試點智能用電小區 開啟智能新生活

郭馨澤，劉瀟瀟

(1.長沙電力職業技術學院，湖南長沙410000;2.湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙410007)

面對日漸凸顯的全球資源環境問題、劇烈波動的能源價格、愈加嚴厲的監管政策、快速攀升的用電負荷，以及更高的用戶服務質量要求，全球電力行業面臨前所未有的挑戰。為了應對這些挑戰，各國都在積極研究并提出電力行業未來的發展方向，而建設智能電網已經成為全球電力行業應對各自挑戰，實現可持續發展的共同選擇。

開展智能用電小區建設試點，是為了研究智能電網先進技術如何應用于居住區，探索我國智能用電小區建設模式，展現國家電網公司智能電網成果，從而更好地宣傳堅強智能電網先進理念，提高電網智能化水平，提升用電服務能力，試點新的業務模式，促進智能用電小區有序發展。

1 建設原則

(1)實用性:智能用電小區的設計和建設以居民客戶智能用電的實際需求為根本出發點，小區要有實際客戶參與試用，取得具有實際意義的數據。

(2)先進性:綜合采用先進的智能用電、信息、通信技術理念;智能用電小區建設涵蓋可再生能源/分布式能源接入、用電信息采集與服務互動、電力光纖到戶等，應積極探索新型的業務模式，達到用戶智能用電和電網智能配電的目的。

(3)前瞻性:在小區低壓電力通信網、用電信息采集、雙向互動服務平臺、智能家居、電力自助終端、電動汽車充電設施、分布式電源與儲能、配網自動化、社區主站建設等方面，考慮智能電網客戶服務的發展需求和智能電網各類業務發展需求。

(4)示范性:智能用電小區應充分考慮示范價值，形成在國家電網公司系統和面向各級政府、社會的示范效應。

(5)展示性:通過直觀形式，有效地宣傳智能用電的清潔高效、低碳環保、友好互動的新型理念，展示國家電網公司的良好形象。

(6)推廣性:智能用電小區的建設中要積極積累建設經驗，充分分析和利用運行數據，注重成果的推廣價值。

2 總體概述

智能用電小區建設整體方案在電力光纖到戶的基礎上，通過引入、整合電信網、廣播電視網、互聯網實現“三網融合”，集成了用電信息采集、低壓配電自動化、電動汽車充電樁管理、95598社區智能用電服務互動平臺、小區智能家居、小區物業管理、光伏發電等系統，通過通信網絡連接，實現智能用電功能集中展示及電力公司和客戶之間的雙向互動。

采用PFTTH(光纖復合纜)技術和EPON無源光網絡通信技術實現電力光纖到戶，構建覆蓋小區的通信網絡;建設用電信息采集、小區配電自動化、電動汽車充電樁管理、智能家居、光伏發電系統等功能模塊，實現了小區各種信息的采集、分析、處理、控制，實現小區相關子系統的信息綜合利用，與小區物業管理子系統和智能用電小區95598網上互動業務實現集成。通過小區物業展示大廳的電子公告屏，實現對智能用電小區系統的綜合展示;通過樣板間的電視屏和智能交互終端，實現對智能家居和光伏發電的綜合展示。

系統整體結構圖如圖1所示。

圖1 智能用電小區整體結構圖

智能用電小區涉及多的系統間、系統與客戶間的信息交互，嚴格遵循電監安全要求，將信息按照安全等級劃分為不同的區域，將通信網絡劃分為信息內網和信息外網，在不同的網絡和安全分區之間，采取安全措施和加裝網絡隔離設備，從而保證了信息的安全性。

3 具體功能

3.1 用電信息采集系統

通過采用光纖復合電纜或電力線載波通信技術，建設小區用電信息采集通信網絡，安裝智能電能表、采集器等設備，實現用電信息采集、用戶數據分析以及數據同享等功能，實時獲取用電信息并掌握用電規律，實現小區內電力客戶的“全覆蓋、全采集、全費控”。

用電信息采集系統架構圖如圖2所示。

3.2 智能用電雙向互動服務

通過部署智能交互終端、自助用電服務終端等設備，結合規劃建設的95598互動網站，實現雙向互動服務。

(1)提供信息互動。向用戶提供用電狀況、繳費結算、用能效率、營業網點分布、電價政策、服務種類等信息查詢服務;

圖2 用電信息采集系統整體結構圖

(2)業務受理互動。受理用戶的業擴報裝、投訴、舉報與建議等業務;

(3)用戶繳費互動。提供智能化多渠道繳費服務;

(4)輔助服務互動。包括用能管理、能效診斷、需求側管理、增值服務及分布式電源、電動汽車、儲能裝置等新能源新設備的接入與使用等服務。

3.3 配點自動化

建立完善的、先進的、可持續發展的配電自動化系統。通過配電自動化系統的建設，實現縮短用戶停電時間、提高供電可靠性、提高配電運行的工作效率等目標。總體上，配電自動化主站系統是配電SCADA、故障處理、配網分析應用、配網仿真、實時信息發布、設備視頻監控以及配網相關系統的有效集成，按照業務流在配網運行管理集成系統上整合各類信息系統，以縮短用戶停電時間為主線、以提高配電運行管理為目標串聯各類信息，提高配網的安全經濟運行水平。

