电力负荷预测导则（最终5篇）

第一篇：电力负荷预测导则

近期需电量和电力负荷预测导则

(试行)

SD 125—198

4中华人民共和国水利电力部

关于颁发《近期需电量和电力负荷预测

导则(试行)》的通知

(1984)水电计字第368号

现将《近期需电量和电力负荷预测导则(试行)》(SD125—1984)发给你们，希遵照执行，并通知如下：

1.搞好近期需电量和电力负荷预测，对实现电网安全经济运行具有重要意义，也是电网发展规划的基础。各单位要大力加强这方面的工作，这在当前市场经济比重逐步增长、企业自主权进一步扩大的情况下尤为重要。各局要配备必要的专责人员，并建立起从供电局(所)至电管局(电力局)的多级预测网，以便在尽可能短的时间内获取最确切的信息。

2.在导则执行过程中的经验和问题，请及时告部计划司。

一九八四年十月五日

1总则

1.1近期需电量和电力负荷预测是编制年度电力生产计划的基础。它的主要任务是测算发展国民经济和满足城乡生活所需要的电量和电力，为安排电网发电能力、实行计划用电及进行国民经济计划和电力生产计划之间的相互平衡创造条件。因此，必须重视预测工作，不断提高预测水平。

1.2调查研究是搞好预测工作的基本方法。因此，必须经常了解科学技术进步，社会经济活动，工农业生产发展，社会用电结构，工业产品结构和自然现象等变化对需电量的影响，为搞好预测工作打好基础。

1.3预测工作是科学性很强的工作，一定要坚持实事求是的精神和严格的科学态度，克服主观性和片面性。预测结果应能反映客观实际，使预测数据成为编制电力生产计划的可靠依据。

1.4本导则适用于各级电力部门。电管局和部直属省局可以结合本地区的实际情况，制定补充实施细则。

2预测内容和要求

2.1按照编制年度电力生产计划的需要，预测内容如下：

a.根据上半年的实际用电量情况和有关资料，预计当年能达到的需电量和电网年最高负荷。

b.按照国家计委编制的产品产量计划以及市场调节产品和其他各类用电的自然增长率、预测次年计划需电量和电网年最高负荷。

c.根据历史统计资料和用电调查，考虑工农业生产可能的超产因素和电网发供电设备能力、燃料供应、水情预报及区外购电等情况，经过综合平衡，预测次年能达到的需电量和电网最高负荷。

2.2预测数值允许偏差范围如下：

a.对当年能达到的需电量预计值的偏差不超过±1%。

b.对次年能达到的需电量预测值的偏差不超过±2%。

注：

偏差=

3需电量预测方法

3.1同期对比法

这是预计当年能达到的需电量的基本方法。在预计时可参照上半年实际用电量和有关历史统计资料，进行分析对比，测算全年能达到的需电量。

3.2产品产量法

这是预测次年计划需电量的主要方法。预测时要按以下方法分别测算各项需电量。a.对国家计划产品的需电量，要按国家计季编制的产品产量计划(或控制指标)乘以产品电耗计算。产品电耗应根据历史资料和产品结构的变化进行推算。

b.对市场调节产品和其他各类用电的需电量，要分行业和类型按自然增长率并结合典型用电调查进行测算。

c.对厂用电和线损，要按电力系统实际发展情况进行推算。

d.对净输出区外(网外)的电量，应按签订的协议规定和上级部门的总见进行安排。计划需电量为上述四项需电量之和。

3.3大用户用电量加一般用户用电量自然增长法

大用户(包括新增大用户)的用电量应逐个调查并核实。测算一般用户用电量自然增长时，已列出的大用户的用电量及用电比重较大的大中型基建项目的基建用电量，应从一般用户用电的历史资料中剔除，然后分析并预测其自然增长率。将上述需电量加厂用电、线损和净输出区外(网外)的电量，即为全部需电量。

3.4回归分析法

如条件合适，也可采用回归分析法测算需电量。此时，要正确选用样本的数学模型，对不正常的样本数据，要做适当调整，特别是用时间序列分析法时，要有近几年的样本数据，使数学模型与样本有较高的拟合程度。

3.5为了提高预测的精确度，同一数据应尽可能采用多种方法(包括本章中没有提到的其他方法)进行测算。利用模型预测时，一些未能计算的其他重要因素和存在的问题，应在提出建议时予以考虑。

4最高负荷预测方法

4.1预测电网年最高负荷，一般有以下三种方法：

a.最高负荷利用小时法： 预测值-实际值×100%实际值

电网年最高负荷(万kW)=

b.负荷率法： 电网年需电量(万kW·h)电网年最高负荷利用小时(h)

电网年最高负荷(万kW)=

式中：月最高负荷日的平均日负荷率 电网年需电量(万kW·h)月最高负荷日的平均日负荷率×月不均衡率×年不均衡率×日历小时(h)

月最高负荷日的平均日负荷率=

日历小时=8760或8784(h)

c.同时率法：电网年最高负荷=最高负荷调整系数×同时率×各行业(或各地区)年最12个月每月最高负荷日的日需电量的累加×100%24×12个月每月最高负荷日的负荷累加 12×年平均日需电量月不均衡率=×100%12个月每月最高负荷日的负荷累加 12个月每月最高负荷日的负荷累加年不均衡率=×100%12×电网年最高负荷

