1引言

　　隨著智能電網研究的不斷深入, 用電客戶與供電企業之間的交互越來越頻繁, 用戶對用電自主權、選擇權和參與權的渴望越來越迫切, 從而大大提高了用電信息采集系統對雙向互動技術的需求。因此, 基于用電信息采集系統現有架構, 開展雙向互動技術研究成為智能用電技術領域的重要研究課題。

　　用電信息采集系統雙向互動功能是在智能電網現有基礎上, 采用開放互聯的數據共享模式, 利用信息可視化、電力需求響應、實時能效管理等先進技術, 為供用電雙方構建安全、可靠、開放、多元的信息交流平臺, 全面提升服務能力, 降低客戶用電成本, 提高電能利用效率, 指導社會科學用電。

　　2雙向互動功能組成

　　1）信息采集

　　真實可靠的信息采集是雙向互動功能得以實現的基本保證和重要前提, 主要包括數據采集、數據驗證、數據存儲、計算處理等, 全面覆蓋供用電雙方所有運行設備及技術指標。

　　2）綜合監控

　　為確保電力系統安全可靠運行, 雙向互動平臺應搭載全面完善的綜合監控功能, 主要包括控制操作、可視化展示、時間信息處理、報警處理等, 通過與電力客戶及時準確的互動交流, 最大程度降低安全隱患, 為電網穩定運行保駕護航。

　　3）能效分析

　　科學合理的能效分析不僅有利于及時發現和排查能耗異常事件, 還能夠為電力客戶節能減排、降低用電成本提供科學指導, 其功能組成主要包括電力設備能耗數據采集、電力客戶異常能耗分析、耗電量與用電行為關系統計及相關建議等。此外, 對擁有分布式電源、電動汽車等供用電裝置的電力客戶, 還應對其相關設備能效情況進行單獨測評, 并根據其所在區域能耗實際情況, 進一步規范其用電行為。

　　4）信息發布

　　通過用電信息采集系統雙向互動平臺以各種可視化方式向電力客戶生動形象的展示相關用電信息, 不僅可以實現用電情況的實時查詢, 還能夠進一步提高相關數據的通俗易懂性, 改善電力客戶用電體驗。具體發布方式可包括手機APP軟件推送提醒、智能用電終端視頻交流、在線信息存儲等。

　　5）安全認證

　　隨著用電信息采集系統的日漸復雜, 信息安全問題變得越來越重要, 它不僅威脅到電力系統的安全、穩定、經濟運行, 而且影響著電力系統信息化的實現進程。安全認證作為信息安全的重要保障, 應主要從系統主站防護、采集信道防護、采集設備防護、用戶用電安全、安全管理等幾個層面進行建設。

　　6）設備控制

　　雙向互動功能的實現可進一步拓寬電力客戶對用電設備的控制方式, 用戶可通過智能用電終端、互聯網遠程通信以及手機、平板電腦等移動設備實現智能用電設備的實時監測與控制。

　　7）用電策略

　　電網公司應為電力客戶建立個人用電檔案, 統計分析其日常用電數據, 繪制用電負荷曲線, 并根據電力系統實際運行情況及相關時效性政策, 為其制定科學合理的用電策略, 利用手機客戶端、智能用電終端、線上個人賬戶等雙向互動平臺, 下發到用戶手中。

　　3雙向互動需求模型

　　1）專變用戶雙向互動需求模型

　　專變用戶的用電負荷具有持續時間長、負荷量大、負荷成分多樣且大都為對用電可靠性要求較高的一二級負荷等特點。其用電訴求主要集中在供電可靠性、經濟性和安全性方面, 且對電力需求側管理的雙向互動具有很好的實施基礎; 對于新能源接入、用電管理和分析等智能用電理念, 具有資金、地域等固有的一些優勢。專變用戶雙向互動需求模型包括電量統計和分析、用電監測及信息共享、用電服務指導、與其連接的大電網運行情況以及用電相關的時效性政策信息發布。

　　2）一般工商業用戶雙向互動需求模型

　　一般工商業用戶的用電負荷具有時間規律性強、負荷成分較為單一、負荷量穩定且數額較大等特點。其用電訴求主要集中在供電經濟性、安全性以及可靠性方面, 且對需求側響應、實時電價、階梯電價的雙向互動具有較好的實施基礎; 對節能補貼、降低費用等政策比較靈敏, 便于實施相關政策傾斜; 對大型蓄冷蓄熱改造工程和移動客戶端的控制接入等具有一些固有優勢。一般工商業用戶的雙向互動需求模型包括電量統計和分析、用電監測及信息共享、遠程用電指導、節能減排等。

