1、智能用電試驗小區建設方案目錄一、前言2二、建設目標2三、相關設備及功能要求331智能交互終端332智能交互式網絡機頂盒533用電信息采集系統5331功能設計5332系統設計634智能插座7341非智能家電模式8342智能家電模式835智能電表8351單相智能電表8352三相智能電表936分布式電源及儲能938智能家電10381功能要求10382智能家電演示環境1139其他12四、設計方案1341智能用電樣板間13411設備13412功能13413智能家電控制14414智能家居系統通信方式1442智能小區的建設16421設備16422功能1643智能小區的建設17431系統物理架構17432子系

2、統物理架構174.4系統的安全性19一、前言統一堅強智能電網是國家電網公司繼特高壓以后，又一重大戰略創新，它是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的統一堅強智能電網的戰略發展目標，形成了“一個目標、兩條主線、三個階段、四個體系、五項內涵、六個應用環節”的發展戰略框架，制定了從發電到用戶各應用環節和通信信息平臺的發展路線，實現電網發展方式的重大轉變。智能電網是今后長期的發展方向，目前規劃已經做到了2 02 0年，它的實施將極大的支持和推動綠色能源和低碳經濟的發展，是一次能源領域工業革命。它

3、的實施，將使得國家更加靈活的電價政策和節能減排措施能夠順利出臺和實施，從而推動“兩型”社會、和諧社會建設，促進經濟與社會可持續發展，帶來工業結構和人民生活方式的變革，也必將帶來電力營銷工作方式和服務方式的革命性變革。智能用電依托堅強電網和現代管理理念，利用高級量測、高效控制、高速通信、快速儲能等技術，實現市場響應迅速、計量公正準確、數據采集實時、收費方式多樣、服務高效便捷，構建電網與客戶能量流、信息流、業務流實時互動的新型供用電關系，將供電端到客戶端的所有設備有機連接，形成綿密完整的用電和信息交互網絡，并對其中信息加以整合分析，指導用戶或直接進行用電方式調整，實現電力資源的最佳配置，達到降低客

4、戶用電成本、提高供電可靠性和用電效率的目的。智能用電的主要任務和重點工程，是全面完成“電力用戶用電信息采集系統”建設，著力構筑“用戶管理與服務技術支持平臺”和“用戶管理與服務雙向互動平臺”，構建智能化的用戶管理與服務體系。智能用電小區將集中體現智能用電技術先進、經濟高效、服務多樣、靈活互動、友好開放的特征。為了進一步深入研究智能用電小區關鍵技術，國家電網公司確立了一系列研究課題，國網信通、中國電科院、國網電科院牽頭，9個網省公司參加，共同探索研究智能用電小區的相關標準和規范。為了緊密結合國網課題研究的進程，進行新技術和新設備的試驗性研究，驗證、檢驗課題研究成果，加速成果的實用性轉化，既有益。于

5、國家電網公司相關課題研究，又能促進智能用電小區的建設，實現共贏的局面。二、建設目標智能用電試驗小區建設，將圍繞國家電網公司智能用電小區關鍵技術的研究課題，綜合采用信息、通信、管理等領域的先進技術，搭建課題研究的試驗和展示平臺，在用戶深入體驗的基礎上，進一步完善課題研究成果。本項目初步選定某小區做為智能用電試驗小區，計劃實現下列目1 實現小區用戶用電信息采集“全覆蓋、全采集、全預付費”。2實現小區所有用戶的能效管理、家庭主要用電分析、異常用電分析、能效管理、社區信息服務、安防、視頻對講等；3建設兩戶智能家居樣板問，實現電表、水表、氣表三表采集，能效管理、智能家電管理及控制、家庭負荷分析、異常用電

6、分析、增值服務(醫療保健、社區服務、便民服務、娛樂服務、物業服務、社保服務、視頻點播、購物、安防等)；4采用太陽電池組件、風能發電裝置、并網逆變器及儲能裝置組成綠色能源供電系統。三、相關設備及功能要求31智能交互終端智能交互終端是實現家庭智能用電服務的關鍵設備，其通過利用先進的信息通信技術，對家庭用電設備進行統一監控與管理，對電能質量、家庭用電信息等數據進行采集和分析，指導用戶進行合理用電，調節電網峰谷負荷，實現電網與用戶之間智能交互。此外，通過智能交互終端，可為用戶提供家庭安防、社區服務、Internet服務等增值服務。智能終端實物如圖31所示：圖3 1智能交互終端l 用電信息管理Ø