高负荷的累加

式中：最高负荷调整系数-考虑厂用电和线损后的调整系数。

4.2预测季或月最高负荷，可根据历史统计资料和季节性变化因素，采用移动平均法或其他方法进行测算。

5资料积累、整理和分析

5.1为了搞好需电量和电网最高负荷的预测，必须经常注意积累资料，加强分级管理，建立和健全必要的用电卡片或计算机数据库。主要资料包括以下几个方面：

a.农村部分(包括农业产值，各类用电量及其增长率等)；

b.工业部分(包括主要产品产量、生产能力，分行业的用电量、产值，产品和产值电耗，弹性系数等)；

c.大用户部分(包括用电量、用电负荷、负荷率、同时率、产品产量、生产能力、产品和产值电耗、最高负荷利用小时等)，一般掌握全部用电量的百分之五十至六十的大用户资料；

d.市政生活用电部分(包括分类用电量、人均照明用电量等)，要进行各种类型的抽样调查，如家用电器典型抽样调查(包括普及率、用电量、人均居住面积、收入和支出等)，以便能较可靠地掌握生活用电增长规律；

e.交通运输用电部分(包括用电量及其增长率等)；

f.厂用电部分(包括发电、供热厂用电量，各类机组厂用电率等)；

g.线损部分(包括分电压等级线损量、线损率、售电量、供电量等)；

h.分区供电负荷、供电量等。

5.2搞好资料的分析、研究工作。掌握用电增长规律和产品电耗、负荷率等专项指标的变化趋势，了解各类工业用户的生产工艺过程、特点、产品品种与用电的关系。每年要利用对行业、变电所、线路等负荷测资料整理、绘制各类工业的日负荷曲线，分析日负荷率的变化规律，搜集整理分区负荷潮流和各级网络的有功无功负荷分布，为搞好负荷预测打好基础。

5.3加强缺电调查。根据生产能力、国家计划指标分别调查所缺电力电量，对水电比重大的系统，应按丰水期、枯水期分别说明缺电情况。对用电发展潜力做到心中有数，每年六月底前上报当年缺电情况调查报告。

5.4加强用电分析工作。每年三月至四月应根据上年度国民经济和社会发展情况，分析各类用电变化，缺电情况，对照上一年预测结果，总结经验，写出分析报告，不断地完善预测方法。

6其他

6.1为了搞好预测工作，电管局、省局和地、市级供电局(电业局、电力公局)的计划部门，必须配备若干名专责预测人员，并要保持相对稳定。从电管局到供电局要建立预测联系网，互通信息，每年交流一次预测经验，互相促进，不断提高预测水平。

6.2为了提高预测的准确性和科学性，要不断改善预测手段和技术，充分发挥电子计算机在预测中的作用。

6.3为了提高预测人员的积极性和业务水平，要加强对预测人员的业务培训，不断更新科学技术知识。对预测工作搞得好的单位和个人，应予表扬和奖励。

6.4本导则的解释权属水利电力部。

第二篇：城镇电网规划电力负荷预测开题报告

第一部分本课题的研究意义与分析

城市电网规划是电力系统规划的重要组成部分，其任务是根据规划期间的负荷增长以及电源规划方案确定相应的最佳电网结构，以满足电力可靠、安全地输送到负荷中心的前提下，使电网的建设和运行费用最小。目前城市化发展步伐迅猛，经济发展更为快速，以及居民生活水平的不断提高，必将引起用电负荷的增长，届时现有的电网情况将无法满足经济增长和人民用电量增长的需要。特别是近几年以来，发达城市地区的电力供应频频告急，局部地区出现相当严重的拉闸限电现象，这与电源建设一度停滞、电网规划建设长期滞后的历史问题有关。所以城市电网规划的优劣，不仅直接影响到电力部门的安全运行，同时还关系到国民经济其它各部门的发展，科学地完成城网规划工作具有巨大的社会和经济意义。

负荷预测作为城市电力规划的基础和重要内容，在电力系统规划和运行方面发挥着重要的作用，具有明显的经济效益。负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未来的用电需求做出的预测。同时确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成。

（一）负荷预测现状研究

在电力改革进一步深入、电力市场逐步形成的今天，电力负荷预测工作已变得越来越重要。科技发展为电力负荷预测提供了各种理论和方法，如弹性系数法、灰色模型法、回归分析法、趋势分析法和单耗法等。

1、电力弹性系数是反映电力消费的年平均增长率和国民经济的年平均增长率之间的关系的宏观指标。市场经济条件下，电力弹性系数已经变得捉摸不定，并且随着科学技术的迅猛发展，节电技术和电力需求侧管理、新经济（如知识经济、信息经济）的不断产生和发展，以电能替代其它非电能源的范围不断扩大，电力与经济的关系急剧变化，电力需求与经济发展的变化步伐严重失调，使得弹性系数难以捉摸，使用弹性系数法预测电力需求难以得到满意的效果，应逐步淡化。

