隨著智能電網(wǎng)研究的不斷深入，用電客戶與供電企業(yè)之間的交互越來(lái)越頻繁，用戶對(duì)用電自主權(quán)、選擇權(quán)和參與權(quán)的渴望越來(lái)越迫切，從而大大提高了用電信息采集系統(tǒng)對(duì)雙向互動(dòng)技術(shù)的需求。因此，基于用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)有架構(gòu)，開(kāi)展雙向互動(dòng)技術(shù)研究成為智能用電技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題。
用電信息采集系統(tǒng)雙向互動(dòng)功能是在智能電網(wǎng)現(xiàn)有基礎(chǔ)上，采用開(kāi)放互聯(lián)的數(shù)據(jù)共享模式，利用信息可視化、電力需求響應(yīng)、實(shí)時(shí)能效管理等先進(jìn)技術(shù)，為供用電雙方構(gòu)建安全、可靠、開(kāi)放、多元的信息交流平臺(tái)，全面提升服務(wù)能力，降低客戶用電成本，提高電能利用效率，指導(dǎo)社會(huì)科學(xué)用電。
雙向互動(dòng)功能組成
(1)信息采集
真實(shí)可靠的信息采集是雙向互動(dòng)功能得以實(shí)現(xiàn)的基本保證和重要前提，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算處理等，全面覆蓋供用電雙方所有運(yùn)行設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)。
(2)綜合監(jiān)控
為確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，雙向互動(dòng)平臺(tái)應(yīng)搭載全面完善的綜合監(jiān)控功能，主要包括控制操作、可視化展示、時(shí)間信息處理、報(bào)警處理等，通過(guò)與電力客戶及時(shí)準(zhǔn)確的互動(dòng)交流，最大程度降低安全隱患，為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
(3)能效分析
科學(xué)合理的能效分析不僅有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排查能耗異常事件，還能夠?yàn)殡娏蛻艄?jié)能減排、降低用電成本提供科學(xué)指導(dǎo)，其功能組成主要包括電力設(shè)備能耗數(shù)據(jù)采集、電力客戶異常能耗分析、耗電量與用電行為關(guān)系統(tǒng)計(jì)及相關(guān)建議等。此外，對(duì)擁有分布式電源、電動(dòng)汽車等供用電裝置的電力客戶，還應(yīng)對(duì)其相關(guān)設(shè)備能效情況進(jìn)行單獨(dú)測(cè)評(píng)，并根據(jù)其所在區(qū)域能耗實(shí)際情況，進(jìn)一步規(guī)范其用電行為。
(4)信息發(fā)布
通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)雙向互動(dòng)平臺(tái)以各種可視化方式向電力客戶生動(dòng)形象的展示相關(guān)用電信息，不僅可以實(shí)現(xiàn)用電情況的實(shí)時(shí)查詢，還能夠進(jìn)一步提高相關(guān)數(shù)據(jù)的通俗易懂性，改善電力客戶用電體驗(yàn)。具體發(fā)布方式可包括手機(jī)APP軟件推送提醒、智能用電終端視頻交流、在線信息存儲(chǔ)等。
(5)安全認(rèn)證
隨著用電信息采集系統(tǒng)的日漸復(fù)雜，信息安全問(wèn)題變得越來(lái)越重要，它不僅威脅到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且影響著電力系統(tǒng)信息化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。安全認(rèn)證作為信息安全的重要保障，應(yīng)主要從系統(tǒng)主站防護(hù)、采集信道防護(hù)、采集設(shè)備防護(hù)、用戶用電安全、安全管理等幾個(gè)層面進(jìn)行建設(shè)。
(6)設(shè)備控制
雙向互動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)可進(jìn)一步拓寬電力客戶對(duì)用電設(shè)備的控制方式，用戶可通過(guò)智能用電終端、互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程通信以及手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能用電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。
(7)用電策略
電網(wǎng)公司應(yīng)為電力客戶建立個(gè)人用電檔案，統(tǒng)計(jì)分析其日常用電數(shù)據(jù)，繪制用電負(fù)荷曲線，并根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況及相關(guān)時(shí)效性政策，為其制定科學(xué)合理的用電策略，利用手機(jī)客戶端、智能用電終端、線上個(gè)人賬戶等雙向互動(dòng)平臺(tái)，下發(fā)到用戶手中。
