屈媛媛

(國網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院,陜西西安 710000)

淺談芻議智能用電技術(shù)

屈媛媛

(國網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院,陜西西安 710000)

通過介紹當(dāng)前具有代表意義的智能雙向表計(jì)技術(shù)、智能電器及插座技術(shù)、智能用電終端技術(shù)、智能用電信息管理系統(tǒng)技術(shù)及互動(dòng)式用電技術(shù),分析了各項(xiàng)用電技術(shù)的特點(diǎn)及在智能電網(wǎng)中所承擔(dān)的重要功能。這些技術(shù)在當(dāng)前的智能用電技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用,可以預(yù)期智能用電技術(shù)將在未來得到極大的豐富與發(fā)展,在我國也逐漸得到廣泛的應(yīng)用,表現(xiàn)出很好的技術(shù)效果。

智能用電 智能表計(jì) 智能電器 智能插座

By introducing this intelligent two-way metering technology, smart appliances and socket technology, intelligent power terminal technology,intelligent power management information system technology and interactive technology has significant representatives of the electricity, the electricity technology analyzes features and important functions in the smart grid undertaken. The technology has been in the current smart power technology in a wide range of applications, you can expect smart power technology will greatly enrich and develop in the future, in our country have gradually been widely used,showing good technical results.

smart electricity smart metering smart appliances smart socket

智能用電技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)環(huán)節(jié)的終端部分，作為最能夠體現(xiàn)智能電網(wǎng)“電力流、業(yè)務(wù)流、信息流”雙向互動(dòng)的環(huán)節(jié)，它也是電網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)營銷現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。我們通過研究可以發(fā)現(xiàn)在很多國家這也是非常重要的第一步。我們將針對之前的總結(jié)從智能用電技術(shù)的典型代表出發(fā)，對智能雙向表計(jì)、智能電器及插座、智能用電終端、智能用電信息管理系統(tǒng)及互動(dòng)式用電技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 智能雙向表計(jì)技術(shù)

1.1 電能表計(jì)讀表技術(shù)的發(fā)展歷程及存在的問題

傳統(tǒng)的電能表計(jì)以單向統(tǒng)計(jì)用戶電能量的使用情況為主要目的，該技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了人工抄表、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表等階段。

(1)人工抄表；人工抄表的特點(diǎn):現(xiàn)場抄表；數(shù)據(jù)手工錄入；單一電價(jià)，針對于人力資源越來越貴的今天其缺點(diǎn)日益凸顯。缺點(diǎn):需要進(jìn)行入戶操作，難度大；抄表率低、周期長、資金回收速度慢；用戶增多時(shí)，管理人員和操作人員也要相應(yīng)增多，導(dǎo)致管理費(fèi)用過高；抄表工作難以適應(yīng)企業(yè)管理信息化的要求；單一電價(jià)模式難以實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。這就是我們需要實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化的關(guān)鍵因素。

(2)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表；遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表在人工抄表的基礎(chǔ)上有了一次質(zhì)的飛躍，其特點(diǎn)是:遠(yuǎn)方抄表；故障及告警；企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)管理；分時(shí)電價(jià)，這都是我們現(xiàn)代的技術(shù)調(diào)價(jià)下的要求。國內(nèi)受技術(shù)水平的限制，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)起步較晚。這幾年隨著國家康居工程的推廣和智能化小區(qū)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種不同的自動(dòng)抄表方式。主要有:利用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(global system formobile communication，GSM)短消息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)抄表方式；基于modem、電話網(wǎng)和單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)；利用電力線的載波和擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程抄表以及磁卡收費(fèi)方式等。當(dāng)前自動(dòng)抄表技術(shù)的不足之處在于:無法完全滿足智能電網(wǎng)的用電技術(shù)對智能雙向表計(jì)的需求；智能家居內(nèi)無法接入戶內(nèi)網(wǎng)及實(shí)現(xiàn)對智能家電的監(jiān)控；無法實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)技術(shù)的需求側(cè)響應(yīng)需要；無法實(shí)現(xiàn)主站端對用戶遠(yuǎn)程負(fù)荷的控制。