2、灰色系统理论是反模糊控制的观点和方法延伸到复杂的大系统中，将自动控制与运筹学的数学方法相结合，研究广泛存在于客观世界中具有灰色性的问题。有部分信息已知和未知的系统称为灰色系统。

3、回归分析法是通过对影响因子值(比如国民生产总值、工农业总产值、人口、气候等)和用电的历史资料进行统计分析，确定用电量和影响因子之间的函数关系，从而实现预测。

4、趋势分析法是根据已知的历史资料来拟合一条曲线，使得这条曲线能反映负荷本身的增长趋势，然后按照这个增长趋势曲线，对要求的未来某一点估计出该时刻的负荷预测值。

5、单耗法是根据第一、二、三产业每单位用电量创造的经济价值，从预测经济指标推算用电需求量，加上居民生活用电量，构成全社会用电量。

从以上的分析，我们可以看到各种预测方法从研究的角度、建模的出发点到数据的形式、数据样本大小以及适用条件等都有所不同，因而要想将各种方法摆在同一尺度规范下进行比较是相当困难和不科学的。各种预测方法都具有其各自的优缺点和适用范围，必须根据实际情况，着重从预测目标、期限、精确度和预测耗费等诸多方面作出合理选择，在预测成本允许的范围内，寻求能获取所需精度的预测方法。

从以上几种负荷预测适用的条件看，回归分析和趋势分析致力于统计规律的研究与描述，适用于大样本，且过去、现在和未来发展模式一致的预测；灰色模型法是通过对原始数据的整理来寻求规律，它适用于贫信息条件下的分析和预测。对中、长期预测，回归法、趋势分析法、改进型灰色模型较为合适。

由于电力负荷的特点是经常变化的，不但按小时变、按日变，而且按周变，按年变，同时负荷又是以天为单位不断起伏的，具有较大的周期性，负荷变化是连续的过程，一般不会出现大的跃变，但电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的，不同的季节，不同地区的气候，以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。因此要想使预测的需电量和最大负荷尽可能地正确和接近实际，就必须进行深入细致的调查工作和采用正确的负荷预测方法。

产值单耗法一般根据历史统计数据，在分析影响产值单耗的诸因素的变化趋势基础上确定单耗指标，然后依据国民经济和社会发展规划指标预测电力需求，单耗法需要做大量细致的统计、分析工作，近期预测效果较佳，对城镇电网的电力负荷预测作短期的研究分析，产值单耗法较为合适。

（二）用电单耗法 用电单耗法是以国民经济的行业划分为基础，分行业进行电力需求预测，再累计相加得到总的电力需求。它是电力公司广泛使用的传统的电力需求预测方法。

各部门以及行业需电量，采用用电单耗法，就是根据预测期的产值(或产品产量)和用电单耗计算需要的用电量。

部门用电量=部门产品产量×用电单耗

或部门用电量=部门产品产值×用电单耗

国民经济行业用电分类将全社会分为国民经济各行业和城乡居民生活两大类，这两大类又分为若干项，具体可划分如下：

第一产业=农林牧渔水利业-水利业-其它

第二产业=工业+建筑业

第三产业=地质普查勘探业+交通运输邮电通讯业+商业饮食物资供销仓储业+其他各类事业+水利业+其他

城乡居民用电量=照明用电+家用电器用电+其它

全社会用电量=国民经济全行业用电+城乡居民生活用电=第一产业用电+第二产业用电+第三产业用电+城乡居民生活用电。

预测步骤：

收集各行业的产品产量及产值计划；

确定用电单耗；

计算各行业的用电量。

此种预测方法是以政府部门同一时期国民经济发展规划的第一、二、三产业的产值为基础，并综合分析近年各产业产值的单耗变化趋势而计算出的，因为国民经济发展规划是政府计划部门在收集多方面的资料，综合多方面的因素而制订的比较权威的规划，因此用该法预测的需电量是比较准确的。关键在于把握好单耗的变化趋势，即要考虑前几年的单耗变化规律，还要考虑电价、技术革新、社会发展和人民生活水平以及国家产业政策多方面因素对各产业产值单耗变化的影响。