7、; 功率、電壓、電流、剩余電量(金額)、透支電量等信息；Ø 查詢購電信息，包括購電時間、購電量、購電金額等購電信息；Ø 查詢抄表時間、電能表示數、執行電價、繳費時間等；Ø 用戶名稱、編號、地址、用電容量、當前及歷史電價、繳費方式、繳費帳戶、帳戶余額等信息；Ø 發布停電時間、停電區域、停電線路、停電用戶及計劃送電時間等信息；Ø 電量不足報警，提示當前剩余電量、預計可使用的時間及購電網點；Ø 月度(日)用電量以及電能表更換、異常處理記錄等信息。l 能效管理Ø 用能查詢Ø 用能查詢Ø 電價查詢Ø 家庭

8、用能監測Ø 分布式能源及儲能裝置的監控Ø 節能分析及提醒l 家電管理及控制Ø 查詢家電用電信息，如電壓、電流、功率因數、頻率、諧波等；Ø 根據用電習慣和負荷控制家電的通電斷電。l 家庭負荷分析Ø 分時電價對應時段用電量的比較分析；Ø 各時點負荷曲線比較分析；Ø 各時點家用電器運行比率分析；Ø 各時點負荷預測，判別各類家用電器的運行狀態；Ø 分時段提供家用電器的優化運行方式。l 異常用電分析Ø 進行零電量分析、電量突變分析；Ø 與營銷系統記錄數值進行比對，誤差超過設定閥值后，作為用電異常

9、的記錄；Ø 通過電能表失壓、斷流記錄，分析用電異常，包括異常發生時間。l 水、氣表集抄Ø 可實現對水、氣表信息的收集。l 增值服務Ø 醫療保健、社區服務、便民服務、娛樂服務、物業服務、社保服務、視頻點播、購物、股票、安防等。l 信息服務Ø 社區新聞：由物業管理系統向各個終端發布社區新聞。Ø 公告通知：由物業管理系統向各個終端發布公告通知。Ø 公用信息：時間顯示、氣溫顯示、風力顯示、空氣質量顯示、小區整體用電信息顯示、太陽能發電量和風能發電量顯示及相應減少的碳排放量顯示等。視頻對講：小區內不同住戶問可實現可視對講通話，足不出戶便能輕松溝

10、通。廣告資訊.32智能交互式網絡機頂盒圖3-2智能交互機頂盒“智能交互機頂盒，是一套基于寬帶網絡開展的以媒體為主的IPTV業務，主要提供家庭用電信息管理、能效管理、家庭娛樂、遠程教育、培訓咨詢和日常生活信息獲取、交互方面的應用。以LAN或EPON為主要接入方式，以智能交互機頂盒+電視機的形式，向用戶提供優質的服務和使用簡便的電視式體驗。與智能交互終端類似，能提供：用電信息管理、能效管理、家電管理及控制、家庭負荷分析、異常用電分析、水和氣表集抄、增值服務和信息服務等功能。33用電信息采集系統3.3.1功能設計l 遠程抄表：實用、定時、凍結抄讀電表數據；l 用電管理：符合管理、購售電管理；l 線損

11、分析：低壓用電實時線損分析；l 分臺區管理與考核：為用戶提供分臺區的量、費、損實時考核；l 配電監測：實現配變運行數據的采集及分析(可選擇)；l 報警功能：用電異常報警、用戶竊電分析報警；l 統計報表：提供用電量統計日月報表；l 校時功能：系統校時、設備(電表采集器集中器)校時；l 設備管理：集中器、采集器及電表的參數遠程設置，運行狀態控制；l 操作管理：操作員權限劃分、操作記錄；l 數據備份：定時自動備份數據庫服務器中的數據，可設置備份時間間隔；l 外部接口：提供與營銷繳費系統的數據接口，需定制開發。3.3.2系統設計基于電力線寬帶通信的用電信息采集系統的組網結構如圖32所示：圖3 3 1用

