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摘要
智能用电是智能电网建设的重要内容，是实现电网信息化、自动化、互动化的前提和保障。智能用电业务体系主要包括智能用电双向互动服务系统及智能电网社区服务系统两个部分，系统融合了光纤、电力线、无线等多种通信技术，将过去用电环节中单向“电力输送-电力消费”及“电力管理-电力被管理”的被动用电模式，逐步转变为双向互动用电模式。通过智能小区中的双向互动服务系统及社区服务系统，使电网企业和用户可以准确的、及时的提供和获取双向信息，从而科学指导用户用电，达成智能用电的效果。智能小区试点工程建设是智能用电、智能电网的重要实践，同时可有效支撑三网融合建设。
关键词：智能用电；双向互动服务平台；分布式能源接入；三网融合
中图分类号：U223文献标识码： A 文章编号：
背景介绍
随着智能电网建设的深入开展，“三网融合”的进一步深化，智能小区建设取得了阶段性的成绩。智能电网客户互动平台针对智能家居，实现了对整个家庭的家用电器、安防报警设备、通信设备、自动化控制设备、传感设备、视频监控设备等进行有效的信息采集和控制。掌握智能小区的用电信息对智能电网用电侧能耗做出分析，更合理、更科学的管理小区智能用电设备，根据需要灵活的选择电力供应能源，实现对小区配用电系统的统一管理、远程控制，成为建设坚强智能电网主要途径之一。
本文中进行介绍的长沙市凯轩云顶智能用电小区试点工程建设，正是契合国家节能减排政策、国网公司建设坚强智能电网的发展战略的一个亮点工程。该试点工程在“不增加开发商投资、不影响开发商交房、不影响原房屋设计功能”前提下，更遵循了统一性、实用性、先进性、前瞻性等特点，充分考虑到湖南省电力公司用电信息采集业务的需求、坚强智能电网用户服务发展需求和“三网融合”业务通道建设发展需求，为国网公司服务“三网融合”提供技术试点。
总体架构分析[1]
凯旋云顶智能用电小区试点工程以信息化为手段，以电力光纤到户为基础，结合“三网融合”的应用，建设智能电网双向互动平台，通过多种方式实现对智能小区配用电系统的实施掌控，对用户用电数据进行分析展现，指导居民家庭合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能互动，让家居生活更加舒适、安全、有效。其系统功能架构如下图一示。
图一 智能用电小区系统功能架构图
智能小区互动平台是由智能电网社区服务系统及双向互动服务平台2个子系统及下辖的29个模块有机组合构建而成，系统将功能相近业务相关的模块各自整合为统一管理系统，各个子系统之间耦合度低，各子系统围绕小区智能用电管理而架构，使得系统具有较高的内聚性，系统管理按权限划分，不同权限的用户所浏览的内容不同，所以系统便于管理员的统一维护以及普通用户个人隐私的保护。
整个智能用电系统通过外部信息接口采集来的电量信息将存储到系统数据库中，系统将数据取出然后通过定量的分析，以饼图、折线图、柱状图、表格等形式将用电信息展现在系统上。同时通过内部接口，可以實现智能电网社区主站系统对智能交互机顶盒提供包括EPG、流媒体服务在内的内容服务系统，同时支持用户通过智能交互终端和互联网系统对智能小区部分内容的获取和管理。提供全方位的内容服务体系。
智能小区中的用电双向互动服务平台
双向互动服务平台通过智能交互终端、电力自助终端、充电桩监控终端、分布式电源监控终端、电脑、电话和手机等设备，利用网站、邮件、短信、语音等渠道，依托智能用电互动平台和社区主站，实现电网与客户的双向互动。双向互动服务平台包含的智能用电业务如下图二示：
图二 双向互动服务平台业务体系
业务体系介绍
用电信息采集系统
用电信息采集子系统是对用户、小区的用电信息进行全采集、处理和监控的系统，为其他系统提供基础的用电信息支撑。
三表数据采集系统
远程抄表系统对家庭用户的水电气表进行抄收之后，通过采集系统将每天24个点的用水、燃气使用数据传入中间数据，作为上层应用系统的数据分析基础，实现家庭三表信息的多样化展示。
分布式能源采集系统
在凯轩云顶小区顶层部署太阳能系统一套，本系统会不间断将发电并网数据发送到中间数据库，数据频度为每天24个点。数据进入中间数据库之后，为上层应用系统提供基础数据的分析。
低压配网自动化
智能小区配电自动化系统主要由主站(包括配电主站服务器和电力三区服务器)、配电终端、视频监控设备及通信网络等部分组成。
电动汽车充电桩信息管理