第二部分论文内容提纲

一、绪论

（一）引言

（二）负荷预测实现的目的和意义

（三）负荷预测的特点和原理

（四）负荷预测现状的研究

（五）单耗法负荷预测基础资料的收集

（六）单耗法负荷预测算例分析研究

（七）结论

文献综述

参考文献目录

［1］城市电力规划规范GB50293-1999

［2］电力负荷预测［M］.北京：中国电力出版社肖国泉、王春、张福伟主编

[3] 电力负荷预测技术及其应用［M］.北京：中国电力出版社 牛东晓、曹树华、赵磊主编

[4].城市电网规划总量负荷预测系统的开发应用 天津大学出版侯磊主编

[5]现代城市电网规划设计与建设改造[M] 中国电力出版社蓝毓俊主编

[6]城市电网规划与改造中国电力出版社陈章潮、唐德光主编

[7] 初论适合城市电网规划负荷预测方法中国电力出版社代力东主编

[8]农村电网规划中的负荷预测安徽电气工程院出版黄才起主编

[9]农村电网规划中区镇负荷预测究湖南电力出版社方金林主编

[10]电力负荷预测的理论与方法中国电力出版社王承民主编

[11]空间负荷预测中不确定性因素的处理方法电网技术王天华、王平洋主编

第三篇：电力负荷等级划分

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：

一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：

1．中断供电将造成人身伤亡时。

2．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

3．中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：

1．中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

2．中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

三、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

第四篇：电力需求预测及负荷特性研究报告

电力需求预测及负荷特性研究报告 摘要：2009～2010年是“十一五”与“十二五”之间承上启下的关键年。为了提前谋划电力发展，推进智能电网的科学发展，国网公司系统开展了坚强智能电网“十二五”发展规划。《电力需求预测及负荷特性研究》专题报告在对1990（2000）年以来我国经济、电力需求及负荷特性的历史变化规律进行分析总结，对经济环境、工业化和城镇化进程、重点行业发展、智能电网建设、低碳模式发展等影响未来尤其是“十二五”期间电力增长的多个因素进行分析研究，利用电力供需研究实验室中的中长期模型对“十二五”期间逐年以及2020和2030年的经济、电力需求、负荷特性进行了预测，为电力流分析、电网规划等奠定了科学分析的依据。主要分析结论有：

（1）目前，我国工业化进程基本过半，已处于建设全面小康社会的关键时期。近年来，我国全社会用电量保持了较快增长态势，其中主要拉动力来自工业用电量的快速增长。分地区来看，华东、华北电网地区用电量比重大、增长快，是我国用电增长的领头者。

（2）“十二五”期间，我国经济仍将保持较快增长，但较“十一五”期间年均增速有所回落。第一产业比重进一步下降，第二产业比重先升后降，2015年回复到目前水平，第三产业稳步提高。全国整体进入工业化后期，华北和华东电网地区工业化进程快于全国。

（3）“十二五”期间，我国电力需求仍将保持较快增长，但较“十一五”期间年均增速有所回落。预计2015年，全国全社会用电量将达到5.97万亿千瓦时，“十二五”期间年均增长8.4%，较“十一五”期间年均增速回落1.6个百分点。人均用电量将稳步提高，2015年达到4260千瓦时/人年。电力消费弹性系数同“十一五”期间基本持平，仍在1以下。2015年产值单耗将达到1300千瓦时/万元，较2010年有所下降。第二产业用电量仍在全社会用电量中占主导地位；发电用能占一次能源比重较快上升，将达到49%左右，电能占终端能源消费比重上升到25%左右；中西部加快发展，东部地区仍为负荷中心。

（4）“十二五”期间，最大用电负荷的增长速度将放缓，负荷率将有所上升。预计2015年，公司经营区的全社会最高用电负荷将达到8.17亿千瓦，年均增长8.3%，略低于同期用电量增速0.2个百分点；预计2015年的平均负荷率和最小负荷率将分别上升到0.895和0.771。

（5）2018年前后，我国将基本完成工业化，逐步进入后工业化阶段。2015～2030年，全国经济增长、电力需求增速进一步回落，电力消费弹性系数继续下降；2020、2030年，全国全社会用电量将分别达到7.67和10.37万亿千瓦时，“十三五”期间和2021～2030年年均增速分别为5.1%和3.1%；第二产业用电量仍在全社会用电量中占主导地位；电气化水平进一步上升；2020、2030年，公司经营区的全社会最高用电负荷将分别达到10.63和14.42亿千瓦，“十三五”期间和2021～2030年年均增速分别为5.4%和3.1%；负荷率基本稳定；中西部地区继续加快发展，东部地区仍为负荷中心。

关键词：十二五；智能电网；规划；经济发展；电力需求；负荷特性

第五篇：应用实时电价与负荷预测的电力用户信息系统

应用实时电价与负荷预测的电力用户信息系统

ABSTRACT: An information system designed for power users is presented in order to strengthen the power information exchange between power grid and end users.Architectures and functionalities of this system were demonstrated first.Smart 效率，远距离的特高压直流输电工程规划已经公布。除了加强输电网络的建设之外，智能电网的建设还应重视电网末端配用电系统的智能化改造，建立用户与供电方的双向互动，鼓励用户主动参与到电网meter was regarded as the information exchange junction in the entire system and it was connected with other parts of the system by general packet radio service(GPRS)and serial communicating paths.Subsystems of grid side and user side were both designed in details.Zigbee wireless network technique was implemented to establish the user subsystem.Information of real-time pricing and load forecasting was applied to motivate users to participate the operation of the grid actively.Consequently energy resources will be optimized and finally goals of economical and high-efficient using of energy can be achieved.This information system also provides basic architecture for the interactive end-use electric system of future smart grid.KEY WORDS: electrcity usage information;real-time pricing;load forecasting;smart meter;GPRS;Zigbee 摘要：为了加强电网与用户之间的供用电信息交流，提出了一种电力用户信息系统。对该系统的架构进行了阐述，提出以智能电表为枢纽，利用通用分组无线业务(general packet radio service, GPRS)远程信道和串行通信本地信道连接系统各个部分，并具体设计了配网侧与用户侧子系统的结构。用户侧子系统的实现采用了Zigbee无线组网技术。利用实时电价及负荷预测等用电信息的互动来激励用户主动参与电网运行，最终使资源实现优化配置，达到经济高效地利用能源的目的，同时为未来智能电网下的居民互动用电系统提供基础设施支持。

