用電信息采集系統(tǒng)雙向互動功能設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)

林燕

摘 ?要：隨著國家經(jīng)濟和科技的發(fā)展，智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)也逐漸深入，現(xiàn)今供電企業(yè)和用電客戶之間的交流互動愈加頻繁，這要求我們不斷深化用電信息采集系統(tǒng)中雙向互動功能的改革。智能電網(wǎng)的全面發(fā)展需要健全用電信息采集系統(tǒng)，用電信息采集系統(tǒng)作為電力客戶和供電企業(yè)之間的紐帶，它的雙向互動功能對供用電雙方具有重要影響。文章主要分析了當(dāng)今用電信息采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及其雙向互動功能的組成和支撐其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：用電信息;雙向互動;智能電網(wǎng);功能設(shè)計;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM73 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）26-0061-02

1 ?概 ?述

隨著國家能源和技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)下社會各階層對電能的依賴逐漸增強，目前國家正積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)全面發(fā)展智能電網(wǎng)，從2011年開始，中國的智能電網(wǎng)已跨入全面建設(shè)的階段，智能電網(wǎng)的互動功能和服務(wù)體系也將逐步形成完善，與之相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)也將獲得廣泛的應(yīng)用。用電信息采集系統(tǒng)是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要部分，是綜合計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和多種電力技術(shù)為一體的實時性和綜合性的應(yīng)用平臺。

其中，雙向互動功能是在用電信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用實時能效管理技術(shù)和信息可視化等先進技術(shù)，采用開放性的、互聯(lián)性的數(shù)據(jù)共享模式，從而為供電企業(yè)和用電客戶搭建安全可靠、多元開放的信息平臺，雙向互動功能應(yīng)用在用電信息采集系統(tǒng)中，能夠有效地提高電能的利用效率。智能電網(wǎng)的全面建設(shè)將實現(xiàn)國家電網(wǎng)的智能化和信息化，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高傳輸電力的安全性和可靠性。為實現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，國家正全力推進用電信息采集系統(tǒng)的發(fā)展，開展雙向互動功能，并發(fā)揮其核心技術(shù)的作用，將是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要課題。

2 ?當(dāng)下用電信息采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

對于用電信息采集系統(tǒng)的雙向互動的功能研究，相對于國外發(fā)達國家，中國的起步較晚。許多國家在建設(shè)智能電網(wǎng)和多樣化服務(wù)等方面都進行了大量的工作研究，為了使電網(wǎng)運行效率增高，提高供電的服務(wù)質(zhì)量，促進供電企業(yè)和用電客戶之間的和諧互動，美國于2008年在科羅拉多州的波爾德市成功建成了第一個智能的電網(wǎng)城，并且逐步建立起電能互聯(lián)網(wǎng)，有效提高了供電企業(yè)與用電客戶的互動能力。

與國外的發(fā)達國家相比，中國在電力客戶用 電設(shè)備的自動化控制、雙向高速通信實用化、供用電雙方智能化溝通等方面與發(fā)達國家還有著一定的差距。所以，發(fā)展用電信息采集系統(tǒng)的雙向互動功能是當(dāng)下的重要需求，這需要綜合考慮用戶的需求及感受，結(jié)合相關(guān)的用電信息采集技術(shù)，設(shè)計方便、有效的用電信息采集雙向互動模式，為供用電雙方提 供一種全新的溝通交流通道。

3 ?雙向互動功能組成

發(fā)展用電信息采集系統(tǒng)的雙向互動功能，首先應(yīng)該考慮供電企業(yè)和用電客戶之間的需求，其次再結(jié)合現(xiàn)有的各種先進的技術(shù)，進而實現(xiàn)用電客戶和電網(wǎng)之間全方位和深層次的雙向互動。雙向互動功能主要由以下幾個部分組成。

