淺談居民智能用電管理方法和管理系統(tǒng)

摘 要：文章介紹一種居民智能用電管理方法和管理系統(tǒng)，分析了背景技術(shù)和意義，介紹了具體實(shí)施方式。該管理方法包括對居民用電情況進(jìn)行智能化采集、實(shí)現(xiàn)有序的用電管理、進(jìn)行在線電費(fèi)核算、對對直接為居民用戶供電的配電網(wǎng)進(jìn)行線損分析、對儲能元件的接入和充放電進(jìn)行管理。利用該管理系統(tǒng)和管理方法能實(shí)現(xiàn)智能化用電管理，提高管理效率，降低管理成本。

關(guān)鍵詞：居民智能用電；管理方法；管理系統(tǒng)

1 概述

智能用電是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分，是建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的著力點(diǎn)和落腳點(diǎn)。智能用電建設(shè)的好壞直接關(guān)系到電網(wǎng)的能源使用效率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和有序用電，對電網(wǎng)建設(shè)、節(jié)能環(huán)保、電能質(zhì)量管理產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。構(gòu)建便捷的居民智能用電管理系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)了面向電力用戶的電能信息智能化采集與監(jiān)控，結(jié)合儲能設(shè)備的接入管理、電動汽車充電站的管理，并與營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)各業(yè)務(wù)模塊緊密集成，為電力生產(chǎn)管理、營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用以及智能電網(wǎng)建設(shè)提供了雙向互動的基礎(chǔ)技術(shù)平臺。

2 背景技術(shù)及意義

第一，為電力營銷提供信息化的技術(shù)支持手段和依據(jù)。能夠及時根據(jù)要求自動采集各電壓等級用電現(xiàn)場電能量計量數(shù)據(jù)，包括電能示值、分時電量、日月凍結(jié)電量、需量等應(yīng)營銷收費(fèi)服務(wù)所需電能量信息。能夠監(jiān)測現(xiàn)場用電計量情況，包括計量裝置故障、計量回路異常、表計異常等，為用電監(jiān)察遠(yuǎn)程自動化服務(wù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

第二，為供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)管理提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)和支持。能夠根據(jù)需要監(jiān)測現(xiàn)場用電運(yùn)行信息，包括電壓、電流、有功無功功率曲線等信息，為供電質(zhì)量分析及負(fù)荷管理提供可靠技術(shù)支持。能夠根據(jù)采集到的分時電能量進(jìn)行所屬電網(wǎng)全面的線損統(tǒng)計分析，并和理論線損進(jìn)行對比分析，為降低管理線損提供依據(jù)。

第三，為強(qiáng)化需求側(cè)管理、節(jié)約能源提供技術(shù)支持。能夠提供客戶遠(yuǎn)程現(xiàn)場服務(wù)，根據(jù)負(fù)荷平衡情況開展科學(xué)用電、有序用電、分時計費(fèi)等，使得整個電力系統(tǒng)響應(yīng)自動化、電能的使用高效化、負(fù)荷曲線靈活化，并保證電能質(zhì)量，最終在滿足供電的基礎(chǔ)上節(jié)約能源。

3 具體實(shí)施方式介紹

3.1 對居民用電情況進(jìn)行智能化采集

根據(jù)不同業(yè)務(wù)對采集數(shù)據(jù)的需求，實(shí)現(xiàn)用電信息“全覆蓋、全采集”，采集數(shù)據(jù)完整、正確。對居民用電情況進(jìn)行智能化采集包括居民用戶用電數(shù)據(jù)采集，其中，居民用戶用電數(shù)據(jù)采集包括：電量、電壓、電流、有無功功率、功率因數(shù)、需量、頻率、開關(guān)狀態(tài)等；在居民入戶處安裝智能電能表，智能電能表根據(jù)交流采樣和功率積分的結(jié)果，產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)量，并轉(zhuǎn)變成電力載波信號，將載波信號經(jīng)過電力線傳輸?shù)讲杉K端；采集終端收集到載波信號后，進(jìn)行分析和存儲，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)镽S485信號，通過RS485總線將信號傳輸?shù)郊衅鳎患衅魍瑫r對多個采集終端的信號進(jìn)行收集、分析和存儲，并根據(jù)主站服務(wù)器的指令，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)镚PRS或CDMA信號，通過無線方式發(fā)送到主站服務(wù)器。居民、物業(yè)管理、供電局人員等，經(jīng)過授權(quán)后，可通過互聯(lián)網(wǎng)查看上述數(shù)據(jù)。

對居民用電情況進(jìn)行智能化采集還包括居民用電設(shè)備數(shù)據(jù)采集，居民用電設(shè)備數(shù)據(jù)采集包括：電量、電壓、電流、有無功功率、功率因數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、檔位、運(yùn)行工況、諧波、頻率等。