电动汽车充电管理子系统完成小区充电计量、计费、监控和管理功能，包括有序用电管理、计量管理、运行监控、充电记录，并与营销业务管理系统实现信息交互，完成用户档案管理。
系统接口设计
由于本系统为集成控制平台，具有一定的数据共享和功能通信要求，所以本系统采用基于SOAP协议的webservice通信和中间数据库通信两种技术实现各系统之间的数据接口。
图三 系统接口示意图
本系统与外部系统之间的数据通信，全部采用中间数据库方式。由于部分功能交互过程中产生的数据量较大，数据产生频度较高，采用webservice技术无法发挥系统最大的性能优势，故需要采用中间数据的方式，建立两个系统的数据缓冲区域，为上层应用功能提供数据支持。
智能小区系统架构设计[2]
图四 智能小区的系统架构图
为适应信息社会的生活方式, 提高住宅功能质量, 居住小区智能化系统通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，进行精密设计、优化集成、精心建设，提高住宅高新技术的含量和居住环境水平，以满足居民现代居住生活的需求。
居住小区智能化是以信息传输通道（可采用宽带接入网、现场总线、有线电视网与电话线等）为物理平台；联结各个智能化子系统，通过物业管理中心向住户提供多种功能的服务。居住小区内可以采用混合网络拓朴结构。
网络通道分为电力专用通信通道内系统和公共通信通道内系统，中间通过信息隔离装置进行隔离，在电力专用通道内的系统有：配电自动化系统、用电信息采集系统、智能用能系统、分布式电源管理系统和电动汽车有序充电监控系统；在电力公共通道内的系统有：95598门户网站、社区主站、电力自助终端、智能家居系统等。
智能用电双向交互平台的特点
长沙凯旋云顶智能用电小区所采用的的智能用电双向交互服务系统是基于融合通信技术构建的，同时应用了智能交互终端、智能插座等多种智能终端设备。
融合通信技术应用[3]
智能用电双向交互平台的通信技术采用到了光纤、电力线、无线等多种技术。并通过对通信模块等的开发研制使多种通信手段有机的融合在一起，实现了用户和电网之间用电信息的双向交互，改变了用户的用能方式，在电网提高电网运营效率、改善供电服务质量方面起到了很好的效果。其次改平台也是多系统的融合，包括用电信息采集系统、智能家居和三网融合等业务系统，分别提供水、电、气三表集抄，家庭安全防范、家电控制和紧急求助，以及生活服务、物业管理、社区娱乐、用电信息等服务功能，为居民的日常生活和电网公司的工作都提供了便利和快捷的服务。
智能终端设备[4]
智能交互终端
智能居民终端采用高速嵌入式微处理器系统，模板化设计；包括处理模块、通信模块，电源模块及显示和一些其他的外围硬件接口完成了智能居民终端的全部功能。智能居民终端通过RS485接口抄读电能表数据，并通过3G专网、GPRS/CDMA无线公网或者10/100Base T以太网接口将电能表数据上传至主站。
智能交互终端是居民智能用电服务的关键设备，其通过先进的信息通信技术，对家庭用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能用电。此外，通过智能交互终端，可为用户提供家庭安防、社区服务、Internet服务等增值服务。
智能插座
智能插座是一种家庭信息采集设备，在智能用电小区中用于实现智能家居服务。该智能插座由电源系统、电能量计量系统、控制系统、通信系统四部分组成。智能插座可用于计量用电器的电压、电流、功率、累积用电量，同时智能插座通过窄带PLC与智能交互终端通信；通过无线通信与智能家电之间通信。
图五 智能插座
小结
长沙凯旋云顶智能用电小区的建设充分响应了国家节能减排的号召，是国家电网公司实施“三网融合”的阶段性成果的最好展现。小区所采用的智能用电双向交互平台系统融合了多种通信技术来实现用户和电网的实时互动响应，推动智能电网的发展。通过采用光纤通信方式实现了光纤到户，通过电力线通信等技术实现了家用电器与智能交互终端的连接，并且实现了家用电器的通信与控制，使用户对自家用电情况更为了解，使用更快捷方便。同时也提高了电网公的运营效率、改善了供电服务质量，为智能电网智能用电小区的建设奠定了坚实的理论基础。
参考文献
[1]《国家电网公司通信“十二五”规划总报告》2010
[2]湖南省智能用电小区试点工程初步设计说明书
[3]张方奎，张春业.短距离无线通信技术及其融合发展研究[J].电测与仪表，2007年,第10期:48-52
