的API。Java虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。但在一个Java虚拟机里创建太多的线程可能会导致系统因过度消耗引起资源不足而发生崩溃, 即程序需要采取有效方法来限制任何时刻处理请求的线程数量[2]。因此系统软件采用池化技术来管理线程。线程池通过对多个并发任务重用线程来分摊对资源的开销, 并且通过调整线程池中的活动的线程数量来控制并发。
实现自动化检测的前提是用户可以根据自己的实际需要设计灵活可变、任意合理的检测方案, 这对系统软件的实现无疑是个很大的难题。在充分理解用户的实际需求和细致分析每个检测环节后, 系统软件创建了一个完善的检测流程模型。模型将检测终端某个具体性能或功能项定义为步骤, 检测流程是各个步骤的任意组合。模型又将流程描述和执行过程分开, 用户定义的只是一个流程描述。系统软件通过XML技术、Io C模式来实现此模型。XML是一种元标注语言, 定义了用于定义其他特定领域有关语义的、结构化的标记语言。XML能够更精确地声明内容, 提供了一种描述结构数据的格式, 并作为数据交换的标准格式, 因此它常被称为智能数据文档。这正契合了用户自定义检测流程描述的需求。而Io C设计模式中最基本的Java技术就是“反射”编程。通过“反射”可以将描述检测流程的XML文件转化成可执行程序代码。另外, 为使用户更加方便快捷的操作软件, 系统软件会记忆存储用户对检测方案的修改或更新。此部分的实现主要应用了Java对象序列化技术及内存数据库技术。
3.2 支持多种上下行协议
上行协议是指采集终端与采集终端检测软件的主站通信协议, 目前支持IEC 62056和Q/GDW 376.1协议。下行协议是指采集终端与虚拟表软件的电表通信协议, 目前支持DL/T 645—1997、DL/T 645—2007、IEC 62056-21、DLMS、Mk6E协议。对上下行通信协议的软件实现可以说是设计开发检测系统的核心工作。系统软件采用组件化的设计思路, 每个组件实现了一组服务 (每个服务可理解为一组接口) , 同时符合系统软件订立的规范, 例如, 初始化、配置、销毁。系统软件把不同协议的解析程序划分若干个完整的组件, 为界面应用程序提供一组服务接口。这样, 系统软件根据用户对上下行协议的实际需求通过拼接的方式将协议解析组件与界面应用程序整合在一起。此部分的实现主要应用了Java RMI技术。Java RMI能够让在某个Java虚拟机上的对象调用另一个Java虚拟机中的对象上的方法, 是J2EE中最简单、最有效的底层接口技术。
3.3 支持多种通信方式
采集终端与采集终端检测软件的通信方式有GPRS/CDMA、230 MHz无线专网、以太网和RS232串口。检测系统采用Socket技术实现采集终端与采集终端检测软件的TCP通信。相对于以太网, 采集终端每次连接到GPRS/CDMA无线网络时, 都会被分配一个不同的IP地址, 这就使采集终端检测软件不能通过固定的IP地址创建连接来访问采集终端。所以, 采集终端需要主动与采集主站创建Socket连接并且通过周期性的发送心跳来保持这个连接。那么, 采集终端检测软件就需要有效的管理这些建立好的Socket连接与采集终端进行通信[3]。传统的方式是通信程序创建一个Server Socket实例, 通过监听某个端口来提供Socket通信服务。这会产生两个问题, 一是建立连接前会造成阻塞, 二是过多的连接请求时会导致CPU使用率过高和大量内存被占用。所以, 采集终端检测软件采用java.nio.channels包中的最新的实现Socket技术的API来完成Socket的创建、断开、销毁等管理。对于230 MHz和RS232串口通信, 采集终端检测软件通过第三方组件将其转化为Socket方式来实现通信。
4 结语
检测系统是使采集终端无缝接入主站的前提, 是保证采集终端功能实现可靠性、合理性、一致性的重要手段。通过实时接口将采集终端检测结果上传至主站或其他生产系统, 避免未经检测设备非法接入, 实现检测与生产的闭环管理。检测系统与以往系统相比具有很多优势, 为各电力公司在采集终端检测方面提供了一种合理有效的解决方案。同时检测系统在对现场设备在线检测、远程集控等方面仍有待进一步完善。随着国内智能电网建设的逐步深入, 此系统一定会得到更加广泛的应用和发展。
摘要：针对智能用电信息采集系统建设、运行和应用中可能出现的未经检测设备非法接入、监测生产闭合性能不佳等问题, 结合系统建设和系统应用实际, 提出基于IEC62056协议的智能用电信息采集终端检测系统方案, 探讨了智能用电信息采集终端检测系统的设计方案及关键技术, 为国内智能用电信息采集终端检测提供有益的指导和借鉴。
关键词：智能电网,用电信息采集系统,终端检测系统
参考文献
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[2]李永茂.网络化远程自动抄表系统的设计及实现[J].现代电子技术, 2010 (19) :38-40.
