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

林燕

摘 ?要：隨著國家經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)功能對(duì)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(dòng)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(dòng);智能電網(wǎng);功能設(shè)計(jì);關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM73 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：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(huì)各階層對(duì)電能的依賴逐漸增強(qiáng)，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(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和多種電力技術(shù)為一體的實(shí)時(shí)性和綜合性的應(yīng)用平臺(tái)。

其中，雙向互動(dòng)功能是在用電信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用實(shí)時(shí)能效管理技術(shù)和信息可視化等先進(jìn)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(tái)，雙向互動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，國家正全力推進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)的發(fā)展，開展雙向互動(dòng)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(duì)于用電信息采集系統(tǒng)的雙向互動(dòng)的功能研究，相對(duì)于國外發(fā)達(dá)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(jìn)行了大量的工作研究，為了使電網(wǎng)運(yùn)行效率增高，提高供電的服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)供電企業(yè)和用電客戶之間的和諧互動(dòng)，美國于2008年在科羅拉多州的波爾德市成功建成了第一個(gè)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(dòng)能力。

與國外的發(fā)達(dá)國家相比，中國在電力客戶用 電設(shè)備的自動(dòng)化控制、雙向高速通信實(shí)用化、供用電雙方智能化溝通等方面與發(fā)達(dá)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(dòng)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(jì)方便、有效的用電信息采集雙向互動(dòng)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(dòng)功能組成

發(fā)展用電信息采集系統(tǒng)的雙向互動(dòng)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(jìn)的技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用電客戶和電網(wǎng)之間全方位和深層次的雙向互動(dòng)。雙向互動(dòng)功能主要由以下幾個(gè)部分組成。

3.1 ?綜合監(jiān)控和安全認(rèn)證

雙向互動(dòng)要構(gòu)建完善的綜合監(jiān)控功能，是為了實(shí)現(xiàn)用電采集系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這其中主要包括以下幾個(gè)程序：可視化展示、控制操作、時(shí)間信息處理和報(bào)警處理等，雙向互動(dòng)功能能夠使電力公司和用電客戶及時(shí)進(jìn)行交流互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)最大程度上的降低運(yùn)行中的安全隱患，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。安全認(rèn)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(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行有所威脅，另一方面還影響著電力系統(tǒng)的長遠(yuǎn)發(fā)展。安全認(rèn)證是用電信息采集系統(tǒng)得以安全運(yùn)行的重要保障，我們應(yīng)該從采集信道防護(hù)、采集設(shè)備防護(hù)、系統(tǒng)主站防護(hù)、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(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)功能的重要前提和基本保證就是依靠真實(shí)而可靠的信息采集，這部分信息需要準(zhǔn)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(biāo)，包括了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)驗(yàn)證和計(jì)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(dòng)平臺(tái)可以向用電客戶展示更加生動(dòng)形象的用電信息，這種優(yōu)勢(shì)一方面滿足了用電客戶對(duì)用電情況實(shí)時(shí)查詢的需求，用電客戶可方便的通過手機(jī)客戶端、智能用電 終端、線上個(gè)人賬戶等雙向互動(dòng)平臺(tái)獲取其日常用電數(shù)據(jù)，并通過對(duì)客戶用電負(fù)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(yàn)。

3.3 ?控制設(shè)備

繼續(xù)增強(qiáng)用電客戶控制用電設(shè)備的能力需要雙向互動(dòng)功能的進(jìn)一步完善，用電客戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制。其中費(fèi)控功能是重要的組成部分，所謂的智能費(fèi)控技術(shù)是指用電客戶先交費(fèi)后用電，基于這種模式，用電信息采集系統(tǒng)首先會(huì)收集用電客戶的用電情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，計(jì)算用電客戶剩余的電費(fèi)，當(dāng)用電客戶電費(fèi)將要不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示用電客戶，提醒其盡快繳費(fèi)，如果用電客戶的電費(fèi)為零時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳閘。采集終端、主站和智能電表是組成智能費(fèi)控技術(shù)的主要系統(tǒng)，要充分利用智能費(fèi)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(shí)時(shí)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(dòng)實(shí)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(yán)重受現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)性較差。另一種無線公網(wǎng)通信的劣勢(shì)是費(fèi)用高，某些地區(qū)信號(hào)弱、數(shù)據(jù)采集相對(duì)困難，維護(hù)運(yùn)行都不及時(shí)，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(shì)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(shì)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(cè)和控制安全可靠的有效手段。

目前電力系統(tǒng)已經(jīng)試點(diǎn)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(huì)大規(guī)模應(yīng)用。綜上所述，我們需要對(duì)現(xiàn)下用電系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，綜合考慮各方面的實(shí)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(gè)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(jìn)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(shí)現(xiàn)同時(shí)處理大量數(shù)據(jù)和任務(wù)，從而使主站可靠的運(yùn)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(hù)體系。

建立安全的防護(hù)需要從下面幾個(gè)方向入手：首先，高速密碼機(jī)是系統(tǒng)主站不可或缺的，高速密碼機(jī)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(rèn)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(duì)設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，可以保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和機(jī)密性。另外，采集終端的完善還需要接入平臺(tái)的安全推廣，這一應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)安全接入、實(shí)時(shí)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(dòng)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(shì)來看，用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)還居于初級(jí)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(shí)現(xiàn)，用電信息采集系統(tǒng)的集成化水平低，還需要進(jìn)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(duì)實(shí)際情況和實(shí)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(dòng)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(shí)在人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)化和業(yè)務(wù)融合的原則下，雙向互動(dòng)技術(shù)能夠提供電價(jià)政策、實(shí)時(shí)用電信息和告警信息，提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(dòng)技術(shù)還可以搭建時(shí)效的、友好的用電交互平臺(tái)，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(dòng)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(dòng)功能完善了智能用電的服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電力公司和用電客戶之間實(shí)時(shí)地信息同步、交互響應(yīng)和滿足互動(dòng)的需求、同時(shí)也增強(qiáng)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(dòng)的功能系統(tǒng)，能夠使用電客戶及時(shí)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(yùn)行成本也將大大降低，這樣做不僅能更加安全性和經(jīng)濟(jì)性地使用電能，還能有效提高社會(huì)能源利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力公司和用電客戶的雙贏。

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