用于企業(yè)的智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)的研究

胡耀聰 李松濤

(安徽工程大學，安徽 蕪湖 241000)

0 引言

智能電網(wǎng)用戶端用電管理系統(tǒng)是當前科學技術(shù)的熱點課題，它能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)運營自動化、信息化、智能化等，能實現(xiàn)電能的高效利用，是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。智能電網(wǎng)用戶端系統(tǒng)主要包括：電能雙向計量裝置、電能負荷優(yōu)化管理系統(tǒng)、樓宇智能控制系統(tǒng)、分布式發(fā)電的微電網(wǎng)系統(tǒng)等，它具有控制、測量、信號采集、故障處理、諧波分析以及監(jiān)控等功能。

1 智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示，監(jiān)控主機能夠通過以太網(wǎng)對電能數(shù)據(jù)采集及電網(wǎng)的運行進行監(jiān)控，利用專業(yè)軟件對企業(yè)用能進行實時監(jiān)控、分析，輸出電能運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速定位和故障報警。

圖1 智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)

2 電能管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 雙向智能計量技術(shù)

目前，雙向智能計量電表和相關(guān)專業(yè)軟件相結(jié)合，能夠測量用戶的消耗電能，又能夠計量用戶發(fā)電反饋到電網(wǎng)的電能，即雙向智能計量電表。此外，雙向智能計量電表能夠通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將用戶的能源需求參數(shù)實時傳輸給智能電網(wǎng)，又可將電網(wǎng)電能的時間階段性電價信息傳遞給用戶，讓用戶選擇性消費電能。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)中的設(shè)備層與控制層的通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，智能裝置（如雙向計量電表、智能開關(guān)等）采用RS485 通信或CAN 通信接口，利用通用的協(xié)議網(wǎng)關(guān)設(shè)備把串口數(shù)據(jù)接入到工業(yè)以太網(wǎng)交換機。此外，通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大量分散的測控點通信，在管理層，各個監(jiān)控CPU 之間利用公共網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，如何預(yù)防系統(tǒng)的軟、硬件和數(shù)據(jù)遭到意外原因或黑客、病毒攻擊等破壞，保證用戶端電能管理系統(tǒng)的正常運行是重要的關(guān)鍵技術(shù)。

2.3 系統(tǒng)負荷優(yōu)化技術(shù)

對企業(yè)內(nèi)部變配電所實施配電自動化，通過網(wǎng)絡(luò)通信對能源管理控制器、智能電表、智能開關(guān)、智能繼電保護裝置及其它智能儀表進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實現(xiàn)供配電系統(tǒng)優(yōu)化運行，按照設(shè)定程序調(diào)節(jié)設(shè)備的運行狀態(tài)，達到節(jié)能效果，以及快速處理事故，減少停電時間。

2.4 微電網(wǎng)控制技術(shù)

微電網(wǎng)分為并網(wǎng)型微電網(wǎng)和獨立型微電網(wǎng)，它是對多種分布式發(fā)電系統(tǒng)及用電負荷進行統(tǒng)一控制和協(xié)調(diào)管理技術(shù)，通過先進的控制策略和控制手段實現(xiàn)并網(wǎng)運行和獨立運行模式之間無縫切換，實現(xiàn)微電網(wǎng)高質(zhì)量供電。

3 系統(tǒng)實時集中管理

用戶端電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用軟件實現(xiàn)全中文圖形化的人機界面，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，實時監(jiān)控各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同狀況控制各子系統(tǒng)運行，實現(xiàn)電力用戶端電能管理的分布式自動化監(jiān)控與集中管理，從而達到智能化控制。

3.1 系統(tǒng)保護功能

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)具有預(yù)警保護、選擇性保護、區(qū)域連鎖保護、過電壓保護及快速故障診斷處理等功能。

3.2 供配電系統(tǒng)實時模擬

系統(tǒng)通過監(jiān)控中心顯示屏能夠?qū)崟r準確的顯示各個子供電回路的各種運行狀態(tài)及各項電能數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時監(jiān)控、故障檢測等，對異常情況報警，使系統(tǒng)運行始終處于監(jiān)控狀態(tài)。

3.3 能耗數(shù)據(jù)定時上報功能

對用戶端電能參數(shù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、進行分析匯總和整合，通過靜態(tài)表格形式或圖表方式將用戶端電能消耗數(shù)據(jù)顯示出來，并可將顯示的數(shù)據(jù)打印成紙質(zhì)文檔。此外，以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用并行計算、分批處理等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，定時啟動數(shù)據(jù)打包程序，實時地與上一級數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接并發(fā)送數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、管理和控制用戶端設(shè)備。

3.4 友好的圖形化操作界面

用戶端電能管理系統(tǒng)的節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用圖形化人機界面，軟件界面體現(xiàn)整個企業(yè)節(jié)能監(jiān)控的系統(tǒng)模擬圖，在人機界面上可直觀地反映出整個系統(tǒng)的動態(tài)運行情況以及監(jiān)控點的分布位置。在監(jiān)控主機的系統(tǒng)模擬圖上可進入相應(yīng)子系統(tǒng)和訪問相應(yīng)子系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和動態(tài)運行數(shù)據(jù)。

3.5 能耗數(shù)據(jù)存儲功能

用戶端電能消耗的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過表格形式進行儲存，對能耗數(shù)據(jù)實時進行解析和存儲，并調(diào)用數(shù)據(jù)分析功能對采集的原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，生成數(shù)據(jù)表格存儲。

3.6 節(jié)能控制功能

根據(jù)區(qū)域的工作時間，用戶端電能管理系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的程序或按照階梯電價對重點用能設(shè)備實施遙測、遙信和遙控用電設(shè)備的起、停，實現(xiàn)用電負荷的智能化調(diào)節(jié)，達到節(jié)能目的。

4 結(jié)束語

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)為用電企業(yè)提供了電力智能監(jiān)控與管理的方案，利用先進的通信技術(shù)和計算機技術(shù)，對用電設(shè)備的監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)運行的最優(yōu)管理和控制，提高用戶端電能管理的效率及用電系統(tǒng)的可靠性，為用戶創(chuàng)造更多價值。該系統(tǒng)在電力系統(tǒng)、醫(yī)療、智能建筑、石化、冶金等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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［2］魏東,等.智能電網(wǎng)用戶端智能配用電監(jiān)控與管理系統(tǒng)[J].低壓電器,2013,2.

［3］尹天文,等，智能電網(wǎng)用戶端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展動向[J].低壓電器,2012,12.

［4］周中,等.智能電網(wǎng)用戶源管理系統(tǒng)[J].電工技術(shù),2012,1.