1.2 智能雙向表計(jì)及其功能

智能用電技術(shù)中最基礎(chǔ)的產(chǎn)品就是智能雙向表計(jì)。智能雙向表計(jì)作為用戶自動(dòng)化智能終端，是指具有開放式雙向通信功能的智能電表，它是一種可編程的電表，其基本功能除用于記錄電能量外，還可以實(shí)現(xiàn)以下功能:

(1)能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔來測量和儲(chǔ)存多種計(jì)量值(如電能量、有功功率、無功功率、電壓等)。(2)能夠接入智能用電信息管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)與信息的交換。(3)具有雙向通信功能，能夠支持電表的即時(shí)讀取(可隨時(shí)讀取和驗(yàn)證用戶的用電信息)、遠(yuǎn)程接通和開斷、裝置干擾和竊電檢測、電壓越界檢測，也支持分時(shí)電價(jià)或?qū)崟r(shí)電價(jià)和需求側(cè)管理。(4)在檢測到失去供電時(shí)，電表能發(fā)回?cái)嚯妶?bào)警信息(一般利用內(nèi)置電容器的蓄電來實(shí)現(xiàn))，這給故障檢測和響應(yīng)提供了很大的方便。(5)能夠作為電力公司與用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的網(wǎng)關(guān)，使用戶可以實(shí)時(shí)地查看其用電信息和從電力公司接收電價(jià)信號。當(dāng)系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)或需求側(cè)響應(yīng)并得到用戶許可時(shí)，電表可以中繼電力公司對用戶戶內(nèi)電器的負(fù)荷控制命令。

2 智能電器及插座技術(shù)

智能電器及插座技術(shù)作為智能用電技術(shù)的一個(gè)子集，具備智能電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)友好與雙向互動(dòng)的特性，實(shí)現(xiàn)服務(wù)、信息和系統(tǒng)資源的高度共享，為用戶提供一種更加安全、舒適、方便的智能化、信息化的生活空間。智能電器與智能插座能夠通過無線通信技術(shù)，與智能用電終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提供相關(guān)用電數(shù)據(jù)信息，并執(zhí)行來自智能用電終端的指令以控制和調(diào)整用電設(shè)備的運(yùn)行。

2.1 智能電器技術(shù)

智能電器是相對于傳統(tǒng)家用電器而言的，它的出現(xiàn)與發(fā)展是與智能用電技術(shù)的發(fā)展步伐息息相關(guān)的。智能電器技術(shù)集信息技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，旨在為用戶提供更為有效、便捷、舒適的家居生活，同時(shí)還能夠與智能用電終端實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，優(yōu)化家居生活的電源管理。智能家用電器具備如下功能:

(1)接受電力企業(yè)或者智能用電終端多種方式的智能化遠(yuǎn)程控制；(2)具備家電設(shè)備高效的節(jié)能技術(shù)，并可實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的高度信息化；(3)能夠?qū)崟r(shí)顯示、分析電器設(shè)備用電信息，通過與電力企業(yè)的信息交互，獲取分時(shí)電價(jià)的信息，從而實(shí)現(xiàn)智能化用電管理。

2.2 智能插座技術(shù)

在我國節(jié)能減排的大趨勢下，家用電器設(shè)備的待機(jī)能耗已經(jīng)成為一個(gè)不可忽視的問題。據(jù)中國節(jié)能認(rèn)證中心調(diào)查，我國城市家庭的平均待機(jī)能耗相當(dāng)于每個(gè)家庭每天晝夜都在亮著一盞15～30W的長明燈。智能插座技術(shù)的出現(xiàn)，可以在不對家居設(shè)備做太大技術(shù)變革的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化控制，以順應(yīng)智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的需要，更好地建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)。它能夠通過設(shè)定不同的家庭情景模式，使燈光自動(dòng)變明變暗，空氣調(diào)節(jié)器、電視機(jī)能夠自動(dòng)關(guān)閉和打開，家中所有電器設(shè)備的電源開、合都能夠得到智能化控制。

