摘要：论文首先对智能电网及智能用电相关技术做了简要分析，指出现有用电终端所存在的问题和不足之处，提出利用智能用电终端技术解决现有终端的技术缺陷问题；其次，提出了智能终端的定义，将其按功能及应用范畴进行了分类，并对智能用电终端在智能电网中的作用及意义做了详细的阐述分析；再次，从实际应用的角度出发，对智能终端进行了需求分析并设计了智能用电终端的功能；最后，对智能用电终端技术的发展趋势进行了展望。

关键词：智能用电，终端，智能电网

0 引言

随着智能电网技术的发展以及越来越多的业界专家和研究机构对智能电网研究的高度关注及高投入，建设智能电网，增强电网运行的可靠性，提高供电服务质量已被众多国家和地区提上议程或纳入发展计划。我国智能电网的研究起步较晚甚至刚刚起步，虽然国家电网公司组织开展的大电网安全关键技术研究、数字化电网关键技术研究、电力电子关键技术、特高压同步电网安全稳定运行关键技术研究等相关研究实践及“SG186”工程、电力通信建设、用户用电信息采集系统等都为建设我国智能电网奠定了坚实的基础，我国在电能计量装置的研究应用方面一定程度上也体现了智能化，但是全面推进智能电网建设依然存在传统的设备无法满足智能电网自动化及智能化需求的问题。一方面，现有的电能表只能记录家庭用户所消耗的电能，电能表本身也不具备网络功能，由于缺乏互动手段，不能够实时接收电网实时电价等信息，根据预定策略控制相应电器设备投切等，无法实现信息查询、网络购电、节电管理等功能。另一方面，现有的用电采集终端具备基本的数据采集、处理、存储和控制功能，用户只能通过显示器按照固定的格式读取终端的用电信息，客户只能被动接收电网公司的信息，而无法主动参与移峰或让峰等用电活动。

未来的智能终端不仅具备现有设备的功能，还将实现与客户、客户智能家居设备的信息交互，满足需求侧管理、用电信息查询、网络购电、家居节电管理等增值性服务的需求。

1智能用电终端综述

1.1智能终端定义

智能电表与智能交互终端是应用于用户侧的智能电子装置，具有电能计量、远方控制、双向通信、远程抄表、事件报警、用电信息及参数显示、电能质量监测、用户侧分布式电源监控等功能。智能终端透过传感器与其他店里设备相连接，形成紧密完整的用电网络，并对信息加以整合分析，合理配置电力资源，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从而达到降低用户用电成本、提升可靠性、提高用电效率的目的。

1.2智能终端设备分类

智能用电终端按照功能及应用场合不同，可以分为：用电信息采集终端、智能交互终端、智能家居交互终端、能源接入终端及汽车充放电接入终端五大类。

1）用电信息采集终端

用电信息采集终端主要负责对用户的用电信息进行实时采集、处理和监控，实现电力用户的全覆盖和用电信息的全采集，全面支持费控管理，是智能电网用电环节的重要基础和用户用电信息的重要来源，为“SG186”信息系统提供及时、完整、准确地基础数据，为智能用电服务技术支持平台提供基础用电信息数据。

用电信息采集终端主要包括：专变采集终端、抄表集中器、抄表采集器、电能表，该类终端能实现的功能主要包括：数据采集、数据管理、终端管理、档案管理、控制、自动抄表、任务执行、费控管理、有序用电管理、用电情况统计分析、异常用电分析、电能质量数据统计分析、运行维护管理、权限和密码管理等。

2）智能交互终端

智能交互终端实现小区、楼宇用电信息管理、能效管理、实时负荷和异常用电分析、自动抄表和社区增值服务。其中，自动抄表可以实现水、电、气抄表集中自动采集，用电分时计价，监测用电负荷，监视异常用电、预防故障和及时复电等功能；社区增值服务实现电力网、通讯网、有线电视网、互联网“四网合一”，可提供影视点播、信息公告、物业管理等服务。

3）智能家居交互终端

智能家居交互终端，是实现智能家居用电服务的终端。其功能主要包括：家庭能源管理、家庭安防、家庭缴费管理及智能家电控制等。其中，智能家电控制，可以视电网不同时段电价情况或客户自行需要，本地与远程控制家用电器，并自动跟踪电网电压，视电网电压情况，自动调整电压，促进科学合理用电。

4）能源接入终端

能源接入终端用于实现分布式能源接入。通过分布式能源接入终端，一方面可以实现分布式能源的 “即插即用”、远程监视控制、双向计量和结算；另一方面，实现实时分析预测分布式电源发电情况，自动发布分布式电源运行状态信息。此外，将能源接入终端配合分散式储能装置，优化控制分布式电源接入系统，实现根据电网潮流变化情况及区域负荷平衡情况，自动接入和退出分布式电源；最大限度平抑间歇性发电对配电网的扰动。