关键词：用电信息;实时电价;负荷预测;智能电表;GPRS;Zigbee

0 引言

当前，我国正在大力推进坚强的智能电网建设。随着大规模的智能电表的安装和各种新型能源发电方式的接入，我国的智能电网发展进入了全面建设时期。在输电方面，为了给我国未来的电网提供坚强的支撑，保证电网的可靠性，同时提高节能的运行当中，既要使用户能够根据实时的用电信息合理调整自身用电习惯，还要支持用户侧分布式能源的友好接入以及可再生能源的大规模应用，从而进一步提高能源利用效率，降低温室气体排放，满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求[1]。

由于智能电网的建设工作是一个逐步完成的过程，所以在电网智能化建设的起步阶段，需要对传统电网进行逐步升级改造，最终过渡到坚强智能电网的全面建成。本文针对当前电网配用电系统的特点和不足，应用相关通信与信息技术，讨论并设计了一种电力用户信息系统，加强传统电网的需求侧管理，并为未来实现智能电网下的居民互动用电系统提供技术支持和参考。

供电公司根据电力的供给和需求状况及其他相关影响因素制定实时价格，并且依靠科学的方法较精确地做出短期的负荷预测，最终将实时价格、负荷预测以及实时负荷水平向用户发布。用户接收到供电公司发布的用电信息后，可以此信息为依据来调整自己的用电行为，并将调整后的用电行为数据反馈至供电公司。通过这样的信息互动用电方式，供电公司可以更加准确地了解用户的需求，从而对电网资源及时进行优化配置，对实时电价和负荷预测进行再调整，如此循环，以达到优化电网资源，提高能源利用效率的目的。从发展的角度看，目前正在逐渐开展应用的分布式发电以及可再生能源的接入也需要电网与用户之间进行用电信息的协调和交流。欲实现上述类型的双向用电信息互动，需要在用户与供电方之间建立一个互动系统，作为连接二者的桥梁，改变以往用户被动用电的局面，使其能够主动参与到电力市场交易当中。用户信息系统综述

用户信息系统是基于智能电网与用户友好互动的特点上提出的，它是连接了供电方与广大用户的用电信息互动枢纽，在为用户提供更优质的服务的同时，通过信息的互动来激励电力市场主体主动参与电网管理和交易，使电网更加安全、经济地运行。信息系统的总体架构如图1所示。

互动信息电网侧主站系统远程信道GPRS智能电表本地信道串口通信用户侧智能用电控制系统 图1 用户信息系统的总体结构

Fig.1 Overall Architecture of user information system 在整个用户信息系统中，连接供电方与用户的关键环节是智能电表，它是双方交换电力信息的中枢。在智能电表上集成通信模块，即可实现中枢通信功能。选择不同的智能电表通信模块，则系统通信信道的实现方式会产生较大的差异。在现阶段，智能电表与电网侧的通信实现可采用光纤通信、电力线载波、无线电波和公用信道等技术。对于新建的配网线路，则可以考虑铺设光纤复合电力线，使通信信道集成于电力线路之中。而对于现有的线路，在考虑了数据流量、信道覆盖率、线路铺设和改造难易度等因素后，本文建议使用现阶段较为成熟的GPRS通信技术作为电网与智能电表之间的远程信道，即在智能电表上集成GPRS模块。使用现有的覆盖面极广的GPRS公用信道，可以节省重新铺设通信线路的投入，安全性与可靠性也可以得到保障。安装GPRS模块后，结合配套的软件设计和外围电路，智能电表通过GPRS通信技术与配网侧的互动信息主站相互传输数据[2]。用户侧方面，通过给智能电表添加外围数据通信芯片电路，如串口通信芯片，便可实现通信功能，使之与用户的智能用电控制系统互相通信。

电网侧设有互动信息主站系统[3]，其作用包括： 1）采集用户的用电数据，并且进行分类存储，为电价制定和负荷预测提供数据基础。

2）向用户发布实时电价、负荷预测及当前电网负荷状况，为用户调整其用电行为提供信息基础。

3）利用数据处理技术分析用户反馈的用电信息数据，根据分析结果修正电价及负荷预测，进行电网资源优化配置。

智能电表的用户侧连接的是用户智能用电控制系统。系统设有互动控制面板，用户可以通过控制面板获知当前电网执行的电价、当前电网与家用电器负荷状况、电网短期负荷预测和电价策略、用户电能消费量及预付电费余额等用电信息。控制面板会根据当前执行的电价表和用户的电器类型及功率，经过预设的智能化程序判断，为用户推荐一种或几种优化的用电方案，供用户选择。推荐的用电方案中包括电器使用时间、定时启停和预计电能消费金额等。用户可以使用推荐方案，也可以忽略推荐方案，按照自身需要决定用电计划。用户对电器的定时操作也会反馈至互动用电信息主站系统，可作为供电公司优化电网资源的依据。