雙向互動(dòng)需求模型
(1)專變用戶雙向互動(dòng)需求模型
專變用戶的用電負(fù)荷具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、負(fù)荷量大、負(fù)荷成分多樣且大都為對(duì)用電可靠性要求較高的一二級(jí)負(fù)荷等特點(diǎn)。其用電訴求主要集中在供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面，且對(duì)電力需求側(cè)管理的雙向互動(dòng)具有很好的實(shí)施基礎(chǔ);對(duì)于新能源接入、用電管理和分析等智能用電理念，具有資金、地域等固有的一些優(yōu)勢(shì)。專變用戶雙向互動(dòng)需求模型包括電量統(tǒng)計(jì)和分析、用電監(jiān)測(cè)及信息共享、用電服務(wù)指導(dǎo)、與其連接的大電網(wǎng)運(yùn)行情況以及用電相關(guān)的時(shí)效性政策信息發(fā)布。
(2)一般工商業(yè)用戶雙向互動(dòng)需求模型
一般工商業(yè)用戶的用電負(fù)荷具有時(shí)間規(guī)律性強(qiáng)、負(fù)荷成分較為單一、負(fù)荷量穩(wěn)定且數(shù)額較大等特點(diǎn)。其用電訴求主要集中在供電經(jīng)濟(jì)性、安全性以及可靠性方面，且對(duì)需求側(cè)響應(yīng)、實(shí)時(shí)電價(jià)、階梯電價(jià)的雙向互動(dòng)具有較好的實(shí)施基礎(chǔ);對(duì)節(jié)能補(bǔ)貼、降低費(fèi)用等政策比較靈敏，便于實(shí)施相關(guān)政策傾斜;對(duì)大型蓄冷蓄熱改造工程和移動(dòng)客戶端的控制接入等具有一些固有優(yōu)勢(shì)。一般工商業(yè)用戶的雙向互動(dòng)需求模型包括電量統(tǒng)計(jì)和分析、用電監(jiān)測(cè)及信息共享、遠(yuǎn)程用電指導(dǎo)、節(jié)能減排等。
(3)居民用戶雙向互動(dòng)需求模型
居民用戶的用電負(fù)荷具有持續(xù)時(shí)間短、負(fù)荷量小、負(fù)荷組成簡(jiǎn)單且易受氣候季節(jié)變化影響、用電時(shí)間集中、負(fù)荷曲線波動(dòng)較大等特點(diǎn)。其用電訴求主要集中在供電可靠性、用電安全性及經(jīng)濟(jì)性、購(gòu)電便攜性等方面，對(duì)智能小區(qū)、智能樓宇、智能家居等新型用電模式具有很好的實(shí)施基礎(chǔ);對(duì)科學(xué)用電指導(dǎo)、家庭能效管理等雙向互動(dòng)理念具有較為迫切的需求。居民用戶的雙向互動(dòng)需求模型包括電量統(tǒng)計(jì)和分析、用電監(jiān)測(cè)及信息共享、智能用電相關(guān)服務(wù)、系統(tǒng)維護(hù)及故障處理等。
支撐雙向互動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
(1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)作為大數(shù)據(jù)時(shí)代通信領(lǐng)域必不可少的核心技術(shù)，是智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。為實(shí)現(xiàn)海量互動(dòng)數(shù)據(jù)在采集系統(tǒng)主站的安全高效存儲(chǔ)，雙向互動(dòng)功能采用云存儲(chǔ)設(shè)計(jì)思想，以用戶為單位，利用MongoDB存儲(chǔ)每個(gè)用戶數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息，Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HDFS)存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同類型非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)。
(2)數(shù)據(jù)檢索技術(shù)
為確保供用電雙方更加方便快捷的溝通交流，雙向互動(dòng)功能采用覆蓋面廣、反應(yīng)迅速、易于操作的智能搜索引擎，根據(jù)不同電力客戶用電特性及用電訴求，利用數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征信息提取、文本自動(dòng)分詞、專題分詞等技術(shù)，通過(guò)對(duì)信息搜集、信息索引、信息檢索及用戶接口等基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)充，得到一種更加科學(xué)合理的用電信息采集系統(tǒng)檢索技術(shù)，有效提升采集系統(tǒng)主站運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)互動(dòng)信息資源的實(shí)時(shí)精確定位。
(3)雙向互動(dòng)信息模型