5）汽车充放电接入终端

利用汽车充放电接入终端，对于城镇主要干道、商业区等大型电动汽车充放电站（类似目前加油站、加气站），优化制定充放电策略，合理控制充放电时间，实现快速充放电、整组电池更换以及双向计量、计费等功能，同时可考虑电池检测、电池维护等扩展功能，并满足客户自助充放电需求。

对于居民区、商厦、停车场和政府大楼等区域小型电动汽车充放电站，通过汽车充放电接入终端实现即插即用式、随时随地的便捷充放电。充电机可接收来自电力企业的电价等信息，自动避开高峰时间充电。

1.3 智能用电终端在智能电网作用

智能用电终端，作为售电侧和用户侧的主要交互平台，是电网信息发布、客户数据采集、信息上送的主要媒介，是社会公众感知电网智能化服务的关键所在。

智能用电终端集成了多个信息及功能模块，通过跨平台的数据/信息管理，实现更多、更高级的应用。比如：通过削峰填谷，通过有效转移负荷，合理分配电力资源，满足电网公司调节用电负荷曲线，而不是单纯增加基建投资；通过全网的无功/电压管理，降低线损；通过供需互动结合分时电价，引导客户消费，满足家庭用户节电，降低费用；通过增值服务将气象、分布式能源、小区信息发布、在线缴费等联系起来，提高服务质量，满足家庭用户网上查询水电气消费，并为网络支付提供数据；通过实时负荷预测，充分提高现有发电机组的平均小时利用率，而不是单纯增加新机组以满足无计划的峰值需求，达到合理规划节能减排的目的；提升电网自身的危机处理能力，使之具备故障预警，快速判断，自行恢复等“自愈”功能，保证电网安全稳定运行。因此，研究智能用电终端技术具有深刻的理论意义和重要的现实意义。

2 智能用电终端的需求分析

1）用电信息采集系统

与传统的仅能记录用户耗电量的终端（如：电能表、用电采集终端）不同，智能用电终端除了满足电能计量的要求，还能对智能家电、其他能源计量器具进行数据采集。此外，智能用电终端还能通过供需双方的交流互动实现信息查询、网络购电、节电管理等功能。

2）智能用电小区、智能用电楼宇；

智能用电小区、智能用电楼宇的实现，需要智能用电终端为其提供信息双向互动及需求侧管理支持。这里的信息双向互动，是指电网与家庭之间的双向信息交互需求。一方面，电网从家庭获取实时电量、最大功率、负荷种类、可转移负荷等用电信息，同时，电网从家庭获取购电信息、建议投诉、定制方案等的客户需求信息；另一方面，家庭需要从电网获取电费、电价、参与移峰的政策奖励以及可选的优化用电方案等信息。此外，利用智能用电终端实现智能发布电网实时信息、自动接收用户响应、自动撮合交易、最优决策、响应结果自动监测、自动结算，等功能。在能源使用高峰期，公用事业公司发送电子消息给消费者，提醒他们关闭非必要设备（或降低其用电量）以降低能耗，或者将提醒信息自动发送给设备，无需人为操作，真正实现小区、楼宇用电智能化。

3） 智能家居用电服务系统；（电网友好型智能家居）

智能家居的概念在5，6年前引入中国，主要着眼点是构建一个系统使得人们能够更方便的对家用电器进行控制。其主要功能有：a) 可对白色家用电器和其他设备的控制、调节和监测，比如微波炉、洗衣机、灯光、电动窗帘、防盗报警器、自动门烟雾探测器、有害气体检测装置、温度和湿度控制器、风量调节器、各种手动的开关和遥控器等;b) 沟通黑色家电和其他视频设备之间以及与外部世界之间的信息通道，其中包括：台式/手持计算机、电视、录/摄像机、VCD/DVD和数码照相机等；同时还可以实现对它们的控制和监测;c) 通过对外的接口，实现远程控制和信息交换，如：电话线、有线电视电缆、市电电源线、双绞线和无线通讯方式等。智能家居用电服务功能的实现，则需要智能用电终端为其提供交互界面及基本的控制接口，实现家居设备与上层管理者之间的对话。

3 智能用电终端的功能设计

1）用电计量

智能终端应具有用电计量功能，能实时 、准确的计量用户的耗电量，并通过合适的通信媒介（光纤、RS-485、GPRS、INTERNET、230M专网、电力线载波，等）将用电数据上送至上层管理机构，为电力公司收取电费提供准确的依据 ，为用户及时掌握自身的用电状况提供重要保障。

2）信息采集

智能终端应具备信息采集功能，能依照设定的时间和参数及时采集各个用电设备的运行数据，并进行相应的存储、运算和上报。一方面，当用电设备插入用电插座，则该设备类型、设备的功率以及其它与该类型设备有关的信息（如空调的温度设定，电饭锅启动时间和工作时间等）等信息将传递到电力公司，为其制定分时电价等用电激励政策、有效实施用电需求侧管理提供数据支持；另一方面，用户也能掌握家庭用电设备的耗电情况，根据自身实际情况设定科学合理的用电计划，并根据用电计划以及设备的重要性对其进行启停控制，从而实现“节约电能”和“节约电费”双赢的目的。

