基于IP网络主动上报模式下的智能终端研究郑庆荣

郑庆荣1赵建立2

中文标题：基于IP网络主动上报模式下的智能终端研究

英文标题：ResearchonIntelligentTerminalBasedonIPNetworkActiveReportingMode

中文关键字：IP网络主动上报；智能交互终端；需求响应；

英文关键字：IPnetworkactivereporting;Intelligentinteractiveterminal;Demandresponse;

中文摘要：IP协议是将多个包交换网络连接起来，它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。智能交互终端是AMI（advancedmeteringinfrastructure）系统最基本的数据采集设备。应用IP网络协议实现智能交互终端与上级主站的信息互动，节省了约四分之一时间，可有效提升用户感受，并催生新的业务应用能力。

英文摘要：IPprotocolconnectsmultiplepacketswitchingnetworks.Ittransmitssomethingcalleddatapacketbetweensourceaddressanddestinationaddress.Italsoprovidesdatasizereassemblyfunctiontomeettherequirementsofdifferentnetworksforpacketsize.Intelligentinteractiveterminalisthemostbasicdataacquisitiondeviceintheadvancedmeteringinfrastructure(AMI)system.TheapplicationofIPnetworkprotocoltorealizetheinformationinteractionbetweenintelligentinteractiveterminalandsuperiormasterstationsavesaboutaquarterofthetime,caneffectivelyenhancetheuser'sfeelings,andpromotenewbusinessapplicationcapabilities.

1概述

IP协议是将多个包交换网络连接起来，它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。IP实现两个基本功能：寻址和分段,使用四个关键技术提供服务：服务类型，生存时间，选项和报头校验码。

智能交互终端是AMI（advancedmeteringinfrastructure）系统最基本的数据采集设备。这些设备通过先进的信息通信技术，对监测范围内的用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能用电。

应用IP网络协议实现智能交互终端与上级主站的信息互动，可有效提升用户感受，并催生新的业务应用能力。

1.1智能交互终端主动上报数据优点

IP协议是点-点线路的网络层通信协议，依据IP协议特点，对电能质量、用电信息等数据的采集，智能交互终端遵照灵活配置、提升功能、提高数据采集效率的要求，采用主动上报数据到上级主站的方式。

(1)智能交互终端主动上报数据优点

主动上报数据方式能提高数据采集效率,终端与上级主站通讯通常是应答方式即上级主站向终端发送数据召测命令，终端收到召测命令后向主站回复数据。主动上报数据方式省略了上级主站向终端发送数据召测命令的过程，从而缩短了数据采集时间。

(2)智能交互终端主动上报数据与上级主站协议制定

在智能交互终端运行过程中，上级主站下发主动上报定时任务参数至智能交互终端，智能交互终端按照下发的参数定值进行主动上报数据。

2智能交互终端的应用模式

在实际应用中，智能交互终端主要以下四类对象进行信息交换和互动，这四类对方分别为上层（上级电网）、电力用户、现场用电和用电设备，其应用模式示意图如下图所示。

图表1：智能交互终端应用模式示意图

上层（上级电网）的用电服务和管理

上层（上级电网）对象的典型代表为智能电网的主站系统。通过远程信道，实现将电网实时供需信息、动态电价、欠（缴）费信息、停电检修信息等下发到智能终端。

而智能交互终端也将用户用电实时情况、峰谷用电规律、用电异常信息等上报主站。这样电力企业的用电服务营销策略和管理措施将得到有效执行，效果能及时反馈，同时，也为今后电力决策提供了全面的信息参考和技术支持。

