引言

　　目前用電互動(dòng)服務(wù)存在信息分散、用電信息利用不夠充分、應(yīng)用系統(tǒng)眾多和信息集成需求突出等問(wèn)題，因此需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)，以支撐和促進(jìn)用電信息共享，進(jìn)而提高供電可靠性與用電效率和供電企業(yè)服務(wù)水平。

　　為將居民用戶用電、大用戶用電、電動(dòng)汽車(chē)、分布式發(fā)電等電力業(yè)務(wù)的互動(dòng)數(shù)據(jù)接入統(tǒng)一的雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)，需要平臺(tái)的通信架構(gòu)能夠承載各類互動(dòng)終端設(shè)備的靈活接入，并具備標(biāo)準(zhǔn)化信息交換和通信模型。

　　作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，高級(jí)量測(cè)體系（Advanced Measurement Infrastructure，AMI）是配用電領(lǐng)域數(shù)據(jù)通信和信息交換的重要發(fā)展方向。本文利用AMI的體系結(jié)構(gòu)，面向雙向互動(dòng)服務(wù)數(shù)據(jù)采集與控制應(yīng)用，構(gòu)建了滿足智能用電需求的信息通信模型，并深入探討了信息模型中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

　　1、雙向互動(dòng)服務(wù)及智能終端設(shè)備

　　典型的雙向互動(dòng)服務(wù)包括大客戶業(yè)務(wù)、居民用戶業(yè)務(wù)、移動(dòng)營(yíng)銷業(yè)務(wù)、分布式發(fā)電和儲(chǔ)能業(yè)務(wù)和電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)等。雙向互動(dòng)服務(wù)的基礎(chǔ)是在電網(wǎng)中廣泛分布的智能終端設(shè)備，包括智能電表、電能信息采集終端、電動(dòng)汽車(chē)充電樁和分布式發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。這些智能終端設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電設(shè)備的能耗情況和運(yùn)行狀態(tài)，為電力需求側(cè)管理（Demand Side Management，DSM）提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)信息通信的需求即包括用戶側(cè)向設(shè)備“向上”的數(shù)據(jù)采集信息，也包括雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)“向下”的負(fù)荷控制和需求側(cè)管理等信息。從通信技術(shù)的選擇來(lái)說(shuō)，由于電力用戶數(shù)據(jù)龐大，空間分布范圍廣，所處環(huán)境的通信條件差異性較大，使用的終端類型也不同，因此要本著節(jié)約、統(tǒng)一、規(guī)范的原則，充分利用現(xiàn)有的技術(shù)條件、通信信道和通信協(xié)議建立統(tǒng)一的用電雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)，在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)電力用戶的雙向互動(dòng)服務(wù)的全面覆蓋。

　　2、雙向互動(dòng)服務(wù)通信系統(tǒng)架構(gòu)

　　作為智能電網(wǎng)體系內(nèi)的智能化計(jì)量、傳輸、存儲(chǔ)、分析和利用用戶用電信息的軟硬件體系，AMI為電網(wǎng)與用戶的全面雙向互動(dòng)提供了平臺(tái)和技術(shù)支撐。AMI由智能電表、廣域通信網(wǎng)絡(luò)、量測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（Meter Database Management System，MDMS）和用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)（Home Area Network，HAN）組成。在AMI架構(gòu)內(nèi)，智能電表提供雙向計(jì)費(fèi)和智能監(jiān)測(cè)、告警等功能，HAN通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接智能電表和可控電器設(shè)備，并接入廣域通信網(wǎng)絡(luò)，最終傳輸至MDMS進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和存儲(chǔ)。如圖1所示，需要使用一個(gè)分層多級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙向通信和對(duì)智能終端設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。最終將采集的數(shù)據(jù)傳送至MDMS，并通過(guò)雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)辦理和信息發(fā)布。

圖1中各層的說(shuō)明如下：

　　（1）用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)/前端局域網(wǎng)（HAN/PAN）

　　HAN和PAN包含雙向電表和分布式發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)等智能終端設(shè)備，以及將這些設(shè)備接入領(lǐng)域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)功能，通過(guò)這些智能終端設(shè)備，用戶可以通過(guò)與電網(wǎng)互動(dòng)積極參與能源效率管理和需求響應(yīng)。

　　（2）鄰域網(wǎng)（LAN）

　　HAN內(nèi)的智能終端設(shè)備通過(guò)ESI連接到LAN，有些智能電表等終端設(shè)備也可以不通過(guò)HAN直接接入LAN。HAN和LAN兩層之間的通信連接屬于“最后一英里”的連接，即從用戶前端接入高速核心通信網(wǎng)的連接。

