用于企業的智能電網用戶端電能管理系統的研究

胡耀聰　李松濤

【摘 要】本文闡述了智能電網用戶端電能管理系統結構及關鍵技術等，用戶端電能管理系統對電能進行分配、傳輸、控制、保護以及電能管理等，它是智能電網的重要組成部分。

【關鍵詞】智能電網；電能管理系統；電能

0 引言

智能電網用戶端用電管理系統是當前科學技術的熱點課題，它能夠實現電力系統運營自動化、信息化、智能化等，能實現電能的高效利用，是智能電網系統的重要組成部分。智能電網用戶端系統主要包括：電能雙向計量裝置、電能負荷優化管理系統、樓宇智能控制系統、分布式發電的微電網系統等，它具有控制、測量、信號采集、故障處理、諧波分析以及監控等功能。

1 智能電網用戶端電能管理系統

智能電網用戶端電能管理系統的結構框圖如圖1所示，監控主機能夠通過以太網對電能數據采集及電網的運行進行監控，利用專業軟件對企業用能進行實時監控、分析，輸出電能運行數據，實現快速定位和故障報警。

圖1 智能電網用戶端電能管理系統

2 電能管理系統的關鍵技術

2.1 雙向智能計量技術

目前，雙向智能計量電表和相關專業軟件相結合，能夠測量用戶的消耗電能，又能夠計量用戶發電反饋到電網的電能，即雙向智能計量電表。此外，雙向智能計量電表能夠通過網絡通信技術將用戶的能源需求參數實時傳輸給智能電網，又可將電網電能的時間階段性電價信息傳遞給用戶，讓用戶選擇性消費電能。

2.2 網絡通信技術

智能電網用戶端電能管理系統中的設備層與控制層的通信網絡采用以太網，智能裝置（如雙向計量電表、智能開關等）采用RS485通信或CAN通信接口，利用通用的協議網關設備把串口數據接入到工業以太網交換機。此外，通信網絡實現大量分散的測控點通信，在管理層，各個監控CPU之間利用公共網絡來傳輸數據，如何預防系統的軟、硬件和數據遭到意外原因或黑客、病毒攻擊等破壞，保證用戶端電能管理系統的正常運行是重要的關鍵技術。

2.3 系統負荷優化技術

對企業內部變配電所實施配電自動化，通過網絡通信對能源管理控制器、智能電表、智能開關、智能繼電保護裝置及其它智能儀表進行數據采集和監控，實現供配電系統優化運行，按照設定程序調節設備的運行狀態，達到節能效果，以及快速處理事故，減少停電時間。

2.4 微電網控制技術

微電網分為并網型微電網和獨立型微電網，它是對多種分布式發電系統及用電負荷進行統一控制和協調管理技術，通過先進的控制策略和控制手段實現并網運行和獨立運行模式之間無縫切換，實現微電網高質量供電。

3 系統實時集中管理

用戶端電能管理系統的應用軟件實現全中文圖形化的人機界面，系統采用模塊化結構，實時監控各子系統的數據，根據不同狀況控制各子系統運行，實現電力用戶端電能管理的分布式自動化監控與集中管理，從而達到智能化控制。

3.1 系統保護功能

智能電網用戶端電能管理系統具有預警保護、選擇性保護、區域連鎖保護、過電壓保護及快速故障診斷處理等功能。

3.2 供配電系統實時模擬

系統通過監控中心顯示屏能夠實時準確的顯示各個子供電回路的各種運行狀態及各項電能數據，對系統的運行狀態實時監控、故障檢測等，對異常情況報警，使系統運行始終處于監控狀態。

3.3 能耗數據定時上報功能

對用戶端電能參數經過數據處理、進行分析匯總和整合，通過靜態表格形式或圖表方式將用戶端電能消耗數據顯示出來，并可將顯示的數據打印成紙質文檔。此外，以工業以太網為基礎，采用并行計算、分批處理等數據處理技術，定時啟動數據打包程序，實時地與上一級數據中心服務器連接并發送數據包，實現遠程監控、管理和控制用戶端設備。

3.4 友好的圖形化操作界面

用戶端電能管理系統的節能監控系統軟件采用圖形化人機界面，軟件界面體現整個企業節能監控的系統模擬圖，在人機界面上可直觀地反映出整個系統的動態運行情況以及監控點的分布位置。在監控主機的系統模擬圖上可進入相應子系統和訪問相應子系統的歷史數據和動態運行數據。

3.5 能耗數據存儲功能

用戶端電能消耗的監測數據通過表格形式進行儲存，對能耗數據實時進行解析和存儲，并調用數據分析功能對采集的原始數據進行統計分析，生成數據表格存儲。

3.6 節能控制功能

根據區域的工作時間，用戶端電能管理系統按預先設定的程序或按照階梯電價對重點用能設備實施遙測、遙信和遙控用電設備的起、停，實現用電負荷的智能化調節，達到節能目的。

4 結束語

智能電網用戶端電能管理系統為用電企業提供了電力智能監控與管理的方案，利用先進的通信技術和計算機技術，對用電設備的監控，能夠實現對電氣設備和電力系統運行的最優管理和控制，提高用戶端電能管理的效率及用電系統的可靠性，為用戶創造更多價值。該系統在電力系統、醫療、智能建筑、石化、冶金等眾多領域具有廣闊的應用前景。

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[責任編輯：謝慶云]