通常，智能插座在普通插座的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能電網(wǎng)用電技術(shù)的發(fā)展需要，整合信息、通信、網(wǎng)絡(luò)、電子等技術(shù)后，增加了以下功能。

(1)智能插座電源的電壓、電流、頻率及工作環(huán)境溫度的監(jiān)測和顯示；(2)智能工作狀態(tài)與普通工作狀態(tài)的功能切換；(3)智能實(shí)現(xiàn)數(shù)字功率的分配與負(fù)載準(zhǔn)入；(4)智能實(shí)現(xiàn)過流、過壓報(bào)警保護(hù)；(5)智能實(shí)現(xiàn)家庭信息的采集及監(jiān)控；(6)具備網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能。

智能插座裝置常常由電源系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)5部分組成。智能插座技術(shù)的常見控制方式:無線電波方式；紅外線方式；聲控方式等。其中，聲控是最簡單的方式，其次是紅外線方式，均較無線電方式簡單且制造成本低，這是其優(yōu)勢，但在功能和性能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無線電遙控方式。

3 智能用電信息管理系統(tǒng)技術(shù)

智能用電信息管理系統(tǒng)是一個(gè)能夠獲取、處理、存儲(chǔ)和分析測量與計(jì)量值的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，并具備與其他信息系統(tǒng)進(jìn)行交互使用的功能。一般可分為智能用電管理主站系統(tǒng)及智能用電管理子站系統(tǒng)，它們之間通過集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。

3.1 智能用電管理主站系統(tǒng)

通過收集、儲(chǔ)存并智能分析來自電網(wǎng)末端用戶的實(shí)時(shí)用電信息，實(shí)現(xiàn)與各類電力用戶的有效互動(dòng)，為智能電網(wǎng)營銷系統(tǒng)的分時(shí)與階梯電價(jià)、全面預(yù)付費(fèi)等靈活服務(wù)策略的實(shí)施提供技術(shù)基礎(chǔ)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測和平峰填谷的調(diào)節(jié)功能。一般置放于區(qū)級電力公司的調(diào)度中心內(nèi)，負(fù)責(zé)對整個(gè)區(qū)域進(jìn)行用電信息管理。

3.2 智能用電管理子站系統(tǒng)

監(jiān)視與瀏覽轄區(qū)實(shí)時(shí)用電信息，完成轄區(qū)日常業(yè)務(wù)的處理，包括收費(fèi)、設(shè)備維護(hù)、電力公司政策執(zhí)行、用戶的投訴或需求響應(yīng)等。一般置放于小區(qū)管理中心或者轄區(qū)所屬的變電所內(nèi)，負(fù)責(zé)對單個(gè)或多個(gè)小區(qū)進(jìn)行用電信息管理。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)是對電網(wǎng)未來發(fā)展的一種愿景。智能用電技術(shù)作為智能電網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)重要子集，承擔(dān)著用戶與電網(wǎng)企業(yè)雙向互動(dòng)、改善用電水平、實(shí)現(xiàn)資源最大利用等重要作用。我國在這方面的技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，智能用電面臨著許多新的要求:廣泛應(yīng)用的分布式能源；快速發(fā)展的電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能技術(shù)；日益提高的用戶側(cè)用電需求等。我們同多多年的研究選擇了這樣一個(gè)主題，選取了智能用電技術(shù)中具有典型性的智能雙向表計(jì)技術(shù)、智能電器及插座技術(shù)、智能用電終端技術(shù)、智能用電信息管理系統(tǒng)技術(shù)及互動(dòng)式用電技術(shù)五大部分為主體，對智能用電技術(shù)進(jìn)行了全面的總結(jié)與闡述。

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)知識讀本[M].北京:中國電力出版社,2011.

[2]何光宇.智能電網(wǎng)基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,2012.