现场用电信息采集与监控

智能交互终端实时监控了整个现场用电情况，包括用电现场实时电流、电压、功率、电量、供电质量的数据采集和分析，计量表计的抄读，异常用电的发现和告警等等。

同时，智能交互终端在必要时可通过遥控动作实现对现场用电的管理及用电负荷的合理分配。

3智能交互终端功能设计

3.1自动抄表管理

系统根据采集任务的要求，自动采集监测范围内的电能表数据，获得用电测量数据。

3.2负荷管理

1）负荷控制：系统通过对智能设备设置负荷定值、电量定值、电费定值以及控制相关参数的配置和下达控制命令，实现系统功率定值控制、电量定值控制和电费定值控制功能。

2）远程跳合闸：系统亦可直接向智能电子设备、智能电表下达远程直接开关控制命令，实现遥控功能。

3）用户自主控制：系统通过智能设备向用户发送负荷控制的要求，当用户接收到负荷控制要求后，用户主动降低负荷，以满足负荷控制的要求。

3.3费控管理

预付费管理需要由主站、智能电子设备（终端）、智能电表多个环节协调执行，实现预付费控制方式也有主站实施预付费、终端实施预付费、电能表实施预付费三种形式。

1）主站实施预付费管理

主站根据用户的预付费信息和定时采集的用户电能表数据计算剩余电费，当剩余电费等于或低于报警门限值时，主站下发催费告警命令，通知用户及时缴费。当剩余电费等于或低于跳闸门限值时，主站下发跳闸控制命令，告知用户并切断供电。用户缴费成功后，在规定时间内主站应及时下发允许合闸命令，允许合闸。

2）终端实施预付费管理

主站可根据用户的预付费信息，输入和存储电能量费率时段和费率以及预付费控制参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值，并下发终端。当需要对用户进行控制时，向终端下发预付费控制投入命令，终端根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，在规定时间内主站应及时下发允许合闸命令，允许合闸。

3）电能表实施预付费管理

主站可根据用户的预付费信息，输入和存储电能量费率时段和费率以及预付费控制参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值，并下发到电能表。当需要对用户进行控制时，向电能表下发预付费控制投入命令，电能表根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，在规定时间内主站应及时下发允许合闸命令，允许合闸。

3.4需求响应

当电价升高或系统可靠性受威胁时，系统运行人员可通过AMI系统向电力用户发出诱导性减少负荷的通知，或者在特殊情况下电力用户允许系统运行人员压负荷，是系统运行人员实现削峰填谷的技术工具；或者电力用户在收到电价上升信号后，通过AMI系统与系统运行人员进行交互，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升。

3.5用电情况统计

负荷分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组、用户、变压器容量等类别对象，以组合的方式对一定时段内的负荷进行分析，统计负荷的最大值及发生时间、最小值及发生时间，负荷曲线趋势，并可进行同期比较，以便及时了解系统负荷的变化情况。

负荷率分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组等统计分析各时间段内的负荷率，并可进行趋势分析。

电能量分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组、用户等类别，以日、月、季、年或时间段等时间维度对系统所采集的电能量进行组合分析，包括统计电能量查询、电能量同比环比分析、电能量峰谷分析、电能量突变分析、用户用电趋势分析和用电高峰时段分析、排名等。

3.6线损、变损分析

根据各供电点和受电点的有功和无功的正/反向电能量数据以及供电网络拓扑数据，按电压等级、分区域、分线、分台区、分元件进行线损的统计、计算、分析。可按日、月固定周期或指定时间段统计分析线损。主站能人工编辑和自动生成线损计算统计模型。

变损计算，是指将采集到的电能量信息作为原始数据，将原始数据注入到指定的变损计算模型中，生成对应计量点各变压器的损耗率信息。变损计算模型可以通过当前的电网结构自动生成，也支持对于个别特殊变压器进行特例配置。

参考文献:

[1]吴湛击。现代纠错编码与调制理论及应用[M].北京:人民邮电出版社.2008

[2]易浩勇，张京娜，汤琰君。基于电力无线专网的用电信息采集通信系统[J].《电力系统通信》2013年02期

[3]王海燕,李晓辉,汤佩林。用电信息采集系统的建设与应用[J].《电力信息化》2012年09期

[4]朱彬若,杜卫华,李蕊。电力用户用电信息采集系统数据分析与处理技术[J].《华东电力》2011年10期

[5]金家培，韩伟福。无线电专网终端测试方法讨论[J].《华东电力》2013

郑庆荣（1977—），男，高级工程师，从事智能用电新技术与需求侧管理等工作。

赵建立（1983—），男，高级工程师，从事智能用电新技术与需求侧管理等工作。

(国网上海市电力公司上海市浦东新区源深路1122号200122)

