基于互動感知的電力智能小區設計及應用

鄭建柏，王 芳

(1.國網福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361000; 2.國網福建省電力有限公司檢修分公司，福建 廈門 361000)

基于互動感知的電力智能小區設計及應用

鄭建柏1，王 芳2

(1.國網福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361000; 2.國網福建省電力有限公司檢修分公司，福建 廈門 361000)

概述了電力智能小區的技術現狀及業務功能，提出了適應我國國情的電力智能小區系統架構和通信體系；針對智能電網條件下的智能小區建設的實際要求，設計了智能互動感知系統框架和各項功能的實現方案，最后將研究成果應用于實際，取得了良好的社會效益和經濟效益。

智能電網；互動感知；智能小區；用電服務

1 電力智能小區概述

隨著我國經濟建設的快速發展，人民生活水平的提高，電力用戶期望居住區能夠低碳環保、安全舒適、便利快捷、有更高的供用電服務質量。為了滿足用戶對智能用電的需求，開展了實現小區智能化的技術的研究。

構建以信息化、自動化、互動化為基本技術特征的智能電網已成為世界范圍內的研究熱點。利用分布式清潔能源、電動汽車、配電自動化、電力光纖通信等智能電網技術成果，構建新一代智能小區，可豐富現有智能小區的技術內涵，增強其服務功能，為用戶提供安全可靠、清潔環保、便捷高效的居住場所。

電力智能小區是指通過電力通信技術，構造覆蓋小區的通信網絡，通過小區配電自動化、用電信息采集、智能用電服務、電動汽車充電、分布式電源、需求響應、智能家居等功能的實現以及與小區公用設施的信息交互，對用戶供用電設備、分布式電源等系統進行監測、分析和控制，實現小區供電智能可靠、服務智能互動、能效智能管理，提升服務品質，提高終端用能效率。

電力智能小區業務功能包括核心功能和拓展功能2大類。其中核心功能是指智能小區中與電能輸送、使用和服務相關的功能，主要包括配電自動化、用電信息采集、用電服務、需求響應、電動汽車充電和分布式電源。拓展功能是指充分利用智能小區的信息通信資源，實現核心功能以外的延伸性功能，主要包括服務三網融合和智能家居。

2 電力智能小區設計

電力智能小區將以用戶需求為導向，實現電力公司與用戶的雙向互動，全面提升電力公司的服務品質。為實現電力智能小區的各項功能，設計了感知互動綜合服務系統。該系統作為信息的收集、傳遞、存貯、加工、維護和使用的平臺，是電力智能小區的指揮調度中心，負責指揮、協調、組織各部分安全穩定運行。感知互動綜合服務系統具有開放性、可拓展性和多點接入的特性，各功能模塊與系統主體框架進行有機結合，在今后的推廣過程中可平滑接入各個新增小區，也可通過對舊小區的通信網絡進行改造完成接入。

2.1 通信網絡設計

電力智能小區中開展光纖入戶建設，采用PFTTH的組網方式，以太網無源光網絡(EPON)作為網絡傳輸技術方案，兼具以太網和PON的優點。該網絡具有一點對多點的結構特點，在擴容時只需增加ONU數量和少量用戶側光纖即可，能充分保證投資效益。在建設過程中采用具有電力特色的光纖復合電纜，隨著電力線路的敷設將光纖同步建設到位。電力智能小區內的光纖通信網絡可實現電動汽車充電信息、配電自動化信息、智能電表用電信息的自動采集，對用戶提供寬帶上網、電話及有線電視等功能。

2.2 用電信息采集建設

電力智能小區中所有用戶均安裝智能電表，選擇的是遠程費控載波表，智能電表與集中器通過電力線載波進行通信，通信頻率是421 kHz。集中器安裝在小區配電站房中，與主站采用光纖通信方式，集中器與主站采用376.1通信規約。用電信息采集主站采用的是全省統一部署模式，服務器均部署在省電力公司，采集系統采用專網運行方式。

用電信息采集的主要內容是電能表的日凍結指針，電能表每日零點凍結指針并發送到集中器存儲，集中器統一發送到用電信息采集主站。采集主站通過數據中心將采集數據發送給SG186營銷系統，每個月到用戶的抄表日需要結算時則使用采集數據進行電費結算。SG186營銷系統通過接口將采集數據發送給智能互動感知平臺，用戶在平臺上可以查詢每日的用電情況。

2.3 智能家居整體設計

智能家居系統建設主要是通過智能網關、智能插座與傳統的智能家居系統進行融合，在家居電器控制、燈光控制、場景控制、家庭安防等傳統功能基礎上實現家庭用電信息采集和能耗分析功能。

為了滿足系統后續的規模化推廣的需求，智能小區智能家居系統與前段設備廠家系統后端采用API接口調用和中間數據庫交互的方式實現融合。因此這種方式可靈活選擇不同廠家的智能家居設備接入，可滿足用戶不同的個性化需求。

2.4 低壓配電自動化

電力智能小區低壓配電自動化系統主要是對0.4 kV低壓配電系統中斷路器的開關和報警觸點信號進行采集，并在感知互動綜合服務系統上通過圖形顯示的方式實現小區低壓配電自動化故障定位功能。該功能服務于物業和電力公司，雙方均可根據現場情況配合電力公司進行故障排查，同時該數據還將快速上報至95598，以縮短故障判斷時間。