3.4 三網融合

結合“三網融合”，采用光纖復合電纜入戶技術，構建信息通信網絡，支持電信網、廣播電視網和互聯網的“三網融合”。“三網融合”結構圖如圖3所示。

3.5 電動汽車充電樁

在智能用電小區內建成完善的電動汽車配套充電基礎設施，形成科學合理的電動汽車充電樁布局，通過充電樁計量、控制裝置，統計分析用戶充電要求，合理調配用戶充電時段和充電容量，實現電動汽車有序充電。電動汽車充電樁管理系統如圖4所示。

圖3 “三網融合”結構圖

圖4 充電樁管理系統結構圖

3.6 光伏發電

在智能用電小區內大力推廣太陽能熱水器，積極推動清潔能源發展。光伏發電系統主要由太陽能電池板、并網逆變器、電能表、操作終端、避雷裝置及相應配套設備構成。個人計算機通過可以查詢并網逆變器電壓、電流、歷史發電量等信息。光伏發電系統結構圖見圖5。

3.7 智能家居

安裝智能交互終端，實現對家庭用能設備信息采集、監測、分析及控制，進行用電方案設置，實現家電聯動，并可通過電話、手機、遠程網絡等方式實現家居的監控與互動。

通過智能家居交互終端、電話等多種途徑給客戶提供靈活的互動服務，為客戶提供信息采集與查詢、智能控制、用電策略決策等服務。智能家居采集電能表、氣表、水表等信息，采集家電用電信息，遠程控制家電起停;并實現光纖復合電纜到戶，支持三網融合。在客戶深入體驗的基礎上，展現智能電網在用戶側友好開放、雙向互動的用能模式，實現增值服務，包括生活服務、醫療保健、社區服務、社保服務、視頻點播、購物、安防等。

圖5 光伏發電系統結構圖

3.8 物業管理

物業管理系統由物業管理主站、家居智能交互設備 (含智能交互終端、智能交互機頂盒)等構成，由小區寬帶局域網連接，可為住戶提供社區智能用電、社區服務、醫療服務、視頻電話、智能家居、感應式控制、智能安防等各種物業管理及增值服務。

(1)智能用電，從95598電力門戶網站獲取家庭單位的電表采集數據，通過智能交互終端或機頂盒實現對用電數據的明細顯示，用能分析，并根據家庭用電情況計算單位環境下的綠色用電指數。與分布式能源相集成，通過終端讀取分布式能源的即時發電情況，或通過智能插座實時采集用電負荷數據，實現測量顯示、通斷控制、家電控制命令的透明傳輸等。

(2)智能家居，通過PLC窄帶和433無線技術實現家庭智能用電設備控制。

(3)社區服務，在終端顯示社區新聞及社區內各項通知。

(4)醫療服務，在終端顯示健康常識，藥品代購及預約就診功能。

(5)視頻電話，通過SIP技術，智能終端可與社區內用戶實現視頻電話功能。

(6)感應式控制，通過紅外感應設備，交互終端應能主動感應人體所在的活動范圍，實現家庭服務情景模式的切換，以及照明、安防設備的自動啟停。

(7)智能安防，通過無線方式接收煙霧探測器、紅外探測器、緊急求助按鈕、燃氣泄露探測器等設備的報警信號，實現智能安防。

3.9 宣傳展示平臺

在小區建設過程中，充分考慮示范價值，積極利用各種媒體，對智能用電小區建設意義、試點目標、建設過程、階段性成果向外界進行宣傳和展示。采用現場參觀、視頻展示、用戶體驗等多種形式向社會直觀展現智能用電小區試點的先進技術以及新技術帶來的用電理念、用電方式的變化，更好地發揮宣傳示范的效應。

4 結論

智能用電小區是將信息通信、計算機和自動控制等技術運用于住宅小區，通過有效的信息傳輸網絡、各系統的優化配置和綜合應用，向住戶提供先進的安全防范、信息服務、物業管理等方面的功能，以期為居住者創造安全、舒適、便捷、高效的生活空間。

隨著信息網絡的高速發展，智能用電小區建設的重要性日益凸顯。通過將各種用電設備、信息采集設備和計算機通過網絡連接起來，并保持這些設備與住宅的協調，從而構筑舒適安全的用電環境與居住空間，滿足人們家居用電安全、可靠、節能、便于管理、服務需求快速響應等需要。同時智能用電小區還能為供電企業提供先進的用電管理手段，通過為用戶提供優化用電策略，引導用戶用電行為，響應電網錯峰，實現移峰填谷，提高電網設備的使用效率，實現更經濟的電力供應;為用戶提供貼心的用能服務指導，促進用戶改善用能結構，提高電能在終端能源消費中的比重。智能用電小區不僅僅是一次技術上的革新，更是生活方式的一種轉變，發展智能用電小區是未來住宅建設的必然趨勢。