12、電信息呆集系統組網結構圖系統由主站系統、集中器、采集器三部分組成。方案采用集中器加采集器對485電表進行數據采集的方式，傳輸采用BPON光纖通信網絡加寬帶電力線通信方式。集中器安裝在低壓配電室，采集器分布在樓層的設備箱內。集中器和主站的上行通信方式采用EPON光纖通信，集中器和采集器之間的下行通信采用寬帶電力線通信，采集器和電表之間用485線連接方案自上而下的結構為：主站一集中器一采集器一電表一用戶l 寬帶電力線通信方式寬帶電力線通信技術主要是指利用1MHz以上載波頻率的電力線載波通信方式，能進行大容量、高實時性數據的傳輸，已成熟應用于用電信息采集系統當中。l EPON通信方式在配電網絡當中，

13、使用EPON進行電力用戶的用電信息采集，具有實時性強、組網靈活與通信容量大等特性。基于EPON光網絡通信技術的用電信息采集系統利用極少的纖芯資源，通過無源分光器形成一個延伸到最終用戶的、能夠高速傳輸用電數據的網絡，并以此為基礎建設用電信息采集系統。l 電力光纖到戶(PFTTH)通信方式PFTTH是把光纖單元復合到電力導線里面，用在配電網絡當中的用電信息采集層面，不僅具有光纖通信的優勢，而且可以利用無處不到的電力線資源，降低綜合成本，是實現國家“十一五”規劃關于積極推進“三網融合”戰略的重要組成部分。圖3-3-2 PFTTH應用示意圖新興的PFTTH光纜，用于配用電側用電交互信息高速傳輸。34智

14、能插座智能插座能實時、準確、靈敏的采集用電負荷數據，按照實際情況，選取最適合的通信方式，主要實現功能有：測量顯示、通斷控制、家電控制命令的透明傳輸等。產品參考圖片如圖34所示：圖3-4無線智能插座正反面實物圖341非智能家電模式對于普通家用電器可以通過智能插座實現用戶和家用電器的交互，了解電器用電情況，并達到遠端控制電器的目的，具體功能如下：l 采集家電的電壓、電流、功率、功率因數，并可將所需數據進行上傳；l 利用窄帶PLC通信方式，對家電進行通斷電控制，在家電待機時切斷電源，實現節能省電的目的；l 可由智能交互終端、采集主站、網絡客戶端、手機等介質對智能插座進行控制，進而控制家用電器。342

15、智能家電模式對于智能型家電，可直接接受智能交互終端控制，用戶可以通過網絡實時了解家電的用電情況和工作模式，并通過智能交互終端或網絡對家電實施控制。實現功能如下：l 采集家電的電壓、電流、功率、功率因數實時值并保存，并可將所需數據進行上傳；l 由智能插座對家電進行通斷電控制，實現節能省電的目的l 由智能交互終端發起控制命令，對家電的各項功能進行遠程操作和管理；l 可由智能交互終端、電力公司采集主站、網絡客戶端、手機等方式對特定家電進行控制。35智能電表351單相智能電表圖3 5單相智能表實物圖單相智能電能表通過電力線、光纖或RS485支持遠程預付費充值的方式，能夠實現遠程通斷電功能，并且可以通過

16、本地的紅外通信實現輔助充值的功能352三相智能電表圖3 6三相智能表實物圖-三相智能電能表通過電力線、光纖或RS485通信，支持遠程預付費充值的方式和通過本地的紅外通信實現輔助充值的功能。同時該智能電能表采用大屏幕液晶顯示，具有遠紅外、RS48 5等通訊接口，具有預付電量以及負荷控制等功能。36分布式電源及儲能系統由太陽能電池組件、風能發電裝置、并網逆變器及儲能裝置組成。太陽能電池組件和風能發電裝置分別將光能和風能轉化為電能，再通過并網型逆變器將直流電能轉化為電網同頻率、同相位的正弦波電流，接入電網。太陽能和風能并網發電系統具有反孤島功能，以便在電網失電時與電網解列，保護人員安全。太陽能和風能