[4]祁明晰，黄天戍. 基于ARM的家庭智能终端装置的设计[J].中国高新技术企业，2009年，第11期。
智能用电是智能电网建设的重要内容，是实现电网信息化、自动化、互动化的前提和保障。智能用电业务体系主要包括智能用电双向互动服务系统及智能电网社区服务系统两个部分，系统融合了光纤、电力线、无线等多种通信技术，将过去用电环节中单向“电力输送-电力消费”及“电力管理-电力被管理”的被动用电模式，逐步转变为双向互动用电模式。通过智能小区中的双向互动服务系统及社区服务系统，使电网企业和用户可以准确的、及时的提供和获取双向信息，从而科学指导用户用电，达成智能用电的效果。智能小区试点工程建设是智能用电、智能电网的重要实践，同时可有效支撑三网融合建设。
关键词：智能用电；双向互动服务平台；分布式能源接入；三网融合
中图分类号：U223文献标识码： A 文章编号：
背景介绍
随着智能电网建设的深入开展，“三网融合”的进一步深化，智能小区建设取得了阶段性的成绩。智能电网客户互动平台针对智能家居，实现了对整个家庭的家用电器、安防报警设备、通信设备、自动化控制设备、传感设备、视频监控设备等进行有效的信息采集和控制。掌握智能小区的用电信息对智能电网用电侧能耗做出分析，更合理、更科学的管理小区智能用电设备，根据需要灵活的选择电力供应能源，实现对小区配用电系统的统一管理、远程控制，成为建设坚强智能电网主要途径之一。
本文中进行介绍的长沙市凯轩云顶智能用电小区试点工程建设，正是契合国家节能减排政策、国网公司建设坚强智能电网的发展战略的一个亮点工程。该试点工程在“不增加开发商投资、不影响开发商交房、不影响原房屋设计功能”前提下，更遵循了统一性、实用性、先进性、前瞻性等特点，充分考虑到湖南省电力公司用电信息采集业务的需求、坚强智能电网用户服务发展需求和“三网融合”业务通道建设发展需求，为国网公司服务“三网融合”提供技术试点。
总体架构分析[1]
凯旋云顶智能用电小区试点工程以信息化为手段，以电力光纤到户为基础，结合“三网融合”的应用，建设智能电网双向互动平台，通过多种方式实现对智能小区配用电系统的实施掌控，对用户用电数据进行分析展现，指导居民家庭合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能互动，让家居生活更加舒适、安全、有效。其系统功能架构如下图一示。
图一 智能用电小区系统功能架构图
智能小区互动平台是由智能电网社区服务系统及双向互动服务平台2个子系统及下辖的29个模块有机组合构建而成，系统将功能相近业务相关的模块各自整合为统一管理系统，各个子系统之间耦合度低，各子系统围绕小区智能用电管理而架构，使得系统具有较高的内聚性，系统管理按权限划分，不同权限的用户所浏览的内容不同，所以系统便于管理员的统一维护以及普通用户个人隐私的保护。
整个智能用电系统通过外部信息接口采集来的电量信息将存储到系统数据库中，系统将数据取出然后通过定量的分析，以饼图、折线图、柱状图、表格等形式将用电信息展现在系统上。同时通过内部接口，可以實现智能电网社区主站系统对智能交互机顶盒提供包括EPG、流媒体服务在内的内容服务系统，同时支持用户通过智能交互终端和互联网系统对智能小区部分内容的获取和管理。提供全方位的内容服务体系。
智能小区中的用电双向互动服务平台
双向互动服务平台通过智能交互终端、电力自助终端、充电桩监控终端、分布式电源监控终端、电脑、电话和手机等设备，利用网站、邮件、短信、语音等渠道，依托智能用电互动平台和社区主站，实现电网与客户的双向互动。双向互动服务平台包含的智能用电业务如下图二示：
图二 双向互动服务平台业务体系
业务体系介绍
用电信息采集系统
用电信息采集子系统是对用户、小区的用电信息进行全采集、处理和监控的系统，为其他系统提供基础的用电信息支撑。
三表数据采集系统
远程抄表系统对家庭用户的水电气表进行抄收之后，通过采集系统将每天24个点的用水、燃气使用数据传入中间数据，作为上层应用系统的数据分析基础，实现家庭三表信息的多样化展示。
分布式能源采集系统
在凯轩云顶小区顶层部署太阳能系统一套，本系统会不间断将发电并网数据发送到中间数据库，数据频度为每天24个点。数据进入中间数据库之后，为上层应用系统提供基础数据的分析。
低压配网自动化
智能小区配电自动化系统主要由主站(包括配电主站服务器和电力三区服务器)、配电终端、视频监控设备及通信网络等部分组成。
电动汽车充电桩信息管理
电动汽车充电管理子系统完成小区充电计量、计费、监控和管理功能，包括有序用电管理、计量管理、运行监控、充电记录，并与营销业务管理系统实现信息交互，完成用户档案管理。
