李江浩,曹敏,張建偉,田沛

(1.云南電網(wǎng)公司研究生工作站,昆明 650217；2.云南電網(wǎng)公司電力科學研究院,昆明 650217；3.華北電力大學,河北 保定 071003)

智能用電終端的設計

李江浩1,3,曹敏2,張建偉2,田沛3

(1.云南電網(wǎng)公司研究生工作站,昆明 650217；2.云南電網(wǎng)公司電力科學研究院,昆明 650217；3.華北電力大學,河北 保定 071003)

提出了一種能夠與智能計量主站系統(tǒng)、本地信息管理終端雙向互動的智能用電終端。智能計量主站系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理、分析、管理,用戶智能用電終端用于顯示本地信息管理終端的信息,并且能和智能計量主站系統(tǒng)進行雙向互動。介紹了靈活智能用電終端的功能,以及該終端的軟、硬件結構原理及具體實現(xiàn)。

智能計量主站系統(tǒng)；本地信息管理終端；智能用電終端

0 前言

電能的生產(chǎn)、變換、輸送、分配和消費實際上是同時進行的,這就構成了電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電、輸電、配電和用電五大環(huán)節(jié)[1],供電可靠性的要求不斷提高,用戶服務的需求更加多樣,電網(wǎng)運營面臨著嚴峻挑戰(zhàn)[2]。為提高供電服務質(zhì)量,提出的智能用電終端可以顯示用電信息,也可以和電網(wǎng)之間進行雙向互動。

本文涉及到的智能計量系統(tǒng)主要是由用戶智能電能表、智能用電終端、本地信息管理終端和智能計量主站系統(tǒng)四部分組成。工作過程為：本地信息管理終端抄取用戶智能電能表電量數(shù)據(jù)并儲存,并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到智能計量主站系統(tǒng)和智能用電終端。主站系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理、分析、管理,智能用電終端顯示本地信息管理終端的信息,并且能和智能計量主站系統(tǒng)進行雙向互動。

1 智能用電終端功能設計

目前用戶與電網(wǎng)之間的信息互動較為困難,還不能實現(xiàn)電力用戶向電網(wǎng)上報故障報修、舉報、意見反饋等功能,電網(wǎng)也不能向用戶發(fā)布電價信息、用電建議等。智能用電終端可以通過平板電腦向用戶提供家庭用電信息,如圖1所示。

圖1 智能用電終端功能結構圖

展示層即智能用電終端,展示層使用平板電腦等移動硬件作為載體,向用戶展示用電信息,并提供與上層的雙向交互服務。展示層與抄表終端各有一個本地數(shù)據(jù)庫,其中展示層的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容來自抄表終端數(shù)據(jù)庫。展示層通過電力線載波無線WiFi與終端建立UDP連接,向終端發(fā)送請求報文,解析終端發(fā)送的數(shù)據(jù)報文并存入本地數(shù)據(jù)庫。用戶在展示層查看用電信息、與主站交互內(nèi)容。抄表終端通過有線電力載波線路連接至電力載波無線WiFi,通過UDP連接于展示層進行交互。終端抄收的用電數(shù)據(jù),以及主站下發(fā)的交互數(shù)據(jù),在存入本地數(shù)據(jù)庫的同時也會通過UDP連接推送至展示層。終端接收展示層發(fā)送的數(shù)據(jù)報文后會進行解析,若為主站交互信息則向主站上送,若為請求用電信息等則從本地數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù),通過響應報文發(fā)送至展示層。

2 智能用電終端硬件系統(tǒng)設計

智能用電終端是基于android的移動展示終端具有接收主站信息通知、公告、用電建議等功能,主要通過平板電腦與ARM主控終端進行交互,進而實現(xiàn)與智能計量主站系統(tǒng)交互,如圖2所示：

圖2 智能用電終端硬件系統(tǒng)

智能用電終端通過低壓電力線寬帶載波和本地信息管理終端進行通信,低壓電力線寬帶載波包括電力貓和網(wǎng)橋,智能用電終端通過電力網(wǎng)進行無線連接進而通過網(wǎng)橋與本地信息管理終端進行數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)通信。如圖3所示。

