隨著智能技術的不斷發展，智能技術已經深入我們生活生產的方方面面，在電力工業中也是如此，本文主要研究智能用電系統的結構和設計原理。

　　《電力系統裝備》Electric Power System Equipment(月刊)2002年創刊，是一本面向電力工業和電力設備產業，集指導性、信息性、技術性、實用性于一體的大型綜合性月刊。經過不斷發展壯大，已成為真正縮短電力設備供應商與用戶間聯絡的新干線。&&雜志內容涵蓋電力生產、傳輸、使用及電力設備制造等領域。

　　隨著科技的快速發展，以及面對著日益嚴重的環境問題，為了應對未來的挑戰，智能電網正在應用于世界范圍的電力工業中，并且代表著21世紀電網的發展趨勢。作為智能電網的組成部分，用電環節在建立雙向互動系統、優化用戶的服務質量、滿足用戶各種需求、進一步提高供電可靠性、改變終端用戶的能源使用模式及提高用電效率這些方面有重要意義。

　　用電是智能電網的重要組成部分，然而現有的用電系統沒有分類，而且對于智能電網沒有特別的適應性。文章主要研究智能電網用電組件的技術要求和發展方向，提出了包含智能電網技術特征的智能用電系統的框架設計，闡述了功率流和信息流以及系統的特點。這個設計構造了用戶、分布式發電的微網結構，并優化了需求側管理，使用電環節更經濟、靈活、易得、可靠、用戶友好。

　　2003年，美國能源署(DOE)發出“GRID2003”項目，計劃為下一代電網安裝智能表，給客戶設置“網”，實現雙向通信和trans-active用戶界面，把智能住宅和電器接入電網，通過需求側管理將分布式電源規劃用戶加入電力市場，用戶將能獲得最優質量的電能。同時，也將會出現便宜實用的電能存儲裝置。中國國家電網也出臺了相似的計劃。

　　用電系統包括負荷控制和管理(LCM)和需求側管理(DSM)自動抄表(AMR)，都將是高級計量架構(AMI)的重要的部分。本文主要設計了智能電網智能用電技術的框架。

　　1設計框架

　　1.1系統結構設計

　　設計智能用電系統(SPUS)，圖1顯示了SPUS的結構和工作系統，其結構包括3部分：智能電表(S-meter)、能源管理器(E-manager)和電器控制器(A-controller)。三個組件協調工作，以實現智能用電的用戶使用。

　　S-meter是SPUS和外界之間的能源接口和通訊門戶，其工作是與電網之間進行電能交換，供電公司控制中心和用戶的訪問端口之間實現通信。它應當將實時電能計量、計費、雙向多賬單和通信管理等等基本功能整合起來。通信管理包括SPUS內部之間、SPUS與供電公司之間及客戶端與SPUS之間的通信。

　　E-manager是SPUS能源中心，旨在實現管理獨立電源供應，優化電力供應策略，選擇電能和交互等功能。E-manager將整合如分布式發電(DG)的監測和控制、電網電能質量、故障保護、用戶電能的開斷和轉換等具體功能。SPUS中的分布式電源(DG)由太陽能發電設備、風力發電設備、用戶的能源存儲和燃料發電機組等構成。

　　A-controller是SPUS中實施電氣自動控制裝置、優化電力利用策略和人機互動的電器控制平臺。控制器將整合電氣設備和機器的智能操作組合優化等基本功能。

　　1.2功率流(潮流)和信息流

　　除了它們的基本功能外，SPUS的三部分還需要完成多項系統協調工作，通過圖1中功率流和信息流，很清晰地顯示出來。

　　功率流是指SPUS的電能傳輸，信息流是指通信系統的信息，其中包括SPUS與外部的、系統的各部分之間各種信息的交換。信息流控制功率流，而功率流的狀態由信息流來反映。

　　接下來，我們用信息流和功率流來描述SPUS系統的工作。

　　功率流在電網、S-meter、E-manager，以及以E-manager為核心的裝置中流動。供電公司通過電網為SPUS供應電能。根據價格、電網供電計劃、電網電能質量、DG供電狀態，E-manager從電網電源或DG轉換到用戶從而供應電能。如果選擇DG，E-manager應該為用戶把DG電能控制和轉換到可供應電能的狀態。

　　信息流的核心是S-meter。如圖2所示，S-meter通過GPRS、電力線通信和電子通信光纖與供電公司進行信息交換。同時，S-meter通過各種方式與因特網互聯，以便方便用戶檢查系統。此外，S-meter作為SPUS的入口，與E-manager和A-controller相連，著重于整個系統的各種信息。功率流和信息流的一體化反映在一下幾個方面：

　　①按照價格策略和電能賬單信息，SPUS執行與供電公司的雙向傳輸。

　　②根據價格戰略信息，電網電能質量監測數據，電能賬單信息DG的狀態，SPUS選用電源。

　　③隨著價格策略信息、用戶信息和選擇信息的控制命令，SPUS將命令，時間和電器持續時間結合起來。

　　2系統特性

　　設計方案的重點是適應智能電網的關鍵技術，形成整體系統。

　　2.1互動

　　互動是智能電網的一個重要特征，特別是用電端的重要表現形式和突出特征。智能電網的互動不僅體現在用戶側，而且在電力系統所有參與者中都有詮釋。智能電網促進用戶參與電力系統運行，鼓勵用戶參與電源建設、電力貿易和電源控制。在互動方面，SPUS具有以下特點：

　　①接入DG。作為一個雙向交易和供應選擇的基礎，智能電網鼓勵用戶獨立電源的發展。在SPUS中，E-manager作為一個界面接入智能電網。高效、節能及環境友好的DG對于用電系統可靠性和促進可再生能源的發展非常重要。

　　②雙向交易。為了實現峰值負荷轉移，智能電網非常推崇雙向交易。除了通過制訂多種電價策略指導用戶以外，設計和研究界面及雙向交易也很重要的。在SPUS中，S-meter是連接電網與用戶獨立電力系統的界面。根據S-meter的信息，在電價低時，E-manager將給DG的儲能裝置充電，在高電價時，將DG的電能賣給供電公司。

　　2.2保護與系統

　　除了互動以外，SPUS還可以保證電能的質量與可靠性。需求高峰會導致電網停電，電力故障會引起供電中斷，而且，電網中的諧波和無功功率會給電網電能質量帶來不利影響。在SPUS中，當檢測結果顯示電能質量較差或是停電時，E-manager可以開關-和轉換電源DG自動供應質量高的電能。

　　在智能電網的環境下，用電的環節與分布式電源，電網與用戶相關。其工作包含了很廣的方面，有很大程度上的技術創新。

　　對SPUS的設計進行了系統性的設計，協調的和整合了多種技術，最終作為一個整體的電力系統。

　　此外，設計考慮到了實際應用的靈活性。系統的三個部分有不同的角色和優先權，可以自由組合，以匹配用戶在應用過程的需求。舉個例子，獨立的電源的用戶可以只是組裝S-meter和A-controller系統，如果沒有必需的自動化設備，用戶可以不用A-controller系統。

　　3結語

　　這一智能用電系統的框架有以下意義：第一，它在智能電網中建立了供電公司與用戶之間的互動界面，供電公司可以用來與用戶買賣電能，檢測和控制電能以及收集用戶信息。第二，還建立了信息交換平臺，有助于用戶與用電系統之間的通信，用戶通過用電系統接入電網，咨詢用電及互動的相關信息，控制電力設備。第三，它設計用戶的自主微網系統，為分布式發電，提供一個接口，以便用戶可以自主獲取能源和提高電能質量及供電可靠性。

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