面向智能用电的家庭综合能源管理系统的设计与实现

以国家电网公司智能用电试点建设为依托,充分把握智能化电力需求侧管理的要求,基于面向智能电网的高级计量架构(AMI)的研究,设计并实现了面向电力用户的家庭综合能源管理系统。本系统是以智能电表、智能交互终端、智能插座等智能设备组成家庭网络,能够支持分布式能源、电动汽车等系统或设备的接入和计量,综合家庭能耗监测和能源优化管理,家用电器智能控制,与用户双向互动等功能,进而构建了电网与用户能量流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系,满足智能电网下智能用电对技术先进、经济高效、服务多样、灵活互动和友好开放的要求。     

灵活互动智能用电的技术架构探讨

智能用电的核心特征是实现电网与用户能量流、信息流、业务流的灵活互动。为提出适合我国电力营销技术基础和机制,适应电能量友好交互、用户多元化服务需求等新形势的智能用电技术架构,从提炼信息互动、营销互动、电能量交互和用能互动等4类典型互动业务需求出发,提出了包括5层次的智能用电技术架构及对应实现过程,在此基础上重点探讨了高级量测系统及终端、智能用电互动化支撑平台、需求响应与用能管理以及通信信息技术等4项核心技术在架构中的功能定位。最后,根据近年来我国智能用电研究与实践工作的实际推进情况,提出了几点看法。     

用电信息采集系统双向互动功能设计及关键技术

用电信息采集系统是建设坚强智能电网的物理基础,是连接供电企业和电力客户的桥梁与纽带,其能否实现双向互动将直接影响供用电双方的沟通交流效率。分析了电力客户、电网企业、社会发展对智能用电互动技术的需求,提出双向互动的信息采集、综合监控、能效分析、信息发布、安全认证、设备控制、用电策略功能设计方案。结合专变用户、一般工商业用户以及居民用户的自身特性,建立了科学合理的互动化需求模型,论述了数据存储、数据检索、信息模型、通信、安全防护等支撑双向互动功能的关键技术,为实现电网与用户能量流、信息流、业务流的双向交互提供了一种有效渠道。     

智能用电小区分层双向互动体系架构研究

智能用电小区双向互动是改变电网和用户之间传统交互方式的重要举措,合理、科学、稳健的体系架构是实现双向互动的重要保障。在此背景下通过对现阶段双向互动体系架构的研究和分析,提出了一种"电网—小区—用户"的分层双向互动体系架构并进行详细阐述。该体系架构和现有架构相比,能够提供更灵活的管理方式、更快速的故障响应、更优质的电力服务,对智能用电小区的双向互动建设具有一定的指导意义。     

智能用电终端的设计

提出了一种能够与智能计量主站系统、本地信息管理终端双向互动的智能用电终端。智能计量主站系统对采集到的数据进行处理、分析、管理,用户智能用电终端用于显示本地信息管理终端的信息,并且能和智能计量主站系统进行双向互动。介绍了灵活智能用电终端的功能,以及该终端的软、硬件结构原理及具体实现。     

基于SEP2与IEC CIM的用电信息采集系统互动模型设计与应用

用电信息采集系统已大规模建设并广泛应用,但电网与用户间的双向互动功能还不完善。深入研究了IEC CIM标准与SEP2智能能源采集通信标准,对比分析了两种标准在模型设计方式、资源间关系、数据传输格式、UML模型图、消息响应机制等方面的异同性,提出了用电信息采集系统互动模型设计方法,融合IEC 61970CIM与SEP2标准中的资源,设计开发采集设备层模型和主站层模型,完善电网和用户的双向互动功能,增强客户用电体验,指导社会科学合理用电,为实现能量流、信息流、业务流的双向交互提供技术支撑。     

智能小区双向互动服务系统设计

针对智能电网下的智能小区功能,对智能小区的双向互动服务系统进行了讨论。首先针对智能小区的功能特点以及其对供电的要求,对智能小区的双向互动服务系统的功能进行了需求分析,包括智能双向服务系统的功能需求以及对95598客服人员的功能需求;进而对智能小区双向互动服务系统的功能模块、架构、通信系统、交互终端进行了设计,重点分析了系统的架构以及通信体系,特别是系统的信息安全设计。     

