用电信息采集系统双向互动功能设计及关键技术

林燕

摘  要：随着国家经济和科技的发展，智能电网的研究和建设也逐渐深入，现今供电企业和用电客户之间的交流互动愈加频繁，这要求我们不断深化用电信息采集系统中双向互动功能的改革。智能电网的全面发展需要健全用电信息采集系统，用电信息采集系统作为电力客户和供电企业之间的纽带，它的双向互动功能对供用电双方具有重要影响。文章主要分析了当今用电信息采集系统的发展现状，以及其双向互动功能的组成和支撑其发展的关键技术。

关键词：用电信息;双向互动;智能电网;功能设计;关键技术

中图分类号：TM73     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）26-0061-02

1  概  述

随着国家能源和技术的发展，当下社会各阶层对电能的依赖逐渐增强，目前国家正积极利用现代信息技术全面发展智能电网，从2011年开始，中国的智能电网已跨入全面建设的阶段，智能电网的互动功能和服务体系也将逐步形成完善，与之相关的关键技术也将获得广泛的应用。用电信息采集系统是建设智能电网的重要部分，是综合计算机技术、数字通信技术和多种电力技术为一体的实时性和综合性的应用平台。

其中，双向互动功能是在用电信息采集系统的基础上，利用实时能效管理技术和信息可视化等先进技术，采用开放性的、互联性的数据共享模式，从而为供电企业和用电客户搭建安全可靠、多元开放的信息平台，双向互动功能应用在用电信息采集系统中，能够有效地提高电能的利用效率。智能电网的全面建设将实现国家电网的智能化和信息化，优化能源结构，提高传输电力的安全性和可靠性。为实现智能电网的建设，国家正全力推进用电信息采集系统的发展，开展双向互动功能，并发挥其核心技术的作用，将是智能电网建设的重要课题。

2  当下用电信息采集系统的发展现状

对于用电信息采集系统的双向互动的功能研究，相对于国外发达国家，中国的起步较晚。许多国家在建设智能电网和多样化服务等方面都进行了大量的工作研究，为了使电网运行效率增高，提高供电的服务质量，促进供电企业和用电客户之间的和谐互动，美国于2008年在科罗拉多州的波尔德市成功建成了第一个智能的电网城，并且逐步建立起电能互联网，有效提高了供电企业与用电客户的互动能力。

与国外的发达国家相比，中国在电力客户用 电设备的自动化控制、双向高速通信实用化、供用电双方智能化沟通等方面与发达国家还有着一定的差距。所以，发展用电信息采集系统的双向互动功能是当下的重要需求，这需要综合考虑用户的需求及感受，结合相关的用电信息采集技术，设计方便、有效的用电信息采集双向互动模式，为供用电双方提 供一种全新的沟通交流通道。

3  双向互动功能组成

发展用电信息采集系统的双向互动功能，首先应该考虑供电企业和用电客户之间的需求，其次再结合现有的各种先进的技术，进而实现用电客户和电网之间全方位和深层次的双向互动。双向互动功能主要由以下几个部分组成。

3.1  综合监控和安全认证

双向互动要构建完善的综合监控功能，是为了实现用电采集系统的安全运行，这其中主要包括以下几个程序：可视化展示、控制操作、时间信息处理和报警处理等，双向互动功能能够使电力公司和用电客户及时进行交流互动，从而实现最大程度上的降低运行中的安全隐患，保证电网安全运行。安全认证，用电信息采集系统是复杂的，随之带来的问题就是信息安全，信息安全问题一方面对电力系统的稳定和安全运行有所威胁，另一方面还影响着电力系统的长远发展。安全认证是用电信息采集系统得以安全运行的重要保障，我们应该从采集信道防护、采集设备防护、系统主站防护、安全管理和用户用电安全等方面入手。

3.2  采集信息和发布信息

实现双向互动功能的重要前提和基本保证就是依靠真实而可靠的信息采集，这部分信息需要准确而全面，能够覆盖到供电企业和用电客户所有的设备和技术指标，包括了数据采集、数据存储、数据验证和计算处理等方面。发布信息，基于用电信息采集系统的双向互动平台可以向用电客户展示更加生动形象的用电信息，这种优势一方面满足了用电客户对用电情况实时查询的需求，用电客户可方便的通过手机客户端、智能用电 终端、线上个人账户等双向互动平台获取其日常用电数据，并通过对客户用电负荷曲线的分析，给与科学的用电信息指导，丰富用电客户的用电体验。

