基于互动感知的电力智能小区设计及应用

郑建柏，王 芳

(1.国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建 厦门 361000; 2.国网福建省电力有限公司检修分公司，福建 厦门 361000)

基于互动感知的电力智能小区设计及应用

郑建柏1，王 芳2

(1.国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建 厦门 361000; 2.国网福建省电力有限公司检修分公司，福建 厦门 361000)

概述了电力智能小区的技术现状及业务功能，提出了适应我国国情的电力智能小区系统架构和通信体系；针对智能电网条件下的智能小区建设的实际要求，设计了智能互动感知系统框架和各项功能的实现方案，最后将研究成果应用于实际，取得了良好的社会效益和经济效益。

智能电网；互动感知；智能小区；用电服务

1 电力智能小区概述

随着我国经济建设的快速发展，人民生活水平的提高，电力用户期望居住区能够低碳环保、安全舒适、便利快捷、有更高的供用电服务质量。为了满足用户对智能用电的需求，开展了实现小区智能化的技术的研究。

构建以信息化、自动化、互动化为基本技术特征的智能电网已成为世界范围内的研究热点。利用分布式清洁能源、电动汽车、配电自动化、电力光纤通信等智能电网技术成果，构建新一代智能小区，可丰富现有智能小区的技术内涵，增强其服务功能，为用户提供安全可靠、清洁环保、便捷高效的居住场所。

电力智能小区是指通过电力通信技术，构造覆盖小区的通信网络，通过小区配电自动化、用电信息采集、智能用电服务、电动汽车充电、分布式电源、需求响应、智能家居等功能的实现以及与小区公用设施的信息交互，对用户供用电设备、分布式电源等系统进行监测、分析和控制，实现小区供电智能可靠、服务智能互动、能效智能管理，提升服务品质，提高终端用能效率。

电力智能小区业务功能包括核心功能和拓展功能2大类。其中核心功能是指智能小区中与电能输送、使用和服务相关的功能，主要包括配电自动化、用电信息采集、用电服务、需求响应、电动汽车充电和分布式电源。拓展功能是指充分利用智能小区的信息通信资源，实现核心功能以外的延伸性功能，主要包括服务三网融合和智能家居。

2 电力智能小区设计

电力智能小区将以用户需求为导向，实现电力公司与用户的双向互动，全面提升电力公司的服务品质。为实现电力智能小区的各项功能，设计了感知互动综合服务系统。该系统作为信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的平台，是电力智能小区的指挥调度中心，负责指挥、协调、组织各部分安全稳定运行。感知互动综合服务系统具有开放性、可拓展性和多点接入的特性，各功能模块与系统主体框架进行有机结合，在今后的推广过程中可平滑接入各个新增小区，也可通过对旧小区的通信网络进行改造完成接入。

2.1 通信网络设计

电力智能小区中开展光纤入户建设，采用PFTTH的组网方式，以太网无源光网络(EPON)作为网络传输技术方案，兼具以太网和PON的优点。该网络具有一点对多点的结构特点，在扩容时只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可，能充分保证投资效益。在建设过程中采用具有电力特色的光纤复合电缆，随着电力线路的敷设将光纤同步建设到位。电力智能小区内的光纤通信网络可实现电动汽车充电信息、配电自动化信息、智能电表用电信息的自动采集，对用户提供宽带上网、电话及有线电视等功能。

2.2 用电信息采集建设

电力智能小区中所有用户均安装智能电表，选择的是远程费控载波表，智能电表与集中器通过电力线载波进行通信，通信频率是421 kHz。集中器安装在小区配电站房中，与主站采用光纤通信方式，集中器与主站采用376.1通信规约。用电信息采集主站采用的是全省统一部署模式，服务器均部署在省电力公司，采集系统采用专网运行方式。

用电信息采集的主要内容是电能表的日冻结指针，电能表每日零点冻结指针并发送到集中器存储，集中器统一发送到用电信息采集主站。采集主站通过数据中心将采集数据发送给SG186营销系统，每个月到用户的抄表日需要结算时则使用采集数据进行电费结算。SG186营销系统通过接口将采集数据发送给智能互动感知平台，用户在平台上可以查询每日的用电情况。

2.3 智能家居整体设计

智能家居系统建设主要是通过智能网关、智能插座与传统的智能家居系统进行融合，在家居电器控制、灯光控制、场景控制、家庭安防等传统功能基础上实现家庭用电信息采集和能耗分析功能。

为了满足系统后续的规模化推广的需求，智能小区智能家居系统与前段设备厂家系统后端采用API接口调用和中间数据库交互的方式实现融合。因此这种方式可灵活选择不同厂家的智能家居设备接入，可满足用户不同的个性化需求。

2.4 低压配电自动化

电力智能小区低压配电自动化系统主要是对0.4 kV低压配电系统中断路器的开关和报警触点信号进行采集，并在感知互动综合服务系统上通过图形显示的方式实现小区低压配电自动化故障定位功能。该功能服务于物业和电力公司，双方均可根据现场情况配合电力公司进行故障排查，同时该数据还将快速上报至95598，以缩短故障判断时间。