公寓用电智能管理系统设计与实现 篇10
一、单片机的选型
单片机是单片微型计算机的简称,它是微型计算机发展的产物。随着大规模和超大规模集成电路的出现和发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、多种I/O口和定时器/计时器集成在一片芯片上,形成了芯片级的计算机,因此单片机早期的含义称为单片微型计算机(single chip microcomputer),直译为单片机,沿用至今。AT89C52单片机与AT89C51单片机相比,AT89C52的RAM空间和内部FLASH更大,而且中断源也多。因此,本设计采用AT89C52单片机作为此系统的控制核心。
二、硬件电路设计
系统整体方案设计:系统的电路组成,分别是采样电路、显示和查询电路、保存电路、自动复位电路和单片机控制电路。采样电路分别对三个房间的电量进行采集,A/D转换,为单片机提供数字电能采样信号。单片机控制电路是本设计的重点电路。
(一)采样电路
三个房间的用电器都使用滑动变阻器来代替,改变滑动变阻器的阻值,就代表使用不同的用电器。三个房间分别对应各自的A/D转换器,每个房间输出的电压都将经过A/D转换器转换为一个数字信号,在采样电路中使用ADC0832芯片,然后送到单片机内。
(二)显示和查询电路
显示部分采用LCD显示屏,“切换”键控制显示的是每个房间的电量、电流、电压和功率。“查询1”键、“查询2”键、“查询3”键分别控制显示三个房间的电量。“清空”键则将三个房间的电量都清零。
(三)保存电路
电量的采集、显示后需要把它保存起来,本次设计采用的是24C02C芯片,即是一种带电可擦可编程只读存储器芯片。它具有掉电后数据不丢失的功能。
(四)自动复位电路
电路采用时间继电器控制每个房间的自动断送电,控制条件为每个房间的功率。设置最大功率为4000W,当超过此值时,则控制的相应电路自动断电。超过4000W的即为恶性负载,当恶性负载消除,即将变阻器的功率调到4000W以下,则电路自动复位,接着之前的度数继续显示房间的用电量。
(五)单片机控制电路
单片机的P0口通过排阻分别与按键和继电器相连;P1口接LCD显示屏的D0~D7口;P2口接A/D转换器;P3口接24C02C的串行数据和串行时钟端口,以及显示屏的使能端、寄存器选择端和读写信号端。
1. 晶振电路
XTAL1和XTAL2是晶体振荡电路反相放大器输入端和输出端,通常外接一个晶振和两个电容。选了33pf和30pf两个电容起微调作用。单片机的运行速度取决于晶振的频率,选择11.0592MHz(晶振的振荡频率范围通常是1.2MHz-12MHz)。
2. 复位电路
上电瞬间时,电容充电可视为短路,这样RST等效于接Vcc,电容充电时间由R、C的值决定,10 u F、1 K可满足单片机复位时间要求(2周期的高电平),即实现高电平复位。电容充电完毕后,RST等效与通过1K接地,为低电平,单片机完成复位动作,开始执行程序。
三、软件程序设计
主程序设计:在主程序中调用A/D转换子程序、按键子程序、显示子程序、保存子程序等程序来完成系统的采集、查询、显示和保存等功能。
(一)按键子程序设计
每个按键的功能都不相同,用户可以根据不同的按键来显示想要知道房间的信息。“按键1”控制显示每个房间电量、电流、电压、功率的显示。刚运行时,显示的是房间1的信息,然后依次循环显示房间2、房间3、房间1的信息。“按键2”“按键3”“按键4”只控制显示对应房间的用电量。“按键5”清空每个房间的用电量。“退出”则表示系统停止运行,LCD显示屏熄灭。