　　（3）廣域網(wǎng)（WAN）

　　WAN將多個(gè)LAN連接起來(lái)，充當(dāng)HAN、LAN和MDMS之間的橋梁。在這一過(guò)程中，可以根據(jù)具體需求采用電力通信網(wǎng)、電力數(shù)據(jù)網(wǎng)、電信運(yùn)營(yíng)商提供的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)等各種通信資源。

　　（4）企業(yè)網(wǎng)（Enterprise）

　　在雙向互動(dòng)體系架構(gòu)內(nèi)，企業(yè)網(wǎng)包含MDMS負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、處理和分析從各層中采集的數(shù)據(jù)，以此獲得不同用戶的用電行為信息。

　　（5）外部網(wǎng)（External）

　　外部網(wǎng)利用雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)PC、智能手機(jī)、平板電腦、雙向互動(dòng)終端等終端設(shè)備，向電網(wǎng)公司和電力消費(fèi)者提供各種業(yè)務(wù)處理功能。

　　3、數(shù)據(jù)聚合單元

　　由于現(xiàn)有智能終端設(shè)備的接口、通信技術(shù)和通信協(xié)議差異性較大，在本文設(shè)計(jì)的雙向互動(dòng)服務(wù)通信系統(tǒng)架構(gòu)中，在LAN層集成了數(shù)據(jù)聚合單元（DAU）用于將各雙向互動(dòng)服務(wù)中的采集與控制數(shù)據(jù)通過(guò)WAN傳輸至MDMS。并使雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)的負(fù)荷控制、需求側(cè)管理和營(yíng)銷管理等子系統(tǒng)的信息可以傳輸至智能終端設(shè)備，作為用戶用電行為的指導(dǎo)，或直接通過(guò)執(zhí)行器進(jìn)行控制。

　　使用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ媒y(tǒng)一的通信模型IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，將更便于MDMS完成對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和分析，同時(shí)也更有利于雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)兼容各類協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

　　非IEC61850協(xié)議的智能終端設(shè)備根據(jù)其通信接口接入DAU的數(shù)據(jù)接入模塊，在DAU內(nèi)部經(jīng)過(guò)規(guī)約解析和數(shù)據(jù)映射完成向IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，并通過(guò)以太網(wǎng)接口經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備傳輸至MDMS，轉(zhuǎn)換為IEC61850模型存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而通過(guò)傳感器和執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和需求側(cè)響應(yīng)等雙向互動(dòng)服務(wù)。DAU還具備顯示、存儲(chǔ)和故障檢測(cè)等功能。

　　4、基于IEC61850的雙向互動(dòng)通信模型

　　傳統(tǒng)的通信規(guī)約如103/104等都是面向信號(hào)的，而IEC61850需要根據(jù)信息之間的關(guān)系，利用邏輯節(jié)點(diǎn)（LN）、公共數(shù)據(jù)類（CDC）和抽象通信服務(wù)接口（ACSI）對(duì)每種智能終端設(shè)備進(jìn)行面向?qū)ο蠼！Ｒ虼诵枰罁?jù)IEC61850的建模方法，明確數(shù)據(jù)需求與關(guān)系，定義邏輯節(jié)點(diǎn)與邏輯設(shè)備。

　　雙向互動(dòng)服務(wù)不同業(yè)務(wù)之間通信數(shù)據(jù)具有相似性，主要的雙向互動(dòng)數(shù)據(jù)包括：

　　（1）采集數(shù)據(jù)：主要為智能終端通過(guò)傳感器采集并向雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)上傳的數(shù)據(jù)。包括設(shè)備基本信息、電能數(shù)據(jù)、交流模擬量、電能質(zhì)量越限統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和事件記錄數(shù)據(jù)：自動(dòng)記錄的負(fù)荷越限、工況變化和運(yùn)行異常等事件。

　　（2）控制數(shù)據(jù)：包括雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)對(duì)負(fù)控終端、分布式發(fā)電系統(tǒng)等智能終端下發(fā)的功率定值閉環(huán)控制、電能量定值閉環(huán)控制和跳閘控制等由控制器執(zhí)行的指令。

　　（3）需求側(cè)管理數(shù)據(jù)：雙向互動(dòng)平臺(tái)分析用戶的用電數(shù)據(jù)和用電行為后，向雙向互動(dòng)終端傳輸幫助企業(yè)和居民優(yōu)化用電負(fù)荷曲線和用電成本、提高用電效率和減少停電損失的需求側(cè)管理數(shù)據(jù)。