17、并網發電系統具備標準通信接口，能提供直流電壓、直流電流、并網電壓、并網電流、并網頻率、并網功率等信息。光伏發電太陽能及并網逆變器圖3-8家庭安防示意圖安防設備主要包括：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。它們通過無線方式將報警信號傳送到智能交互終端與社區服務主站上。煙霧探測器煙霧探測器對所覆蓋區域進行全天候探測，并隨用戶設定情景模式做出改變。用戶選擇居家模式時，當室內煙霧濃度超過預設定標準，探測器將會主動發射信號至智能終端，終端聯系社區主站進行報警。當用戶選擇外出模式，終端會發送短信至用戶手機告知險情，并傳送報警信息至社區主站，主站做出判斷后，選擇報警與否。紅外探測器用

18、戶通過在室內安裝紅外探測器實現防盜的目的。用戶可分別在陽臺、窗口、玄關等處布防紅外探測器。當探測器感應到異常情況時，探測器會發射信號至智能終端，終端會發出報警提示，同時終端會將目前室內的實時錄像傳至社區主站，最后傳至小區派出所。如用戶選擇外出模式時，如發生緊急事件，終端會通過短信告知用戶。l 緊急求助按鈕當家中有人突發疾病或發生緊急事件時，緊急求助按鈕即發揮作用。當用戶按下緊急求助按鈕后，按鈕會直接發射信號到智能交互終端，并通過智能交互終端向社區監控室告警，同時傳送實時錄像，并可與急救中心進行聯動l 燃氣泄露探測器燃氕泄露探測器將主動探測室內燃氣濃度，當探測值高于預設定值時，探測器會發射信號關

19、斷煤氣閥，同時發射信號至終端，終端會發出報警提示，同時顯示煤氣泄漏，提醒住戶。38智能家電381功能要求l 家電用電信息采集l 支持智能交互終端或機頂盒對其用電信息進行查詢，如電壓、電流、功率因數、頻率、諧波等，并實時更新。l 與電網互動根據電網運行的變化、電價的變化等情況，自動調節自身工作狀態，如通斷電、待機、啟動等。l 家電控制應支持本地或遠程控制功能，可通過智能交互終端、機頂盒、智能插座、電話、互聯網對其進行通斷電、待機、啟動等操作。l 故障反饋家電可將故障信息自動反饋，或通過智能交互終端、機頂盒等設備對其進行定期輪詢。l 家電聯動不同智能家電之間可以支持建立聯動，當某一個或幾個網絡家電

20、達到控制參數的設置限值時，將會觸發其他智能家電的某項控制操作。l 網絡訪問智能家電根據不同的網絡訪問級別，可以提供不同的網絡服務，如家庭網絡或外部網絡的遠程訪問。l 存儲功能智能家電有存儲數據的能力，存儲的信息根據需要隨時可以修改，具備斷電記憶能力。l 負荷分類家電按照對電源使用的敏感程度進行劃分，可以分為不允許斷電的家電負荷，允許斷電但需要用戶介入操作的家電負荷，允許斷電且不需要用戶介入可以由系統自動調度的家電負荷，負荷的實際分類由家庭用戶自行確定。382智能家電演示環境圖3-9智能家電演示環境圖目前系統可實現對洗衣機、熱水器等12種家電的智能控制，具體功能如表3-1所示：表3 1智能家電功

21、能表產品名稱實現功能洗衣機開機、運行、暫停、關機狀態查詢：棉麻、快洗、牛仔童裝、羊毛、化纖、絲綢、單排水、漂洗脫水單漂洗、單脫水、單洗滌、自潔、活性酶、兒童污漬混和洗、兒童有色夏日洗、兒童內衣水位查詢：1檔水、2檔水位、3擋水位、4檔水位、5檔水位、6檔水位、7檔水位、8檔水位空調開機、運行、暫停、關機設置空調模式：自動，制冷，制熱，加溫，送風設定溫度：17度30度設置風速：自動風，高速風，中速風，低速風洗碗機開機、關機洗碗模式設置：自動、強、正常、環保、沖洗、易碎、快速預約時間設置：024小時電飯煲加濕：打開、關閉風速設置：低、中、高定時設置：無，17小時負離子：打開、關閉擺風開關：開、關加

