智能电网背景下的家庭智能化测量终端系统设计筹划_电网_电价

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智能电网是一个完全的信息架构和根本举动步伐体系，实现对电力客户、电力资产、电力运营的持续监视，利用“随需应变”的信息能够提高电网公司的管理水平、事情效率、电网可靠性和做事水平。

本文提出的基于高等量测体系的用电器分类丈量终端设计方案便是智能电网技能在用电系统的一个范例运用，可用于监测家用电路的耗电量，还可以通过互联网通信技能调度家用电器的用电量。
高等量测体系（AMI）是一种用于前辈电表，能够供应实时的双向通信举动步伐，是智能电网的根本信息平台。

智能电网背景下的家庭智能化测量终端系统设计筹划_电网_电价互联网

一样平常来说，AMI是电网智能化培植的第一步，紧张涉及大量的智能电表、传感器等设备。
随着智能电网培植的深入，逐步实现配电、输电智能化（ADO、ATO），从而实现全体电网资产运行效率的提高（AAM）。

未来智能电网对需求侧哀求

智能电网在很多方面的发展观点都对发挥电力需求侧管理的浸染提出了较好的办理方法。
智能电网的培植哀求与用户有较好的信息交互、履行分时电价，对用户用电负荷进行全面监控。

1 电网与用户的互动

电网企业向用户发布实时电价、实时负荷、实际供电情形等与用户干系的电网运行情形。
用户根据当时的供电情形，选择在电价较低的低负荷时段用电，选择适宜自己的电源，达到减少尖峰负荷的浸染。

大用户如果有较大的用电负荷需求可以提前向电网公司报告，电网公司可以提前做出准备合理调度发电量，及时应对尖峰负荷的涌现，减少全体电网的备用容量和提高运行发电机的负荷率，提高发电机效率。

2 前辈的实时电价体系

在智能电网下，将履行更为全面合理的分时电价政策，不仅是尖、峰、平、谷四季段电价。
全面合理的实时电价体系能够促进节能、降耗。
在各用电领域全面实行实时电价体系，并及时将电价奉告电力用户，可利用户根据自己的须要，结合实际的电价，选择自己的用电办法，实现用户主动调节负荷，移峰填谷。

实施供电本钱高时提高电价，供电本钱低时降落电价，负荷高时电价高，负荷低时电价低，水电机组电源电价低，火电机组电源电价高档一系列合理的电价政策。
用户选择电价低时用电，降落发电本钱、降落损耗、减少煤耗、节能减排、保护环境。

2.3 全面的用电负荷监控

在智能电网下，对用户真个计量装置的功能提出了更高的哀求，哀求能够全面地监控用户的实时负荷情形。
对每个用电终真个实时负荷、电压、电流、功率因数、乃至谐波等电网参数进行监控。
有利于调度中央节制实时负荷情形，进行短韶光的负荷预测，担保发电负荷的及时供应，办理配网的“盲调”问题，而且能够为全网线损打算供应数据支持。

智能电网下的用电终端还能实现对用电设备的掌握功能。
可对一些可以自动运行的用电设备进行掌握，根据系统的实时电价和用户意愿选择适当的时候自动运转或者停滞，实现错峰、填谷的功能。

高等量测体系

1 高等量测体系概述

高等量测体系（AMI）是一个用来丈量、网络、储存、剖析和利用用户用电信息的网络，也是一套完全的包括硬件及软件的系统。
它紧张包括家庭网络通信系统、智能电表、通信网络与数据集成平台（简称AMI主站）3个紧张组成部分。
如图1所示：

图1 AMI综览

除此之外，为了充分利用AMI取得的数据，须要为许多现有的运用系统建立运用接口，如负荷预测、故障相应、客户支持和系统运行。

AMI并不是一项全新的观点，其功能与系统构成都和现在大量运用的自动抄表（AMR）系统与负荷掌握管理系统（简称负控系统）都有着相同之处。
AMR系统用于采集居民用户电能量记录，而负控系统用于大型工商业用户的负荷掌握与监视。
AMI是对AMR系统、负控系统的继续与发展，是智能配电网（SDG）意义下的负荷管理系统。

2 AMI实现的功能

AMI的履行对电力公司、电力用户乃至全社会都有十分主要的意义。
AMI紧张功能是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，利用户能够支持电网的运行。
AMI可以实现：