系统接口设计
由于本系统为集成控制平台，具有一定的数据共享和功能通信要求，所以本系统采用基于SOAP协议的webservice通信和中间数据库通信两种技术实现各系统之间的数据接口。
图三 系统接口示意图
本系统与外部系统之间的数据通信，全部采用中间数据库方式。由于部分功能交互过程中产生的数据量较大，数据产生频度较高，采用webservice技术无法发挥系统最大的性能优势，故需要采用中间数据的方式，建立两个系统的数据缓冲区域，为上层应用功能提供数据支持。
智能小区系统架构设计[2]
图四 智能小区的系统架构图
为适应信息社会的生活方式, 提高住宅功能质量, 居住小区智能化系统通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，进行精密设计、优化集成、精心建设，提高住宅高新技术的含量和居住环境水平，以满足居民现代居住生活的需求。
居住小区智能化是以信息传输通道（可采用宽带接入网、现场总线、有线电视网与电话线等）为物理平台；联结各个智能化子系统，通过物业管理中心向住户提供多种功能的服务。居住小区内可以采用混合网络拓朴结构。
网络通道分为电力专用通信通道内系统和公共通信通道内系统，中间通过信息隔离装置进行隔离，在电力专用通道内的系统有：配电自动化系统、用电信息采集系统、智能用能系统、分布式电源管理系统和电动汽车有序充电监控系统；在电力公共通道内的系统有：95598门户网站、社区主站、电力自助终端、智能家居系统等。
智能用电双向交互平台的特点
长沙凯旋云顶智能用电小区所采用的的智能用电双向交互服务系统是基于融合通信技术构建的，同时应用了智能交互终端、智能插座等多种智能终端设备。
融合通信技术应用[3]
智能用电双向交互平台的通信技术采用到了光纤、电力线、无线等多种技术。并通过对通信模块等的开发研制使多种通信手段有机的融合在一起，实现了用户和电网之间用电信息的双向交互，改变了用户的用能方式，在电网提高电网运营效率、改善供电服务质量方面起到了很好的效果。其次改平台也是多系统的融合，包括用电信息采集系统、智能家居和三网融合等业务系统，分别提供水、电、气三表集抄，家庭安全防范、家电控制和紧急求助，以及生活服务、物业管理、社区娱乐、用电信息等服务功能，为居民的日常生活和电网公司的工作都提供了便利和快捷的服务。
智能终端设备[4]
智能交互终端
智能居民终端采用高速嵌入式微处理器系统，模板化设计；包括处理模块、通信模块，电源模块及显示和一些其他的外围硬件接口完成了智能居民终端的全部功能。智能居民终端通过RS485接口抄读电能表数据，并通过3G专网、GPRS/CDMA无线公网或者10/100Base T以太网接口将电能表数据上传至主站。
智能交互终端是居民智能用电服务的关键设备，其通过先进的信息通信技术，对家庭用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能用电。此外，通过智能交互终端，可为用户提供家庭安防、社区服务、Internet服务等增值服务。
智能插座
智能插座是一种家庭信息采集设备，在智能用电小区中用于实现智能家居服务。该智能插座由电源系统、电能量计量系统、控制系统、通信系统四部分组成。智能插座可用于计量用电器的电压、电流、功率、累积用电量，同时智能插座通过窄带PLC与智能交互终端通信；通过无线通信与智能家电之间通信。
图五 智能插座
小结
长沙凯旋云顶智能用电小区的建设充分响应了国家节能减排的号召，是国家电网公司实施“三网融合”的阶段性成果的最好展现。小区所采用的智能用电双向交互平台系统融合了多种通信技术来实现用户和电网的实时互动响应，推动智能电网的发展。通过采用光纤通信方式实现了光纤到户，通过电力线通信等技术实现了家用电器与智能交互终端的连接，并且实现了家用电器的通信与控制，使用户对自家用电情况更为了解，使用更快捷方便。同时也提高了电网公的运营效率、改善了供电服务质量，为智能电网智能用电小区的建设奠定了坚实的理论基础。
参考文献
[1]《国家电网公司通信“十二五”规划总报告》2010
[2]湖南省智能用电小区试点工程初步设计说明书
[3]张方奎，张春业.短距离无线通信技术及其融合发展研究[J].电测与仪表，2007年,第10期:48-52
[4]祁明晰，黄天戍. 基于ARM的家庭智能终端装置的设计[J].中国高新技术企业，2009年，第11期。