面向电力用户的一种通用互动服务平台设计

为了支持电力用户与电力公司实现双向互动,满足电力用户多元化、互动化的用电服务需求,设计并实现了面向电力用户的通用互动服务平台.首先,根据智能用电服务系统整体框架,提出互动服务平台软件架构,为电力软件系统3、4区系统的接入提供设计标准和理论依据.其次,根据平台服务对象,设计平台的主要功能和服务内容.最后,详细介绍平台物理部署结构、安全防护接入方案和互动形式.本平台采用开放式的系统架构设计,具有标准接入、信息共享、高可靠性等优点,将在智能电网与电力用户之间发挥重要作用.     

基于无线通讯的电动汽车与智能配电网的互动模式研究

智能车载终端的无线通讯技术为电动汽车与电网的互动提供了通讯基础。构造了电动汽车、充电站以及智能配电网三者之间的无线通讯网络;阐述了该无线通讯网络的功能结构和运营模式;实现了电动汽车与配电网之间实时信息互动。在此基础上,建立了电动汽车、充电站以及智能配电网之间信息和能量的交互模式。在考虑用户侧需求的基础上,建立了电动汽车充放电控制模型;并分析了电动汽车无线通讯网络的可行性,以及电动汽车和电网互动的经济效益。     

需求侧管理中面向居民用电的互动化评价模型

智能用电的核心是通过电网与用户的双向互动以实现需求响应,文中提出了一种面向需求侧管理的居民用电互动化评价模型及其实现方法。首先构建居民用电互动化评价模型,模型涵盖需求侧管理中的负荷优化、用户需求响应和通道理想解排序法(TOPSIS)互动化评价在内的完整过程。然后在多目标遗传算法求解最优用电策略和价格弹性指数计算用户需求响应策略基础上,阐述模型的实现方法。最后通过实验验证了模型评价居民用电互动化效果的有效性。     

探讨智能用电技术的应用

通过介绍当前具有代表意义的智能双向表计技术、智能电器及插座技术、智能用电终端技术、智能用电信息管理系统技术及互动式用电技术,分析了各项用电技术的特点及在智能电网中所承担的重要功能.可以预期智能用电技术将在未来得到极大的丰富与发展,并在人类家居生活中担负着越来越重要的作用.     

智慧化全数字技术及其在电厂中的应用

传统的数字化电厂技术虽然能实现企业建设和管理中的数字化模式,但从信息采集的广度和信息利用的深度来说,还不具备高度智能化的条件和特征。结合电厂的生产特点,在数字化电厂的技术基础上提出了一种适用于发电厂的智慧化全数字技术体系,给出了智慧化全数字技术的概念、组成以及要素间的基本关系,阐述了智慧化全数字体系的基本结构和原理,阐述了智慧主体的智能化运行模式,探讨了智慧化全数字技术在电厂中的应用方案。在这种体系中,智慧主体与数字化技术有机结合,增加并扩展了对数据信息在广度和深度上的利用,通过扩展信息获取和采集的途径和手段来增加信息的广度,通过引入更加智能化的计算方法和分析方法对数据信息做深度分析、挖掘和再利用。同时,该体系产生出的新数据和新知识可持续反馈到现有的全数字化系统中去,实现系统的自调整和自组织,充分体现出智能化的特征。     

智慧化全数字技术及其在电厂中的应用

传统的数字化电厂技术虽然能实现企业建设和管理中的数字化模式,但从信息采集的广度和信息利用的深度来说,还不具备高度智能化的条件和特征。结合电厂的生产特点,在数字化电厂的技术基础上提出了一种适用于发电厂的智慧化全数字技术体系,给出了智慧化全数字技术的概念、组成以及要素间的基本关系,阐述了智慧化全数字体系的基本结构和原理,阐述了智慧主体的智能化运行模式,探讨了智慧化全数字技术在电厂中的应用方案。在这种体系中,智慧主体与数字化技术有机结合,增加并扩展了对数据信息在广度和深度上的利用,通过扩展信息获取和采集的途径和手段来增加信息的广度,通过引入更加智能化的计算方法和分析方法对数据信息做深度分析、挖掘和再利用。同时,该体系产生出的新数据和新知识可持续反馈到现有的全数字化系统中去,实现系统的自调整和自组织,充分体现出智能化的特征。     