22、濕器開機、關機設置模式：普通加濕，智能加濕，睡眠模式設置霧量：弱，低，中，高設置霧量：弱，低，中，高35、40、45、50、55、60、65空氣凈化器開機、關機設置風速：弱風、低風、中速風、高速風設置等離子：開、關設置UVAOC：關、開熱水器打開、待機設定溫度：3 0度75度燈光打開、關閉背景音樂打開、關閉上一首、下一首電動窗簾打開、關閉、停止安防設備布防、撤防上述功能實現需根據家電廠家提供產品的實際情況而定智能家電的組網可采用PLC與無線相結合的通信方式39其他無線水表、無線燃氣表：智能交互終端可以通過無線方式將當前無線水表、無線燃氣表的示值抄收上來，并上傳到主站。四、設計方案41智能用電樣

23、板間通過構建智能用電樣板間，展示一整套由智能家電和智能交互終端組成的智能用電環境。如圖41所示：圖4-1智能用電環境4.1.1設備l 交互式網絡機頂盒l 智能交監終端l 用電信息采集系統l 智能插座l 智能電表l 智能家電l 分布式電源(太陽能和風能)和儲能裝置l 安防系統l 家具412功能分布式能源接入及儲能管理l 用電信息采集及管理l 能效管理l 智能家電管理及控制l 家庭負荷分析l 異常用電分析l 水、氣表抄收l 增值服務醫療保健、社區服務、便民服務、娛樂服務、視頻點播、購物、安防、股票等413智能家電控制整套系統采用PLC通訊模塊將傳統的家用電器與智能交互終端連接，有效地實現7對燈光、

24、窗簾、暖通空調、熱水器、空氣凈化裝連接，有效地實現了對燈光、窗簾、暖通空調、熱水器、空氣凈化裝置、電飯煲等用電負荷的智能控制，達到安全、節能、人性化的效果，并能在日常的使用中方便地根據用戶的需求進行變更，實現對家電的多元化，人性化控制。空調控制，用戶可以遠程通過智能終端對空調進行溫度，運行模式和通斷狀態等控制，或者將空調加入多元化的模式系列中，將空調和其他家電組合聯動運行。熱水器控制，用戶可以通過智能交互終端對熱水器進行控制，不但可以本地實現熱水器的水溫，運行時間，通斷狀態等控制，也可以通過手機、互聯網等遠程手段對熱水器實現操作。用戶可以設定熱水器的用電運行等級，避開用電高峰期運行，保證有效，

25、安全的用電操作，同時也能保證家庭用戶的生活品質。燈光、窗簾控制，家庭用戶可以通過智能交互終端對家用燈具和窗簾進行操作控制，當家庭用戶進入某燈管覆蓋區域，智能交互終端將自動調節所在區域的窗簾或者燈具為用戶提供舒適的光線。系統并提供定時及模式控制等功能，用戶可以自主設定各種模式下燈光的亮度以及窗簾閉合的時間?？諝鈨艋b置，家庭智能終端可以主動判斷室內的空氣質量，如果室內空氣異常或低于健康指標并且室內有人員活動，系統將自動啟動空氣凈化裝置，對室內的空氣進行加濕以及凈化，提高空氣中負氧離子的飽和含量，降低空氣中細菌對身體健康造成的威脅。電飯煲微波爐控制，用戶可以遠程控制電飯煲微波爐，對具有智能型的此類

26、家電通過手機或網絡實現遠程控制食物加工功能，為人們提供下部回家即可享受食物的體驗。414智能家居系統通信方式方案一：采用電力線寬帶通信技術采集用電信息，在智能電網用戶服務智能交互平臺的基礎上，通過家庭智能交互終端或交互機頂盒實現用戶與電網之間的互動，實現用電信息查詢、智能家電和安防管理、網絡增值、“三網合一”等一系列特色服務，體現出良好的交互性和智能化特色。通信網絡部署為：光纖鋪設到配電變壓器，電力線寬帶連接到樓，電力線寬帶連接到電能表，居民室內采用電力線載波和無線方式進行通信。系統組成架構如圖43所示：圖4-3系統組成架構方案二采用EPON或電纜復合光纖入戶(PFTTH)加電力線寬帶的方式，在智能電網用戶服務智能交互平臺的基礎上，通過家庭智能