智能用电终端的设计

李江浩,曹敏,张建伟,田沛

(1.云南电网公司研究生工作站,昆明 650217；2.云南电网公司电力科学研究院,昆明 650217；3.华北电力大学,河北 保定 071003)

智能用电终端的设计

李江浩1,3,曹敏2,张建伟2,田沛3

(1.云南电网公司研究生工作站,昆明 650217；2.云南电网公司电力科学研究院,昆明 650217；3.华北电力大学,河北 保定 071003)

提出了一种能够与智能计量主站系统、本地信息管理终端双向互动的智能用电终端。智能计量主站系统对采集到的数据进行处理、分析、管理,用户智能用电终端用于显示本地信息管理终端的信息,并且能和智能计量主站系统进行双向互动。介绍了灵活智能用电终端的功能,以及该终端的软、硬件结构原理及具体实现。

智能计量主站系统；本地信息管理终端；智能用电终端

0 前言

电能的生产、变换、输送、分配和消费实际上是同时进行的,这就构成了电力系统的发电、变电、输电、配电和用电五大环节[1],供电可靠性的要求不断提高,用户服务的需求更加多样,电网运营面临着严峻挑战[2]。为提高供电服务质量,提出的智能用电终端可以显示用电信息,也可以和电网之间进行双向互动。

本文涉及到的智能计量系统主要是由用户智能电能表、智能用电终端、本地信息管理终端和智能计量主站系统四部分组成。工作过程为：本地信息管理终端抄取用户智能电能表电量数据并储存,并将采集到的数据发送到智能计量主站系统和智能用电终端。主站系统对采集到的数据进行处理、分析、管理,智能用电终端显示本地信息管理终端的信息,并且能和智能计量主站系统进行双向互动。

1 智能用电终端功能设计

目前用户与电网之间的信息互动较为困难,还不能实现电力用户向电网上报故障报修、举报、意见反馈等功能,电网也不能向用户发布电价信息、用电建议等。智能用电终端可以通过平板电脑向用户提供家庭用电信息,如图1所示。

图1 智能用电终端功能结构图

展示层即智能用电终端,展示层使用平板电脑等移动硬件作为载体,向用户展示用电信息,并提供与上层的双向交互服务。展示层与抄表终端各有一个本地数据库,其中展示层的数据库内容来自抄表终端数据库。展示层通过电力线载波无线WiFi与终端建立UDP连接,向终端发送请求报文,解析终端发送的数据报文并存入本地数据库。用户在展示层查看用电信息、与主站交互内容。抄表终端通过有线电力载波线路连接至电力载波无线WiFi,通过UDP连接于展示层进行交互。终端抄收的用电数据,以及主站下发的交互数据,在存入本地数据库的同时也会通过UDP连接推送至展示层。终端接收展示层发送的数据报文后会进行解析,若为主站交互信息则向主站上送,若为请求用电信息等则从本地数据库中提取数据,通过响应报文发送至展示层。

2 智能用电终端硬件系统设计

智能用电终端是基于android的移动展示终端具有接收主站信息通知、公告、用电建议等功能,主要通过平板电脑与ARM主控终端进行交互,进而实现与智能计量主站系统交互,如图2所示：

图2 智能用电终端硬件系统

智能用电终端通过低压电力线宽带载波和本地信息管理终端进行通信,低压电力线宽带载波包括电力猫和网桥,智能用电终端通过电力网进行无线连接进而通过网桥与本地信息管理终端进行数据交互实现通信。如图3所示。

宽带载波技术即利用H-PLC电力线专网采用TCP/IP标准协议,将远方监控单元所采集的各种信息上传至控制中心。它以电力线本身作为通信媒介,所有供电点的电气连接确保了通信连接,数据信息在电力线路上传输,从而便于维护管理。实现了通信网络和配电网络物理上的统一,信息平台确保数据传输的安全可靠,保证了重要数据传输的实时性。低压电力线宽带载波的宽带一般在2～30 MHz之间,通信的速率通常在1 Mbit/s以上,占用频带较宽,具有数据传输速率高、数据容量大、双向传输等优点[3]。

图3 智能用电终端—本地信息管理终端通信图

本地信息管理终端功能分为设备档案管理、规约管理、数据采集管理、自定义信道管理、远程升级管理,通过这些功能模块为用户系统与电网系统提供信息交互的通道,同时为电网实现集抄功能,为用户实时提供用电信息[4]。本地信息管理终端通过GPRS与主站进行通信,本地信息管理终端本身具有GPRS的功能。各种电量数据及交互数据通过GPRS的方式上传给主站,主站通过GPRS将数据信息下发给本地信息管理终端。

3 智能用电终端软件系统设计

智能用电终端主要是与本地信息管理终端进行信息交互,通过本地数据库把数据展示在页面上。其互动功能体现在电网可以通过智能计量主站系统向用户发布通知、公告,而用户通过智能用电终端向电网智能计量主站发送报修、意见的信息,电网智能计量主站系统再定向对这些电力用户进行反馈[5]。同时智能计量主站系统还可以发布天气信息、用电建议、当前电价等。根据国家的阶梯电价情况,计算出当前用户的实时电价,并能根据用户的实时用电情况,给出相应的用电建议。

以下是智能用电终端与智能计量主站系统的的信息交互图。如图4所示：

图4 信息交互图

4 结束语

本文介绍了一种基于智能计量系统的智能用电终端的功能设计、硬件设计以及软件设计情况。电力用户通过智能用电终端不仅能及时查询用电信息,还可以向智能计量主站系统发送报修、意见等信息,电网主站系统再定向对这些用户进行反馈,实现了与智能计量主站系统双向互动。

[1] 熊信银,张步涵.电气工程基础 [M].华中科技大学出版社,2005.

[2] 肖勇.电能计量自动化技术 [M].北京：清华大学出版社,2011.

[3] 李晓燕,李红信,傅涛.宽带电力线通信的现状和展望[J].甘肃科技,2012.

[4] 聂波.智能小区低压电力线载波集中抄表系统 [J].微计算机信息,2003(11)：102-103,59.

[5] 刘涛,王洋.一种基于ARM和GPRS的远程抄表集中器的设计 [J].机械管理开发,2011,10(5)：24-26.

曹敏,男,高级工程师,云南电网公司电力科学研究院,研究方向为电能计量、电网信息化。

张建伟,男,工程师,云南电网公司电力科学研究院,研究方向为电能计量、智能计量。

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,硕士研究生,云南电网公司研究生工作站,研究方向为电能计量、智能计量、智能控制 (e-mail) 807314181＠qq.com。