3）数据处理

终端应具备处理所采集的数据信息的功能，具体包括：a) 当前及实时数据处理：时钟、功率数据、电量数据、状态事件、终端参数等；b) 历史日数据处理：按日统计或计算各种历史数据并生成记录表保存；c) 历史月数据处理：终端将采集的数据在月末零点生成各种历史月数据并保存。

4）信息交互

智能终端应具备信息交互的功能。这里是指双方的、互动的交流。一方面，是人和电力提供者的互动，居民通过智能控制面板将购电信息、历史用电信息查询请求等信息发送给电力提供者；另一方面，电力提供者也通过智能控制面板的显示界面将系统信息或用户请求的其它信息显示给居民。智能终端能弥补传统电表信息传递的单一化的不足，实现信息的双向交流，从而使电力供应机构能精确地知道用户的用电规律，对需求和供应有一个更好的平衡。

5）控制功能

智能终端应具备控制功能，能根据用户预先设定的时间及参数自动控制用电设备的启停，实现灵活多变、与时俱进的用电模式，更加合理、科学的管理家庭能源。

6）显示功能

智能终端应具备信息显示功能，用户可以通过控制面板上的液晶屏获取节能建议和实时的价格信息，整合家用电器的使用时间和频率，避开用电高峰期的高价格电力，降低电费费用。

7）电费核算功能

依据客户用电业务变更、用电负荷运行、电价等信息和计费规则，自动核算电费，自动分析客户用电量变化情况，生成异常情况提示，并动态跟踪和统计分析异常核对情况。

8）电费回收风险自动监控功能

依据客户任一时段的实际用电量、电价和计费规则自动计算客户实际发生电费，实时监测客户电费帐户余额，自动生成客户交费提示，对客户电费资金在途及交纳情况实施动态监控；自动进行电费回收风险评价，判断风险等级，自动发布电费回收风险预警信息；通过客户用电信用与社会信用的信息交互与共享，动态评价客户综合信用等级。

9）电力市场分析与预测功能

自动进行市场细分和电力销售信息的归类整合，自动完成购、售电市场分析与预测信息处理，辅助完成市场分析预测报告和市场营销策略建议，为电力电量平衡、电网规划与建设、市场培育与开发提供重要依据。

10）营销服务质量在线稽查与实时监控功能

对电力营销及用电服务质量实施全过程在线监测，对业务处理、流程执行、工作时限、工作效果进行实时评价、分析，自动生成稽查报告，并对历史稽查情况和整改记录实施动态跟踪。

11）智能分析决策功能

对各类供用电数据信息进行自动统计、归类、查询和分析，对各项营销及用电服务指标进行自动比对、分析和预测，自动生成营销策略和指标提升建议，为公司经营管理提供决策依据，为国家电力能源政策、电价政策、节能减排政策调整提供全面、准确、多角度的决策辅助信息。

4 智能用电终端的技术展望

随着电子技术、计算机技术及电力系统自动化技术等相关技术的飞速发展，智能用电终端技术也将迎来巨大的飞跃，未来的智能用电终端将朝着自动化、智能化和多元化的方向不断进步。具体表现在以下几个方面：

1）为客户提供灵活的信息定制

客户可根据各自需求，通过多种方式，灵活选择定制供用电状况、电价电费、能效分析、社会新闻等信息套餐，由电网通过短信、网络、电话、邮件、传真、智能设备等方式，实时向客户提供定制信息；根据供电服务的要求，及时向客户提供电网供需、停复电、用电价格等基础信息。

2）为客户提供多渠道的自助服务

为客户提供信息发布、信息查询、故障报修、业扩报装、在线费用结算、能效评价、用能策略制定、电动汽车充放电预约等服务。运用实体营业厅，为客户提供自助缴费、触摸查询、智能家居体验等服务。

3）实现客户故障自动诊断与处理

自动判断故障范围和停电设备产权，及时告知客户故障情况，提供自动寻找替代供电线路、启动自备应急电源等应急供电服务。实时定位抢修车辆，优化抢修派工，提供快速抢修服务。

4）为客户提供电费双向自动结算服务

适应分布式电源、充放电站的需要，在双向计量的基础上，实现不同时段客户与电力供应商之间互供电量、电费的自动结算，并自动生成帐单信息实时传输供用双方。

5）实现分布式能源及储能元件的接入

未来的智能用电终端将提供分布式能源的接口，实现分布式能源的“即插即用”、远程监视控制、双向计量和结算。同时采取集中储能、分散储能、随器储能等方式，根据电网需要，自动控制储能装置的充放电，实现电能计量设备的信息采集、电能质量监测，满足电网削峰、填谷及移峰填谷的需要。

5 结语

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。智能用电终端，作为智能电网的神经节点，透过传感器与其他电力设备相连接，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。论文对智能用电相关技术做了分析研究和探讨，为全面推进智能电网建设技工必要的基础理论支持和关键设备研发技术储备，对建设中国特色的智能电网具有深刻的理论意义和重要的现实意义。