(二)A/D转换子程序设计
每个房间输出的电压都要经过A/D转换器转换为数字信号才能够输出。ADC0832是一种8位分辨率、双通道的A/D转换器,在工作时要进行通道选择。它具有双数据输出,可作为数据校验,减少误差。
(三)显示子程序设计
采用LCD1602显示屏显示各房间的用电量。LCD显示有两种模式,一种是切换模式,显示房间的电量、电流、电压和功率;一种是查询模式,只显示房间的用电量。
(四)保存子程序设计
学生在宿舍内使用功率过大的电器时,电路会自动断电,这就需要把每次计算得出的电量保存起来,以方便查询。用C语言将电量值送到24C02C芯片片中保存起来。
四、调试
可以根据主程序流程图,将模拟调好的程序送入存储器进行调试,检查程序的运行是否符合流程图的规定和活动状态的正确变化,驱动负载相应的变化。及时根据现实的需要修改程序,写入他们实际的设定值,对相应的硬件和软件做相对应的调整。假如存在一些不成功或者不满意的地方,通过反复检查编写的控制程序,一直调试扫描通电检查接线故障,直到一个满意的控制系统。
如今学生公寓等后勤设施不完善,管理水平有待提高,仍然是制约高等教育发展的一个关键因素。公寓用电智能管理系统主要针对这一现状对公寓安全用电系统进行智能化改造。该设计虽有很多不完善之处,但单片机与智能用电系统的结合必将是将来智能化系统的主要趋势。
参考文献
智能用电服务系统 篇11
社会经济的飞速发展使得电能需求量不断增加，缺电现象日益严峻，为保障正常有序的供电，供电企业利用信息采集技术进行用电管理，合理的分配电力资源，维护供电的正常次序。信息采集系统实现了用电信息的智能采集，对用电情况进行动态监测、分析，成为供电企业的有效管理系统。信息采集系统逐渐进步、完善，其使用范围得到极大拓展，在反窃电这一工作中也得到了应用，用电信息采集系统对用电情况进行实时監测，进行有效分析，形成了智能用电管理模式，很大程度上遏制了窃电这一违法行为。
用电信息采集智能反窃电技术的概念
在用户信息采集系统支持下的智能反窃电技术，主要是指在全面收集用户日常用电信息后，通过原本的收集渠道再一次进行传播，当打开用户的电能表后，系统会将收集的信息反馈到服务器中，其在智能核实信息后，会将最终结果发送到电力工作人员的手机或者电脑终端，具体的构成模块如表1所示。通过此种途径收集窃电情况，并及时予以制止。该种反窃电技术有利于实时监督电力系统的运行情况，可更好地保护电能资源。
智能反窃电技术在用电信息采集系统支持下的应用方式
供电企业已经加大了对智能反窃电技术的重视力度，用电信息采集系统逐步趋于完善，在分析用电情况时，企业不仅须依靠用电信息采集系统，还需应用SG186营销软件系统、营销监控软件系统等，通过此三种系统的综合运用，不仅能够有效发现窃电行为，还可全面保护电力系统。
确定系统高线损台区域。用电信息采集系统中有一个线损子系统，工作人员可利用这一系统，确定电能运输过程的高线损台区域，或者在某个时间段收集整理线损报表，统计电能的高线损台区。完成此项工作后，工作人员可借助SG186营销软件系统，比对高线损台区域与用电客户的信息，如果发现两者不一致，则说明有其他类型的用户出现在用电信息采集系统中，在提取此类用户信息后，再一次与高线损台区域相比，分析系统的线损问题，其结果仍然显示“高线损台”，可进行下一轮的工作。