3.1 ?綜合監(jiān)控和安全認證

雙向互動要構(gòu)建完善的綜合監(jiān)控功能，是為了實現(xiàn)用電采集系統(tǒng)的安全運行，這其中主要包括以下幾個程序：可視化展示、控制操作、時間信息處理和報警處理等，雙向互動功能能夠使電力公司和用電客戶及時進行交流互動，從而實現(xiàn)最大程度上的降低運行中的安全隱患，保證電網(wǎng)安全運行。安全認證，用電信息采集系統(tǒng)是復(fù)雜的，隨之帶來的問題就是信息安全，信息安全問題一方面對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運行有所威脅，另一方面還影響著電力系統(tǒng)的長遠發(fā)展。安全認證是用電信息采集系統(tǒng)得以安全運行的重要保障，我們應(yīng)該從采集信道防護、采集設(shè)備防護、系統(tǒng)主站防護、安全管理和用戶用電安全等方面入手。

3.2 ?采集信息和發(fā)布信息

實現(xiàn)雙向互動功能的重要前提和基本保證就是依靠真實而可靠的信息采集，這部分信息需要準確而全面，能夠覆蓋到供電企業(yè)和用電客戶所有的設(shè)備和技術(shù)指標，包括了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)驗證和計算處理等方面。發(fā)布信息，基于用電信息采集系統(tǒng)的雙向互動平臺可以向用電客戶展示更加生動形象的用電信息，這種優(yōu)勢一方面滿足了用電客戶對用電情況實時查詢的需求，用電客戶可方便的通過手機客戶端、智能用電 終端、線上個人賬戶等雙向互動平臺獲取其日常用電數(shù)據(jù)，并通過對客戶用電負荷曲線的分析，給與科學(xué)的用電信息指導(dǎo)，豐富用電客戶的用電體驗。

3.3 ?控制設(shè)備

繼續(xù)增強用電客戶控制用電設(shè)備的能力需要雙向互動功能的進一步完善，用電客戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)和手機等移動設(shè)備對用電設(shè)備進行實時的監(jiān)測和控制。其中費控功能是重要的組成部分，所謂的智能費控技術(shù)是指用電客戶先交費后用電，基于這種模式，用電信息采集系統(tǒng)首先會收集用電客戶的用電情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，計算用電客戶剩余的電費，當(dāng)用電客戶電費將要不足時，系統(tǒng)會自動提示用電客戶，提醒其盡快繳費，如果用電客戶的電費為零時，系統(tǒng)會自動跳閘。采集終端、主站和智能電表是組成智能費控技術(shù)的主要系統(tǒng)，要充分利用智能費控技術(shù)，需要較高的通信響應(yīng)能力。

4 ?用電信息采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 ?通信技術(shù)

用電信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是通信技術(shù)，因此建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)需要安全可靠和實時有效的通信技術(shù)作支撐，當(dāng)今電網(wǎng)中，微功率無線、電力線載波、無線公網(wǎng)、光纖和無線專網(wǎng)230 MHz是應(yīng)用于用電信息采集系統(tǒng)的主要通信技術(shù)。

其中電力線載波和光纖技術(shù)是雙向互動實現(xiàn)的重要技術(shù)，這些通信技術(shù)各有優(yōu)劣，首先微功率無線通信，受障礙物影響大，因此距離短，覆蓋的范圍小，而且嚴重受現(xiàn)場同頻干擾影響。其次電力線載波通信，它的好處是不需要重新布線，因此施工方便，然而這種通信技術(shù)的穩(wěn)定性和實時性較差。另一種無線公網(wǎng)通信的劣勢是費用高，某些地區(qū)信號弱、數(shù)據(jù)采集相對困難，維護運行都不及時，特別是在緊急情況下，很容易造成信道擁堵。

此外，光纖通信的劣勢是成本高，布線較為困難，而且工程量大。無線專網(wǎng)230 MHz通信技術(shù)的覆蓋范圍小，尤其受地形地貌的影響較大，數(shù)據(jù)容易被阻擋。最后還有一種接入網(wǎng)通信技術(shù)，它的優(yōu)勢是靈活組網(wǎng)，大量的系統(tǒng)接口，能夠一體化接入數(shù)據(jù)、圖像和語音等信息，這種通信技術(shù)是提高用電信息采集、監(jiān)測和控制安全可靠的有效手段。