寬帶載波技術即利用H-PLC電力線專網(wǎng)采用TCP/IP標準協(xié)議,將遠方監(jiān)控單元所采集的各種信息上傳至控制中心。它以電力線本身作為通信媒介,所有供電點的電氣連接確保了通信連接,數(shù)據(jù)信息在電力線路上傳輸,從而便于維護管理。實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡和配電網(wǎng)絡物理上的統(tǒng)一,信息平臺確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽?保證了重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。低壓電力線寬帶載波的寬帶一般在2～30 MHz之間,通信的速率通常在1 Mbit/s以上,占用頻帶較寬,具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、數(shù)據(jù)容量大、雙向傳輸?shù)葍?yōu)點[3]。

圖3 智能用電終端—本地信息管理終端通信圖

本地信息管理終端功能分為設備檔案管理、規(guī)約管理、數(shù)據(jù)采集管理、自定義信道管理、遠程升級管理,通過這些功能模塊為用戶系統(tǒng)與電網(wǎng)系統(tǒng)提供信息交互的通道,同時為電網(wǎng)實現(xiàn)集抄功能,為用戶實時提供用電信息[4]。本地信息管理終端通過GPRS與主站進行通信,本地信息管理終端本身具有GPRS的功能。各種電量數(shù)據(jù)及交互數(shù)據(jù)通過GPRS的方式上傳給主站,主站通過GPRS將數(shù)據(jù)信息下發(fā)給本地信息管理終端。

3 智能用電終端軟件系統(tǒng)設計

智能用電終端主要是與本地信息管理終端進行信息交互,通過本地數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)展示在頁面上。其互動功能體現(xiàn)在電網(wǎng)可以通過智能計量主站系統(tǒng)向用戶發(fā)布通知、公告,而用戶通過智能用電終端向電網(wǎng)智能計量主站發(fā)送報修、意見的信息,電網(wǎng)智能計量主站系統(tǒng)再定向?qū)@些電力用戶進行反饋[5]。同時智能計量主站系統(tǒng)還可以發(fā)布天氣信息、用電建議、當前電價等。根據(jù)國家的階梯電價情況,計算出當前用戶的實時電價,并能根據(jù)用戶的實時用電情況,給出相應的用電建議。

以下是智能用電終端與智能計量主站系統(tǒng)的的信息交互圖。如圖4所示：

圖4 信息交互圖

4 結束語

本文介紹了一種基于智能計量系統(tǒng)的智能用電終端的功能設計、硬件設計以及軟件設計情況。電力用戶通過智能用電終端不僅能及時查詢用電信息,還可以向智能計量主站系統(tǒng)發(fā)送報修、意見等信息,電網(wǎng)主站系統(tǒng)再定向?qū)@些用戶進行反饋,實現(xiàn)了與智能計量主站系統(tǒng)雙向互動。

[1] 熊信銀,張步涵.電氣工程基礎 [M].華中科技大學出版社,2005.

[2] 肖勇.電能計量自動化技術 [M].北京：清華大學出版社,2011.

[3] 李曉燕,李紅信,傅濤.寬帶電力線通信的現(xiàn)狀和展望[J].甘肅科技,2012.

[4] 聶波.智能小區(qū)低壓電力線載波集中抄表系統(tǒng) [J].微計算機信息,2003(11)：102-103,59.

[5] 劉濤,王洋.一種基于ARM和GPRS的遠程抄表集中器的設計 [J].機械管理開發(fā),2011,10(5)：24-26.

曹敏,男,高級工程師,云南電網(wǎng)公司電力科學研究院,研究方向為電能計量、電網(wǎng)信息化。

張建偉,男,工程師,云南電網(wǎng)公司電力科學研究院,研究方向為電能計量、智能計量。

Design of Intelligent Electrical Terminal Based on Advanced Metering Infrastructure

LI Jianghao1,3,CAO Min2,ZHANG Jianwei2,TIAN Pei3
(1.Graduate Workstation of Yunnan Power Grid Corporation,Kunming 650217,China；2.Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217,China；3.North China Electrical Power University,Baoding,Hebei 071003,China)

in this paper,a flexible interactive intelligent electrical terminal is presented.The terminal can interact flexible with advanced metering master station and local information management terminal.The advanced metering master station can make the processing,analysis,management of the collected data,the intelligent electrical terminal can show the information of the local information management terminal,and can interact flexible with the advanced metering master station.This paper describes in detail the function,software and hardware principle and the realization of the flexible interactive intelligent electrical terminal.

advanced metering master station；local information management terminal；intelligent electrical terminal

TM76

B

1006-7345(2015)01-0073-02

2014-08-18

李江浩 (1989),男,碩士研究生,云南電網(wǎng)公司研究生工作站,研究方向為電能計量、智能計量、智能控制 (e-mail) 807314181＠qq.com。