科学核查窃电范围。完成全面的排查工作后，工作人员应再次核查窃电范围，筛选用电客户信息，借助用电信息采集系统，利用其“透抄”模块功能，输入系统显示异常的用户信息，并通过查询用户开表盖的次数，确定其是否存在擅自使用电表的情况，当结果现实用户有擅自打开的情况或者三相电流与零线有较大误差，都需要进行现场核查，以缩小窃电范围，确认窃电用户。反之，如果没有擅自打开的情况，工作人员可通过用电信息采集系统，检查不同区域的抄表信息。
查询系统电能数据。确定窃电范围后，工作人员应利用用电信息采集系统，直接远距离对电能表信息进行抄录，把用户对应的电能使用标号输进系统中，调取用户每个月、每个时段的用电情况，查看用户信息是否存在异常的问题，在确定没有问题的情况下，再排查供电线路，该种方式不仅有利于科学缩减工作人员任务量，还可降低人工失误出现的机会。
开展全面巡查工作。通过以上排查工作后，工作人员已经基本能够确认窃电行为的发生范围，还可判断三相与零线电流直接的差异，针对不同的问题，供电企业领导层应马上下达巡查命令，进行智能反窃电工作。
对于擅自打开电能表盖的用户区域，其主要是在电能表内部重新接线，使得使用的电能不被记录，因此，工作人员在检查电能计量表时，应重新检查其计封签、计量表内部结构，确定其计量结果是否存在误差；对于三相电流与零线误差较大的用户区域，工作人员应特别注意表外接线的情况，通常其都会借助反接电能表、重加火线等方式来实施窃电，该种窃电行为最为普遍，要求工作人员根据用电信息采集系统，科学进行智能反窃电，避免此类窃电行为。
智能反窃电技术在用电信息采集系统支持下的报警方式
监测报警系统。当用电信息采集系统收集到窃电情况后，会发出自动报警的信号，而关闭此信号大多有两种途径：一是工作人员拆除报警装置，二是借助用电信息采集系统重新调节报警器。通过报警系统槛车电表箱的运行状态时，工作人员需要把报警系统改装为电能表，确保智能反窃电。该监测报警系统可有效收集用电信息，防范系统的窃电行为，可有效规范用户使用电能的行为。
智能报警方式。随着科学技术越来越先进，报警方式也日趋多样化，智能报警方式大多以用户信息采集系统为主，借助远程控制装置，在接收到对应的报警信息后，直接将其收集并传输到服务器中，渠道有无线传播通道、载波通道、光纤通道等。
智能用电服务系统 篇12
1 智能电能表的技术特点
1.1 电能表的智能网络化特点
网络化智能作为常规电能表与智能电能表最主要的区别, 可以通过互联网区域对不同场合的电力数据进行分析、采样以及数据存储, 并且通过无线或者有线的通讯网络, 对相关数据进行共享传输, 进而保障供电单位对不同的管理部门以及用电信息进行非实时或者实时测量与运算分析, 帮助管理人员对调度工作进行合理、科学的决策。在PLC电力载波、无线公网中, 通过安装智能电能表将用户终端和电能表有机的联系起来, 并且通过Internet网络确保用电数据远程传输与信息共享, 从而进一步提高供电单位人性化工作力量, 让电力系统的电能资源更加经济、优质、可靠。
1.2 智能化电能表具有良好的可靠性
在电力系统中, 智能电能表作为电网系统实时电力信息采集的设备以及远程电网信息集控或者通信共享的设备, 不仅要保障法定检查室程序, 更要在对应的周期内保障较高的准确性。同时, 它要求整个终端信息能够为电网调度、SCADA采集、系统监控、CMS营销管理、MS计量以及负荷管理系统提供更加完整、及时、准确的数据信息, 这也是为电力用户提供准确、优质的电力服务的保障。当智能电能表拥有了较高的可靠性后, 不仅能减小电能运营资金, 还能有助于相关部门及时掌握结算信息以及购售电信息, 进而达到节能降耗的目标。另一方面, 如果智能电能表拥有准确有效的信息数据, 就能为电费结算提供对应的依据, 让电能贸易以及结算过程更加公平、公正, 保障电力用户可靠、高质的服务质量。