雙向互動(dòng)功能涵蓋智能用電的諸多方面，目前還沒(méi)有一種信息模型標(biāo)準(zhǔn)可以滿足互動(dòng)功能的所有需求。SEP2.0是應(yīng)用于電網(wǎng)用戶側(cè)的一種安全性高、應(yīng)用面廣、兼容性強(qiáng)的智能能源通信協(xié)議規(guī)范，可實(shí)現(xiàn)能源服務(wù)接口、負(fù)荷控制設(shè)備、電動(dòng)汽車等多種設(shè)備間的信息交互;CIM是國(guó)際電工委員會(huì)基于IEC61970/61968系列標(biāo)準(zhǔn)制定的電力系統(tǒng)通用信息模型，主要服務(wù)于電網(wǎng)發(fā)電側(cè)和輸電側(cè)的能量管理系統(tǒng)，全面覆蓋電力企業(yè)運(yùn)行過(guò)程中涉及到的所有主要對(duì)象，可為異構(gòu)系統(tǒng)間的信息交互共享提供可靠的公共語(yǔ)義基礎(chǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各個(gè)信息子系統(tǒng)的“無(wú)縫連接”。本文充分利用SEP2.0和CIM技術(shù)的自身優(yōu)點(diǎn)，將SEP2.0規(guī)范中適用于終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸部分的內(nèi)容應(yīng)用到雙向互動(dòng)功能采集、控制模型設(shè)計(jì)中，而將CIM技術(shù)中適用于應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容融合到系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理分析研究中，搭建適用于用電信息采集系統(tǒng)的信息模型，實(shí)現(xiàn)信息模型的全范圍覆蓋。
(4)通信技術(shù)
雙向互動(dòng)功能的推廣應(yīng)用帶來(lái)了用電信息的爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)智能通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、帶寬、可靠性、安全性等方面均提出更高要求，現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)已無(wú)法滿足其相關(guān)需求。為解決這一問(wèn)題，帶有雙向互動(dòng)功能的用電信息采集系統(tǒng)本地通信信道采用寬帶載波通信和微功率無(wú)線通信相結(jié)合的雙模技術(shù)，即寬帶載波技術(shù)與微功率無(wú)線技術(shù)互相融合組建網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)計(jì)算雙通道信噪比高低，自適應(yīng)選擇通信方式，進(jìn)一步增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可靠性。遠(yuǎn)程通信信道則采用基于LTE的230MHz無(wú)線專網(wǎng)通信技術(shù)，在電力系統(tǒng)已獲得授權(quán)的230MHz專用頻段上傳輸數(shù)據(jù)，有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率和接入容量，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)拓展能力。
(5)信息安全防護(hù)技術(shù)
雙向互動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)需要海量交互數(shù)據(jù)的支撐，為確保用電信息采集系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，要根據(jù)采集系統(tǒng)各環(huán)節(jié)自身特點(diǎn)，建立全面高效的安全防護(hù)體系。主站層的安全防護(hù)主要包括系統(tǒng)安全(操作系統(tǒng)加固、漏洞掃描)、訪問(wèn)控制(身份認(rèn)證管理、安全審計(jì))、網(wǎng)絡(luò)安全(入侵檢測(cè)、病毒防護(hù))、數(shù)據(jù)安全(雙機(jī)備份、數(shù)據(jù)備份)等技術(shù)。通信信道的安全威脅主要來(lái)自無(wú)線公網(wǎng)，對(duì)于通過(guò)無(wú)線公網(wǎng)接入的互動(dòng)終端，應(yīng)采用專線APN傳輸方式，并在系統(tǒng)主站與終端間建立GRE加密隧道，確保互動(dòng)數(shù)據(jù)安全可靠。智能交互終端內(nèi)嵌集成有對(duì)稱密碼算法和非對(duì)稱密碼算法的安全模塊，并在數(shù)字證書(shū)非對(duì)稱密鑰協(xié)商會(huì)話密鑰的基礎(chǔ)上，引入基于對(duì)稱密鑰的挑戰(zhàn)應(yīng)答機(jī)制，進(jìn)一步完善用電信息采集系統(tǒng)的身份認(rèn)證及加密傳輸協(xié)議，確保應(yīng)用層數(shù)據(jù)的完整性、機(jī)密性。
結(jié)語(yǔ)
用電信息采集系統(tǒng)雙向互動(dòng)技術(shù)的推廣應(yīng)用將切實(shí)改善供用電雙方的溝通交流體驗(yàn)，有效提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，進(jìn)一步優(yōu)化用戶用電方式，指導(dǎo)社會(huì)科學(xué)合理用電，為智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展提供可靠保障。
（轉(zhuǎn)載）