目前電力系統(tǒng)已經(jīng)試點用寬帶載波通信和微功率無線通信相結(jié)合的雙模技術(shù)，未來會大規(guī)模應(yīng)用。綜上所述，我們需要對現(xiàn)下用電系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)進行分析，綜合考慮各方面的實際情況，采用最為適合的通信技術(shù)。

4.2 ?安全的數(shù)據(jù)檢索和分析技術(shù)

我國國家電網(wǎng)的涉及區(qū)域包括二十七個省市，覆蓋范圍內(nèi)的用戶數(shù)量超過三億，由于大量的用戶數(shù)，因此數(shù)據(jù)的采集量也較大，這要求我們進一步探究數(shù)據(jù)并行處理、數(shù)據(jù)批量處理和多線程處理等技術(shù)，以期實現(xiàn)同時處理大量數(shù)據(jù)和任務(wù)，從而使主站可靠的運行。另一方面，用電信息采集系統(tǒng)由于信息采集量大、覆蓋范圍廣和安全隱患較多等問題，需要我們?nèi)娼ㄔO(shè)可靠的安全防護體系。

建立安全的防護需要從下面幾個方向入手：首先，高速密碼機是系統(tǒng)主站不可或缺的，高速密碼機主要用來加密和解密主站數(shù)據(jù)的，它包括密碼更新、身份認證和數(shù)據(jù)加密解密等功能。其次，要在智能電表中安裝加密，這樣做的目的是保證主站與采集設(shè)備、敏感信息和關(guān)鍵信息的傳輸安全，對設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)進行加密和解密，可以保護數(shù)據(jù)的完整性和機密性。另外，采集終端的完善還需要接入平臺的安全推廣，這一應(yīng)用可以實現(xiàn)安全接入、實時監(jiān)控和防御預(yù)警等重要功能。

4.3 ?信息共享和融合的雙向互動技術(shù)

目前我國正在積極建設(shè)智能電網(wǎng)，利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和通信網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建完整、安全的系統(tǒng)是重要的戰(zhàn)略任務(wù)，就當(dāng)今的形勢來看，用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)還居于初級階段，有效的整合在信息共享和融合技術(shù)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間還很難實現(xiàn)，用電信息采集系統(tǒng)的集成化水平低，還需要進一步完善信息共享、融合和服務(wù)功能，在用電信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采集信息，分析數(shù)據(jù)，創(chuàng)新信息共享和融合的模式，針對實際情況和實際需求，完善信息共享和融合技術(shù)。

電力線載波信道和光纖信道依賴用電信息采集系統(tǒng)而建成，雙向互動技術(shù)在此基礎(chǔ)上發(fā)展應(yīng)用，監(jiān)控管理家庭用電設(shè)備，采集并分析用電信息等數(shù)據(jù)，同時在人機交互、網(wǎng)絡(luò)化和業(yè)務(wù)融合的原則下，雙向互動技術(shù)能夠提供電價政策、實時用電信息和告警信息，提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖形和歷史用電記錄，從而更好地指導(dǎo)用戶合理用電。另外，雙向互動技術(shù)還可以搭建時效的、友好的用電交互平臺，為用電客戶提供更多的、更完善的增值服務(wù)信息。

5 ?結(jié) ?語

雙向互動功能是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，也是用電信息采集系統(tǒng)的重要技術(shù)，雙向互動功能完善了智能用電的服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了電力公司和用電客戶之間實時地信息同步、交互響應(yīng)和滿足互動的需求、同時也增強電力公司綜合服務(wù)能力。

建設(shè)電力公司和用電客戶之間雙向互動的功能系統(tǒng)，能夠使用電客戶及時地響應(yīng)電力公司的需求，選擇用電方式更為自主，兩一方面，電力公司也能夠引導(dǎo)用電客戶更合理、更科學(xué)地用電，避免用電高峰，電網(wǎng)運行成本也將大大降低，這樣做不僅能更加安全性和經(jīng)濟性地使用電能，還能有效提高社會能源利用率，進而實現(xiàn)電力公司和用電客戶的雙贏。

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