(1)减少电力公司的运行用度，能快速进行故障定位和规复以及减少事件报告等；

(2)通过供应给用户准确和及时的电费清单，改进计费过程并提高用户满意度；

(3)利用电表远程诊断和可即时读取的功能，改进对用户的做事和管理；

(4)为用户供应更多电价选择，使得用户可以为节能或减少开支而调度用电习气；

(5)供应系统范围内的负荷丈量和系统可不雅观性，这将帮助电力公司制订更有针对性的系统改造操持；

(6)支持肃清峰荷和节能的需求侧相应和分时计费，减少网络壅塞用度和网损，提高资产利用率；

(7)能支持用户侧的分布式发电的接入；

(8)为智能电网和其他系统未来高等运用建立根本举动步伐体系。

用电器分类丈量终真个设计与实现

用电分类丈量系统不同于以往的电能计量系统，它并不是用于电费的贸易结算，而是用于节能管理。
用电分类丈量系统可将居民建筑用电按照功能进行项目划分，如照明系统用电、空调和取暖和用电、综合做事（电梯、厨房、电热水器等）用电等，然后分别对这些项目的用电情形进行实时监测，同时将监测数据传送到掌握中央的数据库，管理职员可通过该系统进行全体公共机构的用电管理事情。

履行用电分类计量可有效提高家用电器甚年夜公共机构的用电管理水平，明显降落其电能花费，终极达到节能的目的。

1 终端通信的实现

本文选用电力线载波通信的办法进行传输信息，最大的特点便是本钱低。
电力系统一贯以来都致力于发展和利用电力载波通信来实现电力的实时监控和调度，并取得较好的效果[6]。

2终真个设计方案

分类丈量终真个硬件构造设计紧张包括主掌握器、网络接口模块，分别由TMS320C54x和CS8900A单片机来掌握。
通过单片机之间的串口通信，主掌握器吸收网络模块的数据，进行处理后显示在液晶屏上。
主掌握器吸收用户对用电设备的设置参数，并把参数发送给智能插座掌握用电设备的运行，如图2所示。

图2 用电器分类丈量终端事理框图

主掌握器（MCU）选用高速率的TI公司生产的TMS320C54x DSP芯片，它属于低功耗、高性能的16位定点DSP芯片，可运用于实时性哀求较高的领域。

智能插座是全体智能量测系统中的紧张接口器件，通过它可以丈量每个家电的用电量，用户可以通过智能掌握终端定时开、断插座，从而实现用电器的开断。
实现事理框图如图3所示：

（1）AD7755 是一种高准确度电能丈量集成电路芯片，紧张从内部完成功率打算，输出与功率成正比的频率旗子暗记，与单片机结合对频率计数处理，可方便地得到功率值[7]。
AD7755输出频率旗子暗记，经由计数器8253后得到了我们真正想要的电量旗子暗记，单片机吸收旗子暗记后，把此计量数字通过掌握电力线载波芯片发送到终端，以便于用户查询等。

（2）ST7538是一款功能强大、集成度很高的电力载波芯片，采纳了多种抗滋扰技能。
单片机C8051F310通过串口把数据给了ST7538之后，并掌握其收发状态，ST7538卖力根据掌握旗子暗记完成数据的收发。
同时，C8051F310还担负着驱动电力线载波芯片的驱动和通过晶闸管掌握全体插座的通断功能。

图3 电量信息采集传输路径

（3）网络接口模块是实现终端和其他智能设备以及PC机通信的接口电路，通过它终端可以和其他设备完成数据传输。
该网络模块采取CS8900A作为主芯片，由单片机掌握数据的收发。
网络接口模块如图4所示：

图4 终端与其他设备通信的网络接口

除了上述几个模块之外，该终端还包括了报警系统模块，终端可以将记录的数据显示出来以便用户查看，同时也可以根据设定和检测提醒用户是否有造孽的用电和危险。

终真个节能效果剖析

通过智能量测终真个节电流程图如图5所示，可以给出该用电器分类丈量终真个节电量统计数据。

图5 智能量测终真个节电流程图

个中在终端系统的设置上，选择立式空调结合电暖器的电器举动步伐，以是将一年分为两个时段来打算电量，每天按照均匀值打算（这里不考虑分外情形和分外用电习气）。

假设夏天和秋日（每年的5月份至10月份）用户选择利用立式空调，根据智能量测终真个优化方案，将一天共分为四个时段，各时段均匀节能量如下：

6：00～8：00：每小时节电200W，共节电0.4度；8：00～19：00：每小时节电300W，共节电1.2度；19：00～23：00：每小时节电400W，共节电1.6度；23：00～6：00：每小时节电100W，共节电0.7度。

一天内节电总量：3.9度。

假设冬天和春天（每年的11月份至来年的4月份）用户选择利用电暖器，同样将一天分为四个时段，各时段均匀节电量如下：