基于DSP的智能用电终端设计与实现

为了实现智能电网下对市政、商区以及居民住宅的小型用电设备的用电信息采集与远程控制,文章以DSP为处理核心设计了一种新型智能用电终端。文中首先阐述了智能用电终端在实现小型用电设备与配电网络的能量流和信息流交互过程中的作用,然后再对其软硬件设计进行详细的描述。其中,硬件系统采用模块化设计,包括DSP处理核心、信号测量、无线通信、负荷控制以及系统供电等。在无线通信模块的设计中,充分利用Wi Fi通信技术的便捷性降低了智能用电终端接入Internet的难度和成本;同时采用差分放大以及准同步采样技术进行单相信号的采样分析,有效地提高了测量的精度。最后,实验样机的测试结果充分验证了设计方案的有效性。     

浅谈智能高压电力设备与传统高压电力设备的差异

从中国提出建设坚强智能电网以来,智能变电站建设取得了很大进展。而作为其重要设备之一的智能高压电力设备,应具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化等特征。各企业、研究单位都进行了各自的研究,笔者综合分析了这些研究成果,认为其大多数产品设备是高压电力设备在线监测的简单叠加,对高压电力设备的智能化的理解各不相同。为了智能高压电力设备更好的发展,推动智能变电站的建设,笔者就智能高压电力设备这一概念,从结构、功能划分、集成度、传输规约4个方面介绍了智能高压电力设备与传统高压电力设备的差异。     

电力通信业务应用及发展分析

电力通信已成为电力系统的有机组成部分,目前并没有成熟的通信架构和相应的通信技术能满足智能电网对于通信的新需求。电力通信业务已广泛应用各种通信技术,随着电网向智能电网的发展和企业信息化进一步发展,对电力通信提出了高带宽、高可靠性、容灾、广覆盖等新的需求。电网公司各环节均已建立较成熟的业务信息系统,已建成先进可靠的电力通信网络,与未来电网对通信的要求相比,还存在信息化发展不平衡、缺乏支持智能电网运行的通信网络等问题。未来5~10 a电力通信系统发展应以提高网络可靠性、服务智能电网为目标。     

云计算与智能电网

文章结合云计算和智能电网的特点,全面阐述了基于＂云＂的理想化智能变电站结构、智能电网调度系统以及扁平化结构的智能电网,提出基于＂云＂的智能电网能充分体现＂电力流、信息流、业务流＂高度一体化的理念。     

基于嵌入式系统的智能电表设计与研究

MAXQ3180计量芯片为例,概述了智能电表的发展和研究现状做,以AT-mega64L和STM32F107 ARM嵌入式控制器为主机的智能电表的软、硬件设计及低功耗设计方法,并详述了智能电表的防窃电技术。     

坚强智能电网应关注的问题和关键技术

简述了国内外智能电网的发展背景和研究概况,分析了我国发展坚强智能电网的必要性,从新能源大规模接入、电网运行、电网调度控制和用户与电网双向交互等方面分析了我国电网中存在的技术问题,提出构建坚强智能电网应重点研究的新能源接入标准和相关技术、输(变、配)电关键技术、新一代智能调度支持系统、智能用电服务体系等若干关键技术。     

面向智能配用电网络的电力无线专网技术方案

智能配用电通信网络覆盖范围广、测量点多,是配用电系统智能化的基础之一.文中从配用电业务出发对无线宽带在配用电通信接入网的带宽、时延、安全需求进行分析,并提出一种新型的电力无线宽带系统的解决方案.这种基于电力专用频谱资源,使用分时长期演进(TD-LTE)技术的电力无线宽带能承载电力用户用电信息采集、配电自动化、配电监测终端以及视频监控等业务,有效解决了配用电业务信息传输的可靠性、稳定性问题.