另外，智能电表和用户智能用电控制系统在硬件和软件方面都留有额外的应用接口，为将来用户侧分布式发电、可再生能源和电动汽车充放电等新技术的大规模推广应用建立基础。互动信息主站系统

互动信息主站系统是供电公司设立在电网侧的用电数据分析处理中心与用电信息发布平台。它包括负荷预测子系统、电价策略子系统、用电信息采集数据库、信息发布站以及GPRS通信机等，具体架构如图2所示。主站系统还与电网运行状态监测系统相连接，将电网运行状态及记录与用电信息结合起来加以分析，有利于做出更准确的负荷预测和更合理的实时电价。电网运行信息负荷预测系统电价策略制定信息发布站信息采集数据库GPRS通信机远程信道

图2 信息主站系统架构

Fig.2 Architecture of main information system 2.1 远程通信信道

在前文中已经简单讨论了选用GPRS技术作为远程通信信道的原因。从技术角度看，GPRS是在现有的全球移动通信网络上开通的一种分组数据传输技术，它的特点是通信网络稳定可靠、覆盖面积广、数据传输速度快（实际可以达到40~100 kbit/s带宽）。由于系统数据不是严格的实时数据流，并不需要进行连续的海量数据传输，所以GPRS技术可以满足互动用电系统的数据传输需求[4]。从经济性角度来看，目前GPRS技术已经广泛地投入商用，资费比较低廉。使用移动通信公司的GPRS技术还可避免配网侧单独建立通信网带来的高成本以及维护问题。在实际设计系统时加入安全保密措施，从而使得系统的安全性得到保证。

在主站系统的最前端设置GPRS通信机，它与信息采集数据库和信息发布平台服务器相连接，充当用电互动信息的传递者，通过通信公司开设的电力专用信道发送与接受数据。2.2 信息采集与信息发布

由于通信机不具有大量存储数据的能力，面对海量的用户用电信息，需要有专门的数据库来存储这些信息。而需要发布的信息需要通过通信机传递到用户侧，所以信息采集数据库与信息发布站均与通信机相连接。

2.3 负荷预测与电价策略

信息采集数据库与信息发布站并不具备产生信息的能力，发布给用户的信息的产生是由负荷预测系统与电价制定系统完成的。负荷预测与电价制定两个系统不仅从信息采集数据库获取分析所需的数据，还可以从电网运行信息系统取得相关数据，并利用相应的技术方法做出负荷预测和制定电价，然后将得到的实时用电信息交给信息发布站，最终传输给用户。

传输给用户的信息数据包括当前电网负荷状况、即将执行的电价、短期的负荷预测以及用户的余额查询请求等。其中即将执行的电价和短期负荷预测数据并不是严格意义上的实时数据。考虑到用户对于过快的价格变化的响应疲惫问题，决定采用一个电价执行周期（24小时）发布一次电价的策略，每次将电价表按小时划分为24个时段，每个时段的电价根据系统分析计算结果的不同会体现出价格差异，但差异不会很大。为了保证用户获知电价的连贯性，下一周期的电价表应该在下一周期电价执行之前一段时间（如两小时）进行预发布，以便用户进行用电响应。短期负荷预测的结果也采取同样的方式发布至用户侧，目的在于激励用户根据预计负荷状况采取相应的节能用电措施。在这种电价发布方式下，用户可以提前得知下一周期执行的电价，从而有足够的时间进行响应。此外，采用这种方式大大降低了对于数据传输的实时性要求，在一定程度上提高了系统的可靠性。智能用电控制系统 与智能电表相连的电力用户智能用电控制系统是用户信息系统的重要组成部分，它可以将用户与电网运行紧密地联系起来，从而使用户能够主动地参与到电网的运行管理上来，提高能源使用效率。

对于用户而言，智能用电控制系统的功能包括：

1）显示当前电价周期（24小时）执行的电价表、当前时段正在执行的电价、当前电网负荷水平、下一电价周期的预计发布电价及负荷预测。考虑到用户对于电力术语可能不了解，负荷水平仅以定性的方式显示高低，如使用“低”、“正常”、“高”、“满”等易于理解的指示词或者颜色渐变的指示灯。用户可以根据面板显示的用电信息调整自身的用电计划，主动地避免用电高峰和填补用电低谷。

2）用户可以方便地使用智能用电系统控制用电设备，随时了解各种用电设备的电能消耗量。用电设备的实际平均功率也会在面板界面中显示。系统会根据当前执行的电价表、用电设备的类型和功率等因素为用户推荐优化的用电方案。3）用户还可以通过控制系统查询自己某一阶段（比如一个月）的电能使用情况，根据历史数据控制电能使用情况。系统还为用户提供预付电费余额查询、低余额提醒等功能。

4）控制系统还可以通过扩展应用实现将来对用户侧分布电源接入的支持，同时提供电能的反向记录与管理等功能。如果用户使用电动汽车，还可以增加电动汽车充放电管理服务以及相应的软件支持。3.1 控制系统网络架构

