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1、智能用电综合模拟演示平台的建设邵瑾，李铮，张晶(中国电力科学研究院，北京市 海淀区100192)CONSTRUCTION OF COMPREHENSIVE SIMULATION AND DEMO PLATFORMFOR SMART ELECTRIC CONSUMPTIONSHAO Jin, LI Zheng, ZHANG Jing(China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China)ABSTRACT: This paper analyzes need and practical sig
2、nificance of comprehensive simulation and demo platform of smart electric consumption, present with construction principle, system structure, function module, networking of communication, and application. The focus of discussion is put on design scheme for functional modules, such as load management
3、, monitoring of distribution transformer, automatic meter reading and monitoring of unusual electricity consumption. Finally, summary and expectation is forwarded to application of the demo platform.KEY WORDS: smart grid, smart electric consumption, comprehensive simulation, demo platform摘要：本文分析了智能用
4、电综合模拟演示平台的需求和现实意义，介绍了演示平台的建设原则、系统结构、功能模块、 通信组网、应用分析等内容。重点介绍了负荷管理、配变监测、集中抄表及异常用电监测等功能模块的设计方案，最 后对演示平台的应用进行了总结和展望。关键词：智能电网，智能用电，综合模拟，演示平台1引言利用现代通信技术、信息技术、营销技术，建设智能用电服务体系是智能电网的重要内容之一。 智能用电，依托坚强电网和现代管理理念，利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术， 实现市场响应迅速、计量公正准确、数据实时采集、收费方式多样、服务高效便捷，构建智能电网与 电力用户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系。将
5、供电端到用户端的所有设备，透过 传感器连接，形成紧密完整的用电网络，并对信息加以整合分析，实现电力资源的最佳配置，达到降 低用户用电成本、提升可靠性、提高用电效率的目的。智能用电综合模拟演示平台（以下称演示平台），是智能用电各种专业系统和技术的集成实验环 境。演示平台既是一个一体化的数据采集和监控系统，也是一个硬件、软件、业务、技术高度融合的 模拟实验平台。演示平台是以软件为中枢指挥、设备为支撑骨架、信道为信息通道、功能为业务流程、 展示为技术目标的综合模拟系统，该平台的应用对于引领智能电网科技创新，展示和验证智能用电和 智能通信科技成果、宣传普及节能减排和清洁能源利用都具有重要意义。2演示平
6、台建设原则演示平台建设原则是分阶段原则、分模块原则与可扩展原则。分阶段原则：建设初期是已现有用电信息采集系统为基础，包括负荷管理、配变监测、集中抄表 和异常用电监测等内容。建设后期演示平台将不断引入智能用电最新技术的研究和应用成果，对初期 平台进行改进和完善。分模块原则：智能用电涉及的内容很多，这就需要选择主要和典型的功能和业务，通过建立功能 模块的方式对各项功能和业务进行综合展示。可扩展原则：考虑到未来智能电网新标准、新规范和新技术的应用，对系统的软硬件设备都会造 成一定的影响，因此在整个系统和设备的冗余度、开放性和接口设计上预留有足够的扩展空间，为未 来的系统及设备升级和扩展做好技术准备。
7、3演示平台系统结构演示平台主要由大屏幕显示、主站系统、网络通信、供电电源及各类功能模块的展示区域组成， 见图1。大屏幕演示系统：演示整个系统网络架构、功能演示等；主站系统展示区：整个智能用电管理主 站系统功能等方面的演示；负荷管理演示模块：演示专变用户用电负荷管理；配变监测演示模块：演 示公变台区配电变压器监测管理；集中抄表演示模块：演示低压台区集中抄表管理；用电异常演示模 块：演示防窃电功能；通信方式演示模块：演示智能用电管理系统中的多种通讯方式和组网方式；其 他演示模块：系统扩展备用。通信网络支撑系统：实现局域网通讯，完成演示系统通信组网；供电电 源支撑系统：提供系统演示用电设备电源支撑。
8、通信方式展示区大广、F屏负配集异通其幕荷变中常信他显管监抄用部模示理测表电分块系部部部部统 刀 分-分分!L_通信网络支撑系统1.J供电电源支撑系统图1演示系统结构图3功能展示模块设计3.1整体结构设计智能用电综合模拟演示平台功能模块平面示意图如图2所示，各功能模块有展板、展台、设备柜、 液晶显示器、桌面设备样品、操作鼠标等构成：图2展示模块整体简图展板：为实物图片加采集数据动态显示板，平面方式布置，包括电气一次接线原理图、指示灯、 数码显示（显示实时电量、电压、电流、功率因数等实时数据）、操作按键、文字说明等；展台：可放置各种设备样品的平面，位于设备柜的上部。设备柜：放置功能模块所需要的各种