3.2 有序用電管理

系統(tǒng)可根據(jù)歷史用電記錄和當(dāng)前情況，自動編制及自動優(yōu)化有序用電方案；通過網(wǎng)絡(luò)自動下達(dá)用電指標(biāo)和用電方案；通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，全面支持有序用電；對有序用電的措施，系統(tǒng)進(jìn)行自動通知和執(zhí)行，對異常用電情況自動反饋；系統(tǒng)可對有序用電的效果自動進(jìn)行統(tǒng)計評價，確保有序用電措施迅速執(zhí)行到位，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

主站服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫中記錄各居民的用電性質(zhì)、重要程度、用電高峰時段信息，主站服務(wù)器根據(jù)記錄的用電性質(zhì)、重要程度和用電高峰期時段生成有序用電方案，主站服務(wù)器將有序用電方案通過GPRS或CDMA無線網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到采集終端中，采集終端根據(jù)接收到的有序用電方案對智能電能表進(jìn)行執(zhí)行，對部分地區(qū)、部分用戶進(jìn)行輪流停電、限制用電量，減少停電、限電對用戶的影響；同時，主站服務(wù)器將有序用電方案編制成手機(jī)短信格式，主站服務(wù)器通過短信平臺將有序用電方案發(fā)送給相關(guān)的居民，以便用戶提前做好停電、限電的準(zhǔn)備。

3.3 在線電費(fèi)核算

采集終端自動采集智能電能表電量，采集終端通過RS485接口將采集終端的電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅髦校衅魍ㄟ^GPRS或CDMA無線網(wǎng)絡(luò)上送到主站服務(wù)器中，主站服務(wù)器的智能化采集模塊將每個用戶的電量存儲在數(shù)據(jù)庫中；同時，主站服務(wù)器的電費(fèi)核算模塊利用webservice接口，訪問用電營銷信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，得到本地區(qū)的實(shí)時電價；主站服務(wù)器利用每個用戶的用電量和單位電價，計算出該用戶的電費(fèi)，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫的電費(fèi)數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶可利用電腦或手機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)，驗證用戶名和密碼后可實(shí)時查看自己的電費(fèi)情況。

3.4 直接為居民用戶供電的配電網(wǎng)進(jìn)行線損分析

主站服務(wù)器根據(jù)電能量數(shù)據(jù)，計算每個配電網(wǎng)的線損。主站服務(wù)器將一個居民小區(qū)作為一個配電網(wǎng)，進(jìn)行獨(dú)立的線損分析。居民小區(qū)的入口處安裝的總智能電能表的電量，作為配電網(wǎng)的總供電量；該小區(qū)內(nèi)所有居民的智能電能表的電量之和，為售電量；供電量和售電量之差，是線路上損失的電量，即線損。采集終端自動采集總智能電能表和各居民用戶智能電能表的電量，采集終端通過RS485接口將采集終端的電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅髦校衅魍ㄟ^GPRS或CDMA無線網(wǎng)絡(luò)上送到主站服務(wù)器中，主站服務(wù)器計算出總供電量和售電量的差值即為配電網(wǎng)的線損，根據(jù)小區(qū)的電力容量、抄表人員、設(shè)備使用年限、住戶數(shù)量等不同特性，進(jìn)行分類統(tǒng)計和排序，并對每個類別統(tǒng)計平均線損。如果某小區(qū)的線損和平均值比較差別較大，主站服務(wù)器即將它視作線損異常，主站服務(wù)器生成清單供工作人員查詢，以便工作人員及時發(fā)現(xiàn)線損異常現(xiàn)象，查找線損原因。

3.5 對儲能元件的接入和充放電進(jìn)行管理

儲能元件又稱儲能裝置，是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成其他能源，并在需要時重新將其他能源轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)置。常見的儲能裝置有電池、電容等。通過這種方式，可以精確控制儲能裝置的充電和放電，也可精確計量裝置的充電量和放電量。

4 結(jié)束語

解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的對居民用電地區(qū)分散、管理薄弱的問題，同時解決現(xiàn)有技術(shù)對各類儲能設(shè)備接入、電動汽車充換電的管理功能較少的問題。對每個現(xiàn)場控制點(diǎn)，在通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送基礎(chǔ)數(shù)據(jù)前，先對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重新組織，過濾掉冗余的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，從而充分利用有限的網(wǎng)絡(luò)資源，避免網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時充分減少通訊費(fèi)用，節(jié)約成本。適應(yīng)國內(nèi)所有的網(wǎng)、省、地市和縣級電力公司。居民智能用電管理系統(tǒng)的運(yùn)營成本極大的降低，使系統(tǒng)真正具有實(shí)用性，提高各級電力公司的管理自動化水平，促進(jìn)供電、配電、用電各方的有序發(fā)展，提高電力公司的社會形象。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：高昕淼（1974-），男，北京人，國網(wǎng)北京懷柔供電公司，本科，主要研究方向為營銷及配電管理。