智能用电控制系统的核心部件是互动控制面板，它是连接智能电表与用电设备的中枢。智能电表通过串口通信的方式与控制面板连接。在用户住宅内部，为了避免大量布线造成的不便，控制面板与各用电设备的连接采用短距离的Zigbee无线组网技术实现，由控制面板作为网关主节点，加装了智能开关的各用电设备作为终端节点[5-6]。Zigbee技术具有低成本、低功耗、可靠等优点，工作在2.4GHz免执照的工业、科学和医学(industrial scientific and medical, ISM)频段，适合智能用电控制系统应用。系统网络架构如图3所示。

GPRS智能电表RS485Zigbee网络互动控制面板智能开关„智能开关„智能开关空调„洗衣机„饮水机 图3 智能用电控制系统网络结构

Fig.3 Architecture of intelligent electric control system

3.2 互动控制面板

互动控制面板是用户信息系统的一个核心部件，对内作为用电设备控制中心，对外通过智能电表与电网侧交换用电信息，是系统对用户展示功能的窗口。

3.2.1 互动控制面板的硬件设计

互动控制面板采用模块化设计，组成部分包括液晶显示模块、通信模块、电源模块、键盘输入模块、微控制器、外存储器等，其中通信模块包括与智能电表通信的串口模块以及组建Zigbee网络需要的无线通讯模块[7-9]。

由于互动控制面板既要完成与智能电表和智能开关的通信，还要处理用户的互动请求，任务比较繁重，所以选择采用ARM7TDMI-S内核的32位高性能微处理器PHILIPS LPC2138作为主控制器。无线通讯模块则采用TI公司的CC2420芯片，该模块通过串行外设接口(serial peripheral interface, SPI)接口与LPC2138芯片连接，主要负责节点网络的组建与维护，控制数据信息的收发以及消息的路由。由于系统是3.3V系统，所以需要RS485电平转换才可实现控制面板与智能电表的串行通信。LPC2138自带32KB的片内RAM和512KB的片内Flash存储，但是由于控制面板需要进行实时数据的传输和存储，所以还需要添加额外的外部RAM和Flash存储器。与LPC2138相连接的元件还包括电源、外部系统时钟源和复位器件以及负责输入输出的键盘、液晶显示屏、发光二极管指示灯等。此外，LPC2138还拥有富余的扩展接口，为以后的系统功能升级提供足够的接口资源，例如增加用户自有分布式电源等。面板的具体硬件连接如图4所示。

显示屏指示灯键盘电源ARM7TDMI-SSPICC2420时钟复位LPC2138电平转换RS485接口扩展RAMFlash 图4 互动控制面板的硬件配置

Fig.4 Hardware configuration of interactive control panel 3.2.2 互动控制面板的软件设计

控制面板的软件针对前面所述的系统功能设计，如电价和负荷的显示、用电方案推荐以及各用电设备的操作界面等。软件系统采用友好的图形化用户界面软件设计，使用户操作方便，阅读直观。实际应用时，经过开机初始化后，控制面板首先从智能电表更新下载电价表及负荷数据，然后将各无线节点组网，之后便可以进入等待用户操作的待机状态。3.3 智能开关

目前绝大部分家用电器还是非智能型的，需要在其电源处加装智能开关插件才能实现对其开关控制、状态监控以及电能消耗的测量。所以，智能开关应当包括无线通信模块、电能计量模块、开关模块、故障处理模块和电源模块等。

由于终端节点属于精简功能设备，比主节点的任务少得多，重点要求低功耗，因此选择TI公司生产的MSP430F149作为控制器，这是一种超低功耗的控制器，可以有很长的工作时间。MSP430F149自带的时钟模块、看门狗定时器、Flash存储器和RAM存储器已经可以满足智能开关的设计需求，无需添加外部的此类元件。无线通信模块CC2420与控制器MSP430F149相连后，作为终端分节点加入Zigbee网络参与组网。电能计量模块通过串口与MSP430F149相连，所得数据存储至Flash存储器，经过内置程序分析可得用电设备的实际平均功率等参数，并将所得参数反馈至控制面板以供用户查询以及智能用电推荐方案分析使用。开关与故障处理通过继电器的通断发挥作用，当收到开关指令或者发生短路故障时，由继电器执行相应的动作完成电路通断。智能开关的模块结构如图5所示。

电源MSP430F149CC2420电能计量开关故障处理 图5 智能开关的硬件配置

Fig.5 Hardware configuration of smart switch

无线传感器接收到来自控制面板的指令后，即对用电器电源进行开关或定时操作。智能开关上集成了电能计量模块，用户可以随时通过互动控制面板向用电器发送查询指令来获知用电器的电能消耗情况。如果用电器电源处发生故障，如最常见的短路故障，则报警模块会产生作用，自动跳闸并向控制面板反馈报警信息，使用户及时得知故障位置并处理故障。结语

用户是电能的消费者，用户的用电行为及习惯的理性改变对于提高能源利用效率起着决定性的作用。电力用户信息系统将用户与供电方紧密连接起来，使二者互相交流用电信息，激发用户参与电力市场的主动性，最终能使用户形成良好的用电习惯，提高能源利用效率，降低温室气体排放，保护环境。互动信息系统的应用不仅为用户提供更为方便与经济的用电方式，还能为电力公司带来更平稳的负荷，使得电网运行更为安全与经济。随着电力技术的不断发展，用户也可能会同时扮演供电者的角色，届时用户信息系统可以方便地实现升级拓展，以满足用户的需要。

