智能用電社區系統架構設計

時間：2024-10-30 08:56:20 系統架構師我要投稿

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智能用電社區系統架構設計

　　智能用電社區在實現雙向互動服務，滿足電動汽車、分布式電源規模化接入需求，提高終端用戶能源利用效率等方面表現出很好的效益。下面yjbys小編為大家準備了關于智能用電社區系統架構設計的文章，歡迎閱讀。

智能用電社區系統架構設計

　　1 國內外智能用電社區的發展現狀

　　1.1 國外智能用電社區的發展概述

　　隨著智能電網關鍵技術的突破，世界各國有關智能用電社區的研究與應用迅速發展。推動清潔能源的綜合利用，提高居民終端能源利用效率，促進節能減排，實現電網與居民用戶之間的良性互動，成為了世界各國發展智能用電社區的共同目標。基于上述目標，世界各國立足于本國實際，積極參與智能用電社區的研究與實踐，呈現出不同特點。

　　2008年，美國Xcel Energy公司宣布在博爾德(Boulder)建設美國首個智能用電社區，為社區內每戶家庭安裝智能電表，可直觀地了解實時電價信息，引導用戶合理安排用電時段。此外，社區內鼓勵分布式清潔能源接入，用戶可以根據實時電價信息，優先選用清潔能源發電。從2001年起，意大利ENEL公司共投資21億歐元改造、安裝智能電表，是世界上最大規模的智能電表安裝項目，為智能用電社區的前期建設打下了良好的基礎。2008年，荷蘭啟動阿姆斯特丹智能用電社區的建設工作，其中包括智能供電系統、照明路燈改造、智能電表、智能樓宇、電動汽車等17類示范工程項目。法國、比利時、德國等歐盟國家相繼開展了針對1 000戶家庭住宅的“Econ Home Project”的住宅節能示范項目。日本針對本國實際，基于家庭能效管理目標，規劃建設100個智能用電社區，開展家庭節能的相關技術研究，包括智能電表、家庭節能管理系統、清潔能源接入、電動汽車等。

　　1.2 國內智能用電社區的發展概述

　　智能用電社區建設是我國在智能用電領域的初期實踐之一。20世紀90年代，基于智能用電理念的智能社區規劃與建設逐步開展起來。2000年，建設部開展社區智能化標準的編制工作，批復了廣州匯景新城、上海怡東花園等7個社區為國家家居示范工程智能化社區。2003年，建設部發布了《居住小區智能化系統建設要點與技術導則》、《居住區智能化系統配置與技術要求》，明確了技術指導要求和相關標準。

　　自2009年以來，國家電網公司在全國各地廣泛開展智能用電社區的試點工作。目前，國家電網公司確定了在北京、天津、江蘇、浙江、吉林、福建、河南、重慶、四川、寧夏等14個省市開展智能用電社區及電力光纖到戶試點項目建設。

　　2 智能用電社區系統架構設計

　　智能用電社區采用先進通信技術，打造通信網絡社區全覆蓋，通過用電信息采集、雙向互動服務、配網自動化、電動汽車充電、分布式電源協調控制、智能家居等關鍵技術，通過智能電表對用戶供用電設備、分布式電源、公共用電設施等進行實時監測，提高終端能源利用效率，為用戶提供優質便捷服務，支持“三網融合”服務，可實現對小區安防等設備和系統進行協調控制。

　　根據國內外智能用電社區的發展現狀及相關技術分析，結合我國智能電網規劃建設實際，考慮智能電網環境下用戶側互動服務需求，歸納總結智能用電社區系統的基本邏輯架構主要分為三層，分別為通信網絡層、信息采集層和業務應用層。它們對應著多個工作子系統，分別為先進通信網絡系統、用電信息采集系統、雙向互動服務系統(平臺)、配網自動化系統、分布式電源管理系統、電動汽車充電管理系統、智能家居服務系統等。

　　①通信網絡層是智能用電社區系統架構中至關重要的環節，是聯接電網與用戶的橋梁，是各工作子系統的生命線。通信網絡層主要由電力和公用業務相關通信網絡構成，其中電力通信網絡主要負責用電信息采集、雙向互動服務、配網自動化、分布式電源、電動汽車以及儲能裝置的充放電管理，區間段覆蓋到變壓器出口至用戶側智能電表、電動汽車充電樁、分布式電源以及公共用電設施;公用業務通信網主要負責電話、有線電視、互聯網、智能家居設備的通信管理。其中電力通信網絡是專網通信形式，主要包括230 MHz無線窄帶通信、電力光纖通信以及同步碼分多址無線寬帶通信。