小区在低压馈出和动力回路中的所有断路器上均增加开关分、合辅助接点和故障脱扣辅助接点，通过四芯屏蔽双绞线连接至智能采集监控装置S7200L上，完成对低压回路的开关和报警状态的采集。其中四芯屏蔽双绞线的布线将结合光纤入户工程统一进行施工，S7200L放置在2个配电房内，通过光纤直接将数据上传至系统后台数据库。

2.5 电动汽车充电设施

在小区地上停车场建设交流充电桩供小区居民停车进行充电。交流充电桩主要是落地式的充电桩电源就近由低压馈出电缆提供，相近充电桩电源进线采用电缆并接方式。每台充电桩的配线包括电源线和通讯线2类。其中电源线采用2×10+1×6电缆(对应于标准单相5 kW充电桩)；通讯线包括1对RS485通讯线和1对CAN通讯线。RS485通讯线用于将临近的充电桩用电信息上送至用电信息系统，信息汇集后再通过光纤接入的方式上传至用电信息采集系统主站。

智能感知互动平台通过与统一的电动汽车服务系统进行交互，为用户实现充电桩状态、预约、计费、计量信息的查询与互动。

2.6 太阳能光伏发电接入

分布式太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池组件、防雷汇流箱、光伏控制器、防雷电气控制箱、逆变器等设备组成。该系统为小区地下车库照明、草坪灯、景观灯等公共设施供电。通过感知互动综合服务系统实现对分布式太阳能光伏发电系统的管理、数据分析及状态监测。

2.7 商业运营及增值服务

电力智能小区增值服务系统的主要目标是实现三网融合和电力服务方式的转变。首先由电力系统投资建设光纤入户的各项基础设施，通过光纤直接入户ONU接入的方式，用户可方便地接入电力光纤网络。同时通过资源置换的方式，将电力光纤网络租用给电信运营商，在智能小区的配电站房实现光纤到户的专用通道与电信运营商的城域网对接，为用户提供互联网宽带的接入服务。在此基础之上作为全业务的电信运营商通过各种营销政策和业务打包，为用户提供宽带网络服务。

2.8 智能互动感知平台设计

智能互动感知平台通过与各类电力信息平台(95598管理系统、SG186营销系统、电动汽车充/换电服务系统、GPMS系统、用电信息采集系统)整合，形成感知互动综合服务系统，通过系统将海量信息进行重新整合与打包，为用户提供丰富的互动用电服务。同时该系统以增值服务子系统为通道，整合社会第三方服务供应商，通过平台增值应用软件的使用，以平台为主体实现电力流、信息流、服务流的三流合一，凸显平台作为信息总线的作用，支撑智能电网信息化建设。

智能互动感知服务平台在用电信息采集的核心功能中，利用先进的互联网、无线自组网、数字集群无线通讯等技术，可对用户信息进行分布式采集，适用于包括住宅小区、工业园区、高层楼宇等各类客户群体。同时在系统的访问和接入端采用瘦客户端形式，可通过包括手机、平板电脑、PC等各类终端进行接入，并且通过与移动运营商的合作，将用户绑定在平台中，与客户进行深度互动，完成即时的需求侧响应服务。

3 电力智能小区的实施

按照以上设计方案，某试点小区以“优质样板，中心辐射，逐步拓展”为选定原则选定，小区内共482户，大多属于高端用户，对高品质的生活有较高的追求。

在该电力智能小区的试点建设中，构建了智能互动感知服务平台，建设完成感知互动综合服务系统，在小区内部建设基于电力复合电缆的光纤入户工程，实现所有用户的光纤入户。对小区内所有动力箱全部安装采集装置，实现对动力箱供电的实时监控。用户可通过平板电脑、网络和手机进入感知互动综合服务系统，在系统中办理电力业务，实时监控家中各种电力设备，掌握小区内动力箱、太阳能发电和电动汽车充电桩的供电情况。此外，在系统中部署了各项增值服务，用户可以进行网上订餐、购物以及其他与民生相关的各项内容的查询。该智能小区提高了用户的生活品质，加强了用户与电力企业的双向互动。

为了集中展示此次试点实施的成果，在小区内选取了一户进行样板房建设。样板房作为一个全方位、多角度的综合展示平台，让用户对智能小区有切身的体验，引导用户树立起高效、节能的智能用电观念。

4 结束语

目前电力智能小区建设过程中还存在信息集成度不够，用户自主响应能力不足，设备及运维成本偏高等缺点。在今后的工作中将进一步优化设计、提升性能，探索电力智能小区建设运营模式。

2014-03-28。

郑建柏(1981-)，男，工程师，主要从事智能电表信息采集及处理工作，email：wangfang39@126.com。

王 芳(1981-)，女，工程师，主要从事电力安全监察及电力生产应急工作。