中文标题：基于IP网络主动上报模式下的智能终端研究

英文标题：ResearchonIntelligentTerminalBasedonIPNetworkActiveReportingMode

中文关键字：IP网络主动上报；智能交互终端；需求响应；

英文关键字：IPnetworkactivereporting;Intelligentinteractiveterminal;Demandresponse;

中文摘要：IP协议是将多个包交换网络连接起来，它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。智能交互终端是AMI（advancedmeteringinfrastructure）系统最基本的数据采集设备。应用IP网络协议实现智能交互终端与上级主站的信息互动，节省了约四分之一时间，可有效提升用户感受，并催生新的业务应用能力。

英文摘要：IPprotocolconnectsmultiplepacketswitchingnetworks.Ittransmitssomethingcalleddatapacketbetweensourceaddressanddestinationaddress.Italsoprovidesdatasizereassemblyfunctiontomeettherequirementsofdifferentnetworksforpacketsize.Intelligentinteractiveterminalisthemostbasicdataacquisitiondeviceintheadvancedmeteringinfrastructure(AMI)system.TheapplicationofIPnetworkprotocoltorealizetheinformationinteractionbetweenintelligentinteractiveterminalandsuperiormasterstationsavesaboutaquarterofthetime,caneffectivelyenhancetheuser'sfeelings,andpromotenewbusinessapplicationcapabilities.

1概述

IP协议是将多个包交换网络连接起来，它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。IP实现两个基本功能：寻址和分段,使用四个关键技术提供服务：服务类型，生存时间，选项和报头校验码。

智能交互终端是AMI（advancedmeteringinfrastructure）系统最基本的数据采集设备。这些设备通过先进的信息通信技术，对监测范围内的用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能用电。

应用IP网络协议实现智能交互终端与上级主站的信息互动，可有效提升用户感受，并催生新的业务应用能力。

1.1智能交互终端主动上报数据优点

IP协议是点-点线路的网络层通信协议，依据IP协议特点，对电能质量、用电信息等数据的采集，智能交互终端遵照灵活配置、提升功能、提高数据采集效率的要求，采用主动上报数据到上级主站的方式。

(1)智能交互终端主动上报数据优点

主动上报数据方式能提高数据采集效率,终端与上级主站通讯通常是应答方式即上级主站向终端发送数据召测命令，终端收到召测命令后向主站回复数据。主动上报数据方式省略了上级主站向终端发送数据召测命令的过程，从而缩短了数据采集时间。

(2)智能交互终端主动上报数据与上级主站协议制定

在智能交互终端运行过程中，上级主站下发主动上报定时任务参数至智能交互终端，智能交互终端按照下发的参数定值进行主动上报数据。

2智能交互终端的应用模式

在实际应用中，智能交互终端主要以下四类对象进行信息交换和互动，这四类对方分别为上层（上级电网）、电力用户、现场用电和用电设备，其应用模式示意图如下图所示。

图表1：智能交互终端应用模式示意图

上层（上级电网）的用电服务和管理

上层（上级电网）对象的典型代表为智能电网的主站系统。通过远程信道，实现将电网实时供需信息、动态电价、欠（缴）费信息、停电检修信息等下发到智能终端。

而智能交互终端也将用户用电实时情况、峰谷用电规律、用电异常信息等上报主站。这样电力企业的用电服务营销策略和管理措施将得到有效执行，效果能及时反馈，同时，也为今后电力决策提供了全面的信息参考和技术支持。