9、设备的箱体，并具备接线槽和接线端子。设备样品：包括各类终端、电能表、通信模块等；液晶显示器：当地工作站的操作界面；3.2负荷管理模块负控管理展板简图如图3所示，为满足负荷管理系统的基本演示需求，按照2个专变大用户，每 个用户一路进线、四路出线考虑，主要设备配置：专网大用户终端1台，公网终端1台，三相多功能 电能表2只。专网终端和公网应用于电力需求侧的管理，实现预付费，控制，监测接收场强、工作电 压、环境温度，进行工况管理，电压质量监测及远程通信等功能，是电力公司监控用户用电情况、提 高需求侧管理水平的高性能终端执行单元。图3负控管理展板简图3.3配变监测模块配变监测展板简图如图4所示，为满足配
10、变监测系统的基本演示需求，按照一个公用配变考虑， 主要设备配置：公网配变终端1台，三相多功能电能表1只，两台并联电容器。公变终端应用于公变 台区变压器运行工况监控。实现考核计量、远程抄表、低压无功补偿，电压质量监测及远程通信等功 能。便于电力局及时掌握配变的运行状态，为配电变压器的安全、经济运行提供保障。图4配变监测展板简图3.4集中抄表模块集中抄表展板简图如图5所示，满足集中抄表系统的基本演示需求，按照2个小区台变考虑，主 要设备配置：集中器2台，采集器2台，单相载波电能表4只，单相电能表4只。对于载波表，由集中器通过电力线载波信道直接抄读，对于具有485接口的电表，首先由采集器 通过485
11、接口抄读，然后通过电力线载波上传到集中器。集中器通过GPRS、以太网或电话线连接主站。图5集中抄表展板简图3.5异常用电监测模块异常用电展板设计简图如图6所示，满足异常用电监测系统的基本演示需求，按照一个专变大用 户考虑，主要设备配置：专网大用户终端1台，公网大用户终端1台，三相多功能电能表2只。使用 专网大用户负控终端/公网大用户负控终端加无线采集器、数据转换模块组成防窃电系统，对异常用 电（例如表前用电、短接电流互感器、降低电表电压等目前常用的窃电手段）进行监测。降压窃电演示开关Kl.Kf：表前窃电演示开关K2,K2： CT短接窃电演示开关K3, K3图6异常用电展板简图4通信组网设计4.
12、1负荷管理模块通信组网负荷管理演示模块本地通信选用RS-485,远程通信采用230M专网及GPRS公网的通信方式，其通信组网如图7所示。230M专网终端公网终端RS-485RS-485电能表4.2配变监测模块通信组网- 主站算机电能表 电能表电能表 电能表电能表图8配变监测演示模块通信组网GPRS配变监测终端集中器配变监测演示模块的本地通信方式为RS-485方式，远程通信选用GPRS组网方式，其通信组网 如图8所示。4.3集中抄表模块通信组网集中抄表演示模块的本地通信方式选用RS-485及电力线载波通信，远程通信方式选用GPRS或 CDMA公网通信，其通信组网方式如图9所示。GPRS/CDMA
13、她波41住&我款电性RS找波就JL魅RS-M15 I图9集中抄表演示模块通信组网4.4异常用电监测模块通信组网其通信组网方式如图10所示。图10用电异常监测演示模块通信组网5演示平台的应用（1）功能展示。异常用电演示模块的本地通信方式选用RS-485及微功率无线通信，远程通信方式选用230M专 网及GPRS公网通信利用综合模拟演示平台整合现场用电数据，模拟现场用电情况展示各个功能模 块的应用功能，通过主站、终端、电能表、模拟开关等的互动，展示电力负荷控制功能、配变监测功 能、低压集中抄表功能、异常用电监测功能和通信组网功能等。（2）普及宣传。通过演示平台的大屏幕和功能模块的液晶显示器，以电视宣
14、传片的形式，普及 智能电网、智能用电知识，介绍智能用电服务、用电信息采集、需求侧管理、智能量测、智能用电小 区/楼宇、智能家居等技术的政策、意义、研究进展、科技成果、示范工程、社会经济效益等。（3）培训学习。通过主站和终端的操作，通过调节系统控制模式、终端和电能表参数、功率源 模拟量数值、开关的通断，了解和学习系统和终端设备的工作原理、系统监控采集过程，理论讲解及 实际操作相结合，达到系统模拟状态下的技术培训目的。（4）设备测试。智能用电综合模拟平台可作为各类终端设备、电表、通信模块等智能用电设备 的综合测试平台。测试智能用电设备等的参数配置、通电特性、运行特性、通信特性。（5）未来应用。智能
15、电网技术的发展，必将促进智能用电技术的广泛应用，智能用电综合模拟 平台以实验室为环境，将为未来智能用电服务体系的建设，为深入智能用电科学研究和技术应用，提 供最先进、最方便、最适用的接入平台。6总结与展望论文以智能电网的研究思路为指导，以促进我国坚强智能电网的建设为基本出发点，研究智能用 电相关技术，设计实现一个综合性的智能用电模拟平台。该平台整合了智能用电相关的多种技术，实 现了模拟平台的多样化、综合化及系统化。为深化智能用电技术的研究成果提供技术检验平台，为智 能用电和智能通信的研究提供了的必要的实验室手段和研究环境。随着智能电网研究的不断深入，智能用电综合模拟平台将重点展现智能用电服务中的“双向互动” 特点。在不远的进来，演示平台将接入各种智能化功能模块，以满足智能小区/楼宇、智能家居、电 动汽车充放电、可再生能源接入等的接入需求，通过不断扩展模拟平台功能及展示内容提高演示平台 的先进性、多样性和适用性。作者简介：邵瑾（1985-），女，研究生，从事电能信息采集、智能用电的研究工作李铮（1979），男，工程师，从事负荷管理系统、电能信息采集、智能用电的研究工作。张 晶（1963-），男，教授级高级工程师，从事需求侧管理、智能用电服务体系的研发工作