　　3）居民用戶雙向互動需求模型

　　居民用戶的用電負荷具有持續時間短、負荷量小、負荷組成簡單且易受氣候季節變化影響、用電時間集中、負荷曲線波動較大等特點。其用電訴求主要集中在供電可靠性、用電安全性及經濟性、購電便攜性等方面, 對智能小區、智能樓宇、智能家居等新型用電模式具有很好的實施基礎; 對科學用電指導、家庭能效管理等雙向互動理念具有較為迫切的需求。居民用戶的雙向互動需求模型包括電量統計和分析、用電監測及信息共享、智能用電相關服務、系統維護及故障處理等。

　　4支撐雙向互動功能實現的關鍵技術

　　1）數據存儲技術

　　數據存儲作為大數據時代通信領域必不可少的核心技術, 是智能電網穩定運行的重要保障。為實現海量互動數據在采集系統主站的安全高效存儲, 雙向互動功能采用云存儲設計思想, 以用戶為單位, 利用MongoDB存儲每個用戶數據的元數據信息, Hadoop分布式文件系統(HDFS)存儲實際數據, 實現了對不同類型非結構化數據的有效存儲。

　　2）數據檢索技術

　　為確保供用電雙方更加方便快捷的溝通交流, 雙向互動功能采用覆蓋面廣、反應迅速、易于操作的智能搜索引擎, 根據不同電力客戶用電特性及用電訴求, 利用數據預處理、特征信息提取、文本自動分詞、專題分詞等技術, 通過對信息搜集、信息索引、信息檢索及用戶接口等基本結構進行優化和擴充, 得到一種更加科學合理的用電信息采集系統檢索技術, 有效提升采集系統主站運行效率, 實現對互動信息資源的實時精確定位。

　　3）雙向互動信息模型

　　雙向互動功能涵蓋智能用電的諸多方面, 目前還沒有一種信息模型標準可以滿足互動功能的所有需求。SEP2.0是應用于電網用戶側的一種安全性高、應用面廣、兼容性強的智能能源通信協議規范, 可實現能源服務接口、負荷控制設備、電動汽車等多種設備間的信息交互; CIM是國際電工委員會基于IEC 61970/61968系列標準制定的電力系統通用信息模型, 主要服務于電網發電側和輸電側的能量管理系統, 全面覆蓋電力企業運行過程中涉及到的所有主要對象, 可為異構系統間的信息交互共享提供可靠的公共語義基礎, 有利于實現電網各個信息子系統的“無縫連接”。本文充分利用SEP2.0和CIM技術的自身優點, 將SEP2.0規范中適用于終端設備數據傳輸部分的內容應用到雙向互動功能采集、控制模型設計中, 而將CIM技術中適用于應用系統間數據交換的內容融合到系統數據管理分析研究中, 搭建適用于用電信息采集系統的信息模型, 實現信息模型的全范圍覆蓋。

　　4）通信技術

　　雙向互動功能的推廣應用帶來了用電信息的爆炸式增長, 對智能通信技術的網絡覆蓋、帶寬、可靠性、安全性等方面均提出更高要求, 現有用電信息采集系統已無法滿足其相關需求。為解決這一問題, 帶有雙向互動功能的用電信息采集系統本地通信信道采用寬帶載波通信和微功率無線通信相結合的雙模技術, 即寬帶載波技術與微功率無線技術互相融合組建網絡, 通過計算雙通道信噪比高低, 自適應選擇通信方式, 進一步增強整個網絡的靈活性、可靠性。遠程通信信道則采用基于LTE的230MHz無線專網通信技術, 在電力系統已獲得授權的230MHz專用頻段上傳輸數據, 有效提高數據傳輸速率和接入容量, 增強網絡拓展能力。

　　5）信息安全防護技術

　　雙向互動功能的實現需要海量交互數據的支撐, 為確保用電信息采集系統安全可靠運行, 要根據采集系統各環節自身特點, 建立全面高效的安全防護體系。主站層的安全防護主要包括系統安全(操作系統加固、漏洞掃描)、訪問控制(身份認證管理、安全審計)、網絡安全(入侵檢測、病毒防護)、數據安全(雙機備份、數據備份)等技術。通信信道的安全威脅主要來自無線公網, 對于通過無線公網接入的互動終端, 應采用專線APN傳輸方式, 并在系統主站與終端間建立GRE加密隧道, 確保互動數據安全可靠。智能交互終端內嵌集成有對稱密碼算法和非對稱密碼算法的安全模塊, 并在數字證書非對稱密鑰協商會話密鑰的基礎上, 引入基于對稱密鑰的挑戰應答機制, 進一步完善用電信息采集系統的身份認證及加密傳輸協議, 確保應用層數據的完整性、機密性。

　　5結語

　　用電信息采集系統雙向互動技術的推廣應用將切實改善供用電雙方的溝通交流體驗, 有效提升電網運行的安全穩定性, 進一步優化用戶用電方式, 指導社會科學合理用電, 為智能電網建設發展提供可靠保障。