3.3  控制设备

继续增强用电客户控制用电设备的能力需要双向互动功能的进一步完善，用电客户可以通过互联网和手机等移动设备对用电设备进行实时的监测和控制。其中费控功能是重要的组成部分，所谓的智能费控技术是指用电客户先交费后用电，基于这种模式，用电信息采集系统首先会收集用电客户的用电情况，经过数据分析，计算用电客户剩余的电费，当用电客户电费将要不足时，系统会自动提示用电客户，提醒其尽快缴费，如果用电客户的电费为零时，系统会自动跳闸。采集终端、主站和智能电表是组成智能费控技术的主要系统，要充分利用智能费控技术，需要较高的通信响应能力。

4  用电信息采集系统的关键技术

4.1  通信技术

用电信息采集系统的基础就是通信技术，因此建设用电信息采集系统需要安全可靠和实时有效的通信技术作支撑，当今电网中，微功率无线、电力线载波、无线公网、光纤和无线专网230 MHz是应用于用电信息采集系统的主要通信技术。

其中电力线载波和光纤技术是双向互动实现的重要技术，这些通信技术各有优劣，首先微功率无线通信，受障碍物影响大，因此距离短，覆盖的范围小，而且严重受现场同频干扰影响。其次电力线载波通信，它的好处是不需要重新布线，因此施工方便，然而这种通信技术的稳定性和实时性较差。另一种无线公网通信的劣势是费用高，某些地区信号弱、数据采集相对困难，维护运行都不及时，特别是在紧急情况下，很容易造成信道拥堵。

此外，光纤通信的劣势是成本高，布线较为困难，而且工程量大。无线专网230 MHz通信技术的覆盖范围小，尤其受地形地貌的影响较大，数据容易被阻挡。最后还有一种接入网通信技术，它的优势是灵活组网，大量的系统接口，能够一体化接入数据、图像和语音等信息，这种通信技术是提高用电信息采集、监测和控制安全可靠的有效手段。

目前电力系统已经试点用宽带载波通信和微功率无线通信相结合的双模技术，未来会大规模应用。综上所述，我们需要对现下用电系统和通信网络进行分析，综合考虑各方面的实际情况，采用最为适合的通信技术。

4.2  安全的数据检索和分析技术

我国国家电网的涉及区域包括二十七个省市，覆盖范围内的用户数量超过三亿，由于大量的用户数，因此数据的采集量也较大，这要求我们进一步探究数据并行处理、数据批量处理和多线程处理等技术，以期实现同时处理大量数据和任务，从而使主站可靠的运行。另一方面，用电信息采集系统由于信息采集量大、覆盖范围广和安全隐患较多等问题，需要我们全面建设可靠的安全防护体系。

建立安全的防护需要从下面几个方向入手：首先，高速密码机是系统主站不可或缺的，高速密码机主要用来加密和解密主站数据的，它包括密码更新、身份认证和数据加密解密等功能。其次，要在智能电表中安装加密，这样做的目的是保证主站与采集设备、敏感信息和关键信息的传输安全，对设备内部数据进行加密和解密，可以保护数据的完整性和机密性。另外，采集终端的完善还需要接入平台的安全推广，这一应用可以实现安全接入、实时监控和防御预警等重要功能。

4.3  信息共享和融合的双向互动技术

目前我国正在积极建设智能电网，利用现有的基础设施和通信网络来构建完整、安全的系统是重要的战略任务，就当今的形势来看，用电信息采集系统的建设还居于初级阶段，有效的整合在信息共享和融合技术与其他业务系统之间还很难实现，用电信息采集系统的集成化水平低，还需要进一步完善信息共享、融合和服务功能，在用电信息采集系统的基础上，采集信息，分析数据，创新信息共享和融合的模式，针对实际情况和实际需求，完善信息共享和融合技术。

电力线载波信道和光纤信道依赖用电信息采集系统而建成，双向互动技术在此基础上发展应用，监控管理家庭用电设备，采集并分析用电信息等数据，同时在人机交互、网络化和业务融合的原则下，双向互动技术能够提供电价政策、实时用电信息和告警信息，提供数据统计图形和历史用电记录，从而更好地指导用户合理用电。另外，双向互动技术还可以搭建时效的、友好的用电交互平台，为用电客户提供更多的、更完善的增值服务信息。

5  结  语

双向互动功能是建设智能电网的重要环节，也是用电信息采集系统的重要技术，双向互动功能完善了智能用电的服务系统，实现了电力公司和用电客户之间实时地信息同步、交互响应和满足互动的需求、同时也增强电力公司综合服务能力。

建设电力公司和用电客户之间双向互动的功能系统，能够使用电客户及时地响应电力公司的需求，选择用电方式更为自主，两一方面，电力公司也能够引导用电客户更合理、更科学地用电，避免用电高峰，电网运行成本也将大大降低，这样做不仅能更加安全性和经济性地使用电能，还能有效提高社会能源利用率，进而实现电力公司和用电客户的双赢。

参考文献：

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