2 智能电能表在智能用电系统的作用
2.1 电能计量
和常规电能表计量相比, 智能化电表是一种具有记忆、编程以及自动分析与存储的电表, 除了拥有常规智能化电能表作用外, 还能进行自能质量检测、备用电检查、电价转换、远程费控一级信息循环等作用。智能电能表作为远程费控一级信息采集的重要载体, 电网调度、结算、稽查一级营销服务都来自于智能电能表。所以智能电能表与远程费控信息采集具有密切的联系。在实际应用中, 它不仅能优化能源用电秩序, 通过先进、安全、智能的测量, 还能为智能电网提供更加可靠、真实的数字化信息数据, 帮助智能电网应用。通过应用先进的智能表, 不仅能帮助人们更好的运用太阳能、风能;通过功能强大、分布广泛的智能网络, 还能指导能源调度过程, 让新能源更好的为居民服务。通过智能电网数字化信息与智能指挥系统, 能够及时保障系统自身互动、防窃以及自愈功能, 从而让整个系统更加坚强、牢靠。
2.2 电量评估与动态管理
在电力系统中, 智能电表通过分时段以及双向的电能需求, 能够最大限度的显示持续时间以及最大量日期, 在自动存储的同时, 进一步保障用电数据。并且它还能通过动态监视, 保障电能工作, 一旦发现有谐波或者电压波动过大时, 就能将用电信息反馈到信息集控中, 从而帮助管理人员对相关状况进行正确的分析与判断, 确保供电可靠性与安全性。
在用电数据管理中, 智能电能表必须根据预设要求对有功功率、频率、电压、电流以及功率因素进行记录, 并且根据相关标准进行动态冻结。
2.3 工况性能的监控
通过高度信息化的计量系统, 在遍布系统计量节点的同时, 优化资源配置, 让电网运行效率和可靠性更高。在智能电能表专用的加密模块中, 它不仅能保障电能表信息运算、存储、传输, 还能通过通信技术, 将相关信息进行快速处理, 让计量信息的处理、传输、获取更加实时化和一体化。在先进的数字化信息处理中, 它不仅能有效解决数据监测、通讯、存储, 还能对计量装置进行有效监控。一般情况下, 它能连续记录10个以上结算日的合格率, 并且提供动态测量需要的三相电压、畸变率和谐波分量, 从而为电网技术、规划, 提供科学的分配和判断依据。另外, 监视电网的动态参数与测量, 也能为电网运行提供有效的数据, 通过故障分析、调度以及管理决策, 为其提供良好的数据参考。
3 结束语
智能电能表作为一种智能化、网络化、精确化的信息计量计, 具有及时高效响应的作用, 所以能够对其进行全面反馈。通过供电单位提供的营销策略以及用电计划, 在提高电能资源综合运用过程的同时, 达到降耗节能的目标, 并且推动电网智能化升级以及可持续运营。因此, 在实际工作中, 必须加大研究力度, 在对相关技术进行开发研究的同时, 推动智能用电系统发展。
摘要：智能电能表作为智能用电系统的重要部分, 它能够为信息化、自动化、互动化、智能化、坚强化的智能电网提供有力的控制或者测量数据。本文结合我国智能电能表在智能用电系统中的应用, 对智能电能表技术以及在智能用电系统中的应用优点进行了简要的探究和阐述。
关键词：智能电能表,用电系统,重要性
参考文献
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[3]电力用户用电信息采集系统及智能电能表系列标准修订工作正式启动[J].电气技术, 2012, (4) :25-25.