小區在低壓饋出和動力回路中的所有斷路器上均增加開關分、合輔助接點和故障脫扣輔助接點，通過四芯屏蔽雙絞線連接至智能采集監控裝置S7200L上，完成對低壓回路的開關和報警狀態的采集。其中四芯屏蔽雙絞線的布線將結合光纖入戶工程統一進行施工，S7200L放置在2個配電房內，通過光纖直接將數據上傳至系統后臺數據庫。

2.5 電動汽車充電設施

在小區地上停車場建設交流充電樁供小區居民停車進行充電。交流充電樁主要是落地式的充電樁電源就近由低壓饋出電纜提供，相近充電樁電源進線采用電纜并接方式。每臺充電樁的配線包括電源線和通訊線2類。其中電源線采用2×10+1×6電纜(對應于標準單相5 kW充電樁)；通訊線包括1對RS485通訊線和1對CAN通訊線。RS485通訊線用于將臨近的充電樁用電信息上送至用電信息系統，信息匯集后再通過光纖接入的方式上傳至用電信息采集系統主站。

智能感知互動平臺通過與統一的電動汽車服務系統進行交互，為用戶實現充電樁狀態、預約、計費、計量信息的查詢與互動。

2.6 太陽能光伏發電接入

分布式太陽能光伏發電系統主要由太陽能電池組件、防雷匯流箱、光伏控制器、防雷電氣控制箱、逆變器等設備組成。該系統為小區地下車庫照明、草坪燈、景觀燈等公共設施供電。通過感知互動綜合服務系統實現對分布式太陽能光伏發電系統的管理、數據分析及狀態監測。

2.7 商業運營及增值服務

電力智能小區增值服務系統的主要目標是實現三網融合和電力服務方式的轉變。首先由電力系統投資建設光纖入戶的各項基礎設施，通過光纖直接入戶ONU接入的方式，用戶可方便地接入電力光纖網絡。同時通過資源置換的方式，將電力光纖網絡租用給電信運營商，在智能小區的配電站房實現光纖到戶的專用通道與電信運營商的城域網對接，為用戶提供互聯網寬帶的接入服務。在此基礎之上作為全業務的電信運營商通過各種營銷政策和業務打包，為用戶提供寬帶網絡服務。

2.8 智能互動感知平臺設計

智能互動感知平臺通過與各類電力信息平臺(95598管理系統、SG186營銷系統、電動汽車充/換電服務系統、GPMS系統、用電信息采集系統)整合，形成感知互動綜合服務系統，通過系統將海量信息進行重新整合與打包，為用戶提供豐富的互動用電服務。同時該系統以增值服務子系統為通道，整合社會第三方服務供應商，通過平臺增值應用軟件的使用，以平臺為主體實現電力流、信息流、服務流的三流合一，凸顯平臺作為信息總線的作用，支撐智能電網信息化建設。

智能互動感知服務平臺在用電信息采集的核心功能中，利用先進的互聯網、無線自組網、數字集群無線通訊等技術，可對用戶信息進行分布式采集，適用于包括住宅小區、工業園區、高層樓宇等各類客戶群體。同時在系統的訪問和接入端采用瘦客戶端形式，可通過包括手機、平板電腦、PC等各類終端進行接入，并且通過與移動運營商的合作，將用戶綁定在平臺中，與客戶進行深度互動，完成即時的需求側響應服務。

3 電力智能小區的實施

按照以上設計方案，某試點小區以“優質樣板，中心輻射，逐步拓展”為選定原則選定，小區內共482戶，大多屬于高端用戶，對高品質的生活有較高的追求。

在該電力智能小區的試點建設中，構建了智能互動感知服務平臺，建設完成感知互動綜合服務系統，在小區內部建設基于電力復合電纜的光纖入戶工程，實現所有用戶的光纖入戶。對小區內所有動力箱全部安裝采集裝置，實現對動力箱供電的實時監控。用戶可通過平板電腦、網絡和手機進入感知互動綜合服務系統，在系統中辦理電力業務，實時監控家中各種電力設備，掌握小區內動力箱、太陽能發電和電動汽車充電樁的供電情況。此外，在系統中部署了各項增值服務，用戶可以進行網上訂餐、購物以及其他與民生相關的各項內容的查詢。該智能小區提高了用戶的生活品質，加強了用戶與電力企業的雙向互動。

為了集中展示此次試點實施的成果，在小區內選取了一戶進行樣板房建設。樣板房作為一個全方位、多角度的綜合展示平臺，讓用戶對智能小區有切身的體驗，引導用戶樹立起高效、節能的智能用電觀念。

4 結束語

目前電力智能小區建設過程中還存在信息集成度不夠，用戶自主響應能力不足，設備及運維成本偏高等缺點。在今后的工作中將進一步優化設計、提升性能，探索電力智能小區建設運營模式。

2014-03-28。

鄭建柏(1981-)，男，工程師，主要從事智能電表信息采集及處理工作，email：wangfang39@126.com。

王 芳(1981-)，女，工程師，主要從事電力安全監察及電力生產應急工作。