现场用电信息采集与监控

智能交互终端实时监控了整个现场用电情况，包括用电现场实时电流、电压、功率、电量、供电质量的数据采集和分析，计量表计的抄读，异常用电的发现和告警等等。

同时，智能交互终端在必要时可通过遥控动作实现对现场用电的管理及用电负荷的合理分配。

3智能交互终端功能设计

3.1自动抄表管理

系统根据采集任务的要求，自动采集监测范围内的电能表数据，获得用电测量数据。

3.2负荷管理

1）负荷控制：系统通过对智能设备设置负荷定值、电量定值、电费定值以及控制相关参数的配置和下达控制命令，实现系统功率定值控制、电量定值控制和电费定值控制功能。

2）远程跳合闸：系统亦可直接向智能电子设备、智能电表下达远程直接开关控制命令，实现遥控功能。

3）用户自主控制：系统通过智能设备向用户发送负荷控制的要求，当用户接收到负荷控制要求后，用户主动降低负荷，以满足负荷控制的要求。

3.3费控管理

预付费管理需要由主站、智能电子设备（终端）、智能电表多个环节协调执行，实现预付费控制方式也有主站实施预付费、终端实施预付费、电能表实施预付费三种形式。

1）主站实施预付费管理

主站根据用户的预付费信息和定时采集的用户电能表数据计算剩余电费，当剩余电费等于或低于报警门限值时，主站下发催费告警命令，通知用户及时缴费。当剩余电费等于或低于跳闸门限值时，主站下发跳闸控制命令，告知用户并切断供电。用户缴费成功后，在规定时间内主站应及时下发允许合闸命令，允许合闸。

2）终端实施预付费管理

主站可根据用户的预付费信息，输入和存储电能量费率时段和费率以及预付费控制参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值，并下发终端。当需要对用户进行控制时，向终端下发预付费控制投入命令，终端根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，在规定时间内主站应及时下发允许合闸命令，允许合闸。

3）电能表实施预付费管理

主站可根据用户的预付费信息，输入和存储电能量费率时段和费率以及预付费控制参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值，并下发到电能表。当需要对用户进行控制时，向电能表下发预付费控制投入命令，电能表根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，在规定时间内主站应及时下发允许合闸命令，允许合闸。

3.4需求响应

当电价升高或系统可靠性受威胁时，系统运行人员可通过AMI系统向电力用户发出诱导性减少负荷的通知，或者在特殊情况下电力用户允许系统运行人员压负荷，是系统运行人员实现削峰填谷的技术工具；或者电力用户在收到电价上升信号后，通过AMI系统与系统运行人员进行交互，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升。

3.5用电情况统计

负荷分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组、用户、变压器容量等类别对象，以组合的方式对一定时段内的负荷进行分析，统计负荷的最大值及发生时间、最小值及发生时间，负荷曲线趋势，并可进行同期比较，以便及时了解系统负荷的变化情况。

负荷率分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组等统计分析各时间段内的负荷率，并可进行趋势分析。

电能量分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组、用户等类别，以日、月、季、年或时间段等时间维度对系统所采集的电能量进行组合分析，包括统计电能量查询、电能量同比环比分析、电能量峰谷分析、电能量突变分析、用户用电趋势分析和用电高峰时段分析、排名等。

3.6线损、变损分析

根据各供电点和受电点的有功和无功的正/反向电能量数据以及供电网络拓扑数据，按电压等级、分区域、分线、分台区、分元件进行线损的统计、计算、分析。可按日、月固定周期或指定时间段统计分析线损。主站能人工编辑和自动生成线损计算统计模型。

变损计算，是指将采集到的电能量信息作为原始数据，将原始数据注入到指定的变损计算模型中，生成对应计量点各变压器的损耗率信息。变损计算模型可以通过当前的电网结构自动生成，也支持对于个别特殊变压器进行特例配置。

参考文献:

[1]吴湛击。现代纠错编码与调制理论及应用[M].北京:人民邮电出版社.2008

[2]易浩勇，张京娜，汤琰君。基于电力无线专网的用电信息采集通信系统[J].《电力系统通信》2013年02期

[3]王海燕,李晓辉,汤佩林。用电信息采集系统的建设与应用[J].《电力信息化》2012年09期

[4]朱彬若,杜卫华,李蕊。电力用户用电信息采集系统数据分析与处理技术[J].《华东电力》2011年10期

[5]金家培，韩伟福。无线电专网终端测试方法讨论[J].《华东电力》2013

郑庆荣（1977—），男，高级工程师，从事智能用电新技术与需求侧管理等工作。

赵建立（1983—），男，高级工程师，从事智能用电新技术与需求侧管理等工作。