引言

　　目前用電互動服務存在信息分散、用電信息利用不夠充分、應用系統眾多和信息集成需求突出等問題，因此需要建立標準化的雙向互動服務平臺，以支撐和促進用電信息共享，進而提高供電可靠性與用電效率和供電企業服務水平。

　　為將居民用戶用電、大用戶用電、電動汽車、分布式發電等電力業務的互動數據接入統一的雙向互動服務平臺，需要平臺的通信架構能夠承載各類互動終端設備的靈活接入，并具備標準化信息交換和通信模型。

　　作為智能電網的重要組成部分，高級量測體系（Advanced Measurement Infrastructure，AMI）是配用電領域數據通信和信息交換的重要發展方向。本文利用AMI的體系結構，面向雙向互動服務數據采集與控制應用，構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用的關鍵技術。

　　1、雙向互動服務及智能終端設備

　　典型的雙向互動服務包括大客戶業務、居民用戶業務、移動營銷業務、分布式發電和儲能業務和電動汽車運營業務等。雙向互動服務的基礎是在電網中廣泛分布的智能終端設備，包括智能電表、電能信息采集終端、電動汽車充電樁和分布式發電監測系統等。這些智能終端設備可以實時監測用電設備的能耗情況和運行狀態，為電力需求側管理（Demand Side Management，DSM）提供基礎數據。

　　雙向互動業務信息通信的需求即包括用戶側向設備“向上”的數據采集信息，也包括雙向互動服務平臺“向下”的負荷控制和需求側管理等信息。從通信技術的選擇來說，由于電力用戶數據龐大，空間分布范圍廣，所處環境的通信條件差異性較大，使用的終端類型也不同，因此要本著節約、統一、規范的原則，充分利用現有的技術條件、通信信道和通信協議建立統一的用電雙向互動服務平臺，在一個平臺上實現電力用戶的雙向互動服務的全面覆蓋。

　　2、雙向互動服務通信系統架構

　　作為智能電網體系內的智能化計量、傳輸、存儲、分析和利用用戶用電信息的軟硬件體系，AMI為電網與用戶的全面雙向互動提供了平臺和技術支撐。AMI由智能電表、廣域通信網絡、量測數據管理系統（Meter Database Management System，MDMS）和用戶戶內網絡（Home Area Network，HAN）組成。在AMI架構內，智能電表提供雙向計費和智能監測、告警等功能，HAN通過網關連接智能電表和可控電器設備，并接入廣域通信網絡，最終傳輸至MDMS進行數據的分析和存儲。如圖1所示，需要使用一個分層多級網絡架構實現雙向通信和對智能終端設備的遠程控制。最終將采集的數據傳送至MDMS，并通過雙向互動服務平臺進行業務辦理和信息發布。

圖1中各層的說明如下：

　　（1）用戶戶內網絡/前端局域網（HAN/PAN）

　　HAN和PAN包含雙向電表和分布式發電監控系統等智能終端設備，以及將這些設備接入領域網的網關功能，通過這些智能終端設備，用戶可以通過與電網互動積極參與能源效率管理和需求響應。

　　（2）鄰域網（LAN）

　　HAN內的智能終端設備通過ESI連接到LAN，有些智能電表等終端設備也可以不通過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的連接。

　　（3）廣域網（WAN）

　　WAN將多個LAN連接起來，充當HAN、LAN和MDMS之間的橋梁。在這一過程中，可以根據具體需求采用電力通信網、電力數據網、電信運營商提供的IP數據網、無線通信網等各種通信資源。

　　（4）企業網（Enterprise）

　　在雙向互動體系架構內，企業網包含MDMS負責存儲、處理和分析從各層中采集的數據，以此獲得不同用戶的用電行為信息。

　　（5）外部網（External）

　　外部網利用雙向互動服務平臺，通過PC、智能手機、平板電腦、雙向互動終端等終端設備，向電網公司和電力消費者提供各種業務處理功能。

　　3、數據聚合單元

　　由于現有智能終端設備的接口、通信技術和通信協議差異性較大，在本文設計的雙向互動服務通信系統架構中，在LAN層集成了數據聚合單元（DAU）用于將各雙向互動服務中的采集與控制數據通過WAN傳輸至MDMS。并使雙向互動服務平臺的負荷控制、需求側管理和營銷管理等子系統的信息可以傳輸至智能終端設備，作為用戶用電行為的指導，或直接通過執行器進行控制。

　　使用面向對象的方法，利用統一的通信模型IEC61850通信標準對數據進行格式化處理，將更便于MDMS完成對數據的傳輸、存儲和分析，同時也更有利于雙向互動服務平臺兼容各類協議標準。

　　非IEC61850協議的智能終端設備根據其通信接口接入DAU的數據接入模塊，在DAU內部經過規約解析和數據映射完成向IEC61850的標準化轉換，并通過以太網接口經過網絡交換設備傳輸至MDMS，轉換為IEC61850模型存儲在實時數據庫中，從而通過傳感器和執行器實現數據采集和需求側響應等雙向互動服務。DAU還具備顯示、存儲和故障檢測等功能。

　　4、基于IEC61850的雙向互動通信模型

　　傳統的通信規約如103/104等都是面向信號的，而IEC61850需要根據信息之間的關系，利用邏輯節點（LN）、公共數據類（CDC）和抽象通信服務接口（ACSI）對每種智能終端設備進行面向對象建模。因此需要依據IEC61850的建模方法，明確數據需求與關系，定義邏輯節點與邏輯設備。

　　雙向互動服務不同業務之間通信數據具有相似性，主要的雙向互動數據包括：

　　（1）采集數據：主要為智能終端通過傳感器采集并向雙向互動服務平臺上傳的數據。包括設備基本信息、電能數據、交流模擬量、電能質量越限統計數據和事件記錄數據：自動記錄的負荷越限、工況變化和運行異常等事件。

　　（2）控制數據：包括雙向互動服務平臺對負控終端、分布式發電系統等智能終端下發的功率定值閉環控制、電能量定值閉環控制和跳閘控制等由控制器執行的指令。

　　（3）需求側管理數據：雙向互動平臺分析用戶的用電數據和用電行為后，向雙向互動終端傳輸幫助企業和居民優化用電負荷曲線和用電成本、提高用電效率和減少停電損失的需求側管理數據。