参考文献

[1] 陈树勇, 宋书芳, 李兰欣, 等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009, 33(8)：1-7.Chen Shuyong, Song Shufang, Li Lanxin, et al.Survey on smart

grid technology[J].Power System Technology, 2009, 33(8): 1-7(in Chinese).[2] 崔秀玉, 王志勇, 王成祥.GPRS技术在电力系统通信中的应用

[J].电力系统通信, 2004, 25(8)：3-7.Cui Xiuyu, Wang Zhiyong, Wang Chengxiang.The application of

GPRS technique in power system communication[J].Telecommunications for Electric Power System, 2004, 25(8):3-7(in Chinese).[3]

殷树刚, 张宇, 拜克明.基于实时电价的智能用电系统[J].电网技术, 2009, 33(19)：11-16.Yin Shugang, Zhang Yu, Bai Keming.A smart power utilization system based on real-time electricity prices[J].Power System Technology, 2009, 33(19)：11-16(in Chinese).[4] 马韬韬, 李珂, 朱少华, 等.智能电网信息和通信技术关键问题探讨[J].电力自动化设备, 2010, 30(5)：87-91.Ma Taotao, Li Ke, Zhu Shaohua, et al.Discussion about information and communication technology of smart grid[J].Electric Power Automation Equipment, 2010, 30(5): 87-91(in Chinese).[5] Dongmei Yan, Zhiguang Dan.ZigBee-based smart home system design [C].International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering, 2010, 3: 650-653.[6] 胡晓东, 戴瑜兴.基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计[J].低压电器, 2009(14)：19-25.Hu Xiaodong, Dai Yuxing.Design of smart home control system based on Zigbee technology[J].Low Voltage Apparatus, 2009(14): 19-25(in Chinese).[7] 孙延岭, 赵雪飞, 张红芳, 等.基于ARM 嵌入式系统的微型智能可编程控制器[J].电力系统自动化, 2010, 34(10)：101-104.Sun Yanling, Zhao Xuefei, Zhang Hongfang, et al.Micro intelligent programmable logic controller with ARM embedded system[J].Automation of Electric Power Systems, 2010, 34(10): 101-104(in Chinese).[8] 余贻鑫.面向21世纪的智能配电网[J].南方电网技术研究, 2006, 2(6): 14-16.Yu Yixin.Intelli-D-Grid for the 21st century[J], Southern Power System Technology Research, 2006, 2(6): 14-16(in Chinese).[9] 黄一杰.基于ARM的Zigbee无线传感器网络的研究与设计[D].上海：上海交通大学, 2008.[10] 唐捷, 任震, 陈亮, 等.一种新的峰谷分时电价定价模型及其仿真策略[J].电力自动化设备, 2006, 26(8)：1-4.Tang Jie, Ren Zhen, Chen Liang, et al.Peak-valley tariff setting model and its simulation strategy[J].Electric Power Automation Equipment, 2006, 26(8): 1-4(in Chinese).[11] 黄福全, 任震, 黄雯莹, 等.电力市场中考虑用户价格反应的实时电价[J].中国电力, 2002, 35(10)：45-49.Huang Fuquan, Ren Zhen, Huang Wenying, et al.Real-time pricing considering customer responsiveness in electricity market[J].Electric Power, 2002, 35(10): 45-49(in Chinese).[12] 周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2008.[13] Amir-Hamed Mohsenian-Rad, Alberto Leon-Garcia.Optimal residential load control with price prediction in real-time electricity pricing environments[J].IEEE Trans on Smart Grid, 2010, 1(2)：120-133.[14] Jahn, M., Jentsch, M., Prause, C.R..The energy aware smart home [C].International Conference on Future Information Technology, 2010, 5: 1-8.[15] 陈志强, 杨永标, 朱金大, 等.新型电力需求侧管理终端的研制[J].电力系统自动化, 2009, 33(13)：104-107.Chen Zhiqiang, Yang Yongbiao, Zhu Jinda, et al.Development of a new power demand side management terminal[J].Automation of Electric Power Systems, 2009, 33(13): 104-107(in Chinese).[16] Wei Zhang, Feliachi, A..Residential load control through real-time pricing signals[C].Proceedings of IEEE Conference on on System Theory, 2003,35: 269-272.[17] 栾文鹏.高级量测体系[J].南方电网技术, 2009, 3(2)：6-10.Luan Wenpeng.Advanced Metering Infrastructure[J].Southern Power System Technology, 2009, 3(2): 6-10(in Chinese).[18] 赵鸿图, 周京阳, 于尔铿.支撑高效需求响应的高级量测体系[J].电网技术, 2010, 34(9)：13-20.Zhao Hongtu, Zhou Jingyang, Yu Erkeng.Advanced metering infrastructure supporting effective demand response[J].Power System Technology, 2010, 34(9): 13-20(in Chinese).______________________________