　　②信息采集層是對用戶用電信息進行實時采集和監控的系統，位于用戶側，通過智能電表和智能終端計量設備，結合應用社區電力光纖、電力線纜及無線等通信技術，實現傳感測量、信息實時采集、信息監測與處理、異常用電分析等功能，為其他子系統提供基礎用電信息支撐，滿足智能服務需求。同時，整合電動汽車充電、分布式電源及儲能裝置接入的信息采集與監控系統，將其統一管理，協調調度，為智能用電社區提高基礎用電信息，有效地服務居民用戶多樣化的用電需求。電動汽車充電、分布式電源及儲能裝置監控系統完成電量計量、監控管理功能，主要包括有序充電管理、分布式電源與儲能并網實時監控、運行監控，與營銷業務管理系統進行信息交互，完善用戶檔案管理。

　　③業務應用層是電網與用戶互動的有效載體，主要以雙向互動平臺為基礎，有效融合營銷業務、用電信息采集、配網自動化、95598等工作子系統的多樣化業務，提供常規用電服務、智能用電服務和社會增值服務等業務應用。智能用電子系統通過家居智能終端、95598網站等途徑給用戶提供靈活、多樣的雙向互動服務，為用戶提供信息查詢、智能控制、用電輔助決策等服務，實現智能用電的增值服務。配電自動化子系統完成社區低壓配電系統的設備監測控制、用戶故障自動報修，提高供電可靠性和停電搶修的及時性，滿足用戶高質量的用電需求。智能家居子系統通過自助用電服務終端繳納電費，通過95598網站進行信息交互，實現電力光纖到戶，支持三網融合。

　　3 智能用電社區關鍵技術應用

　　智能用電是智能電網發展的客觀要求，也是低碳智慧城市的外在表現。隨著經濟社會的快速發展，人民生活水平的日益提高，居民用戶期望居住社區能提供更低碳、節能、環保、便捷的供電服務，智能用電社區應運而生。然而，現階段的智能用電社區試點中，存在運行管理技術滯后、設備集成技術不成熟等問題，無法滿足用戶多樣化的用電需求。因此，需要從技術內涵的角度對智能用電社區的先進通信設計、互動服務技術、智能家居技術、分布式電源技術等關鍵技術進行深入研究。

　　①先進通信技術。先進通信系統是智能用電社區建設的關鍵環節，是智能用電社區的骨架。先進通信技術是為系統安全、可靠運行提供信息傳輸通道和技術保障。當前的通信技術主要存在光纖復合低壓電纜技術、電力線寬帶通信技術、基于以太網方式的無源網絡光通信技術。通過運用先進通信技術，實現了電網與用戶的雙向互動，獲取用戶側實時數據，有效引導用戶參與電網移峰填谷，提高終端用戶能源利用效率。

　　②互動服務技術。互動性是智能電網的重要特征之一。互動服務系統是電網與用戶友好交流的信息匯集地，也是構建智能用電服務體系的關鍵環節。智能用電社區雙向互動服務技術包含自助用電服務終端技術、95598互動服務技術以及智能交互終端技術。通過運用互動服務技術可以提升現有用電服務水平，開展智能化用電業務應用，為第三方開展其他社會增值服務提供有效的技術支撐。

　　③智能家居技術。在智能用電社區范圍內，智能家居技術主要包括智能家電、智能插座、智能終端技術等。通過安裝智能交互終端、智能家電、智能插座、智能手機、計算機等設備，實時采集家用電器的用電信息，針對異常用電信息，進行數據檢測與分析，并上報處理信息。通過智能交互終端連接通信網絡，運用95598網站、智能家居服務系統(平臺)完成智能家居用電信息的雙向遠程管理任務，優化居民用戶的生活方式，提升家居生活的舒適性與安全性。

　　④分布式電源技術。智能用電社區是有效接納清潔能源的載體。智能用電社區允許多種不同類型的發電與儲能系統無縫接入，實現用戶側分布式電源的即插即用，從而形成微電網模式，具有并網運行和孤島運行兩種運行方式。智能用電社區內分布式電源(微電網)的關鍵技術主要有實時通信、能量管理、電力電子、故障檢測與繼電保護等技術。智能用電社區的微電網模式可以提高供電可靠性、電能質量以及清潔能源的利用效率，還可以實現定制電力服務。

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