民用智能电网信息交互接口分析与设计

　　接口内部层次

　　ISO/IEC开放系统互连基本参考模型（ISO/IEC 7498-1）标准中的分层思想是将庞大而复杂的问题分为若干较小的易于处理的局部问题，通过对开放系统复杂结构7个层次的划分，将开放系统互连中的服务、接口和协议明确地区分开来，使不同的系统之间实现方便可靠的通信。按照ISO/IEC 7498-1标准的分层思想，遵循IEC Smart Grid Standardization Roadmapv1.21draft中提出的SGAM方法，并结合智能电网的架构，将支持智能电网用户接口划分为功能层、信息层、通信层和基础平台层4个层次，用户接口的设计主要是对功能层、信息层、通信层和组件层的设计。居民用户信息交互接口功能层主要用于支持通信业务，在功能层对接口提供的服务进行定义，智能电网业务应用进程通过调用功能层实现居民用户侧与电网侧的信息交互。

　　用户域的信息处理级别

　　图5定义了用户信息交互接口的四级结构，显示了不同智能电网域与居民用户域信息交互的示意图。此结构遵循电力管理系统的数据聚合、空间聚合以及功能分离的概念。用户域可以通过智能电网用户接口直接与电力域进行交互，居民用户信息交互接口适用于具有不同能力和约束的不同类型用户的交互，接口的物理位置并不重要，当进行不同的通信业务时对应调用不同的接口级协议。

　　图5 用户信息交互接口的四级结构

　　在四级结构中：

　　①负荷级包括物理、化学或空间的能量转换过程，调用此级实现物理设备（如发电机、变压器、断路器、架空线、电缆、传感器和电力负荷）的直接接入和断开等；

　　②区间级包括对用户负荷系统的各个过程进行保护、控制和监控的设备，如继电保护设备、机柜控制器以及所有采集和处理电力系统数据的智能电子设备；

　　③系统级表示对“区间级”层次的聚合，如数据集中、功能聚合、用户家庭自动化、本地监测控制、数据采集系统和能源管理；

　　④高级应用级包括对用户进行电力系统控制操作，如能量管理系统（EMS）、微电网管理系统、虚拟电厂管理系统（聚合多个DER）、电动汽车（EV）充电管理系统、客户关系管理、计费、能源交易市场等。

　　对于智能电网居民用户来说，其特点是网络节点数据量大，如何收集这些数据并保证数据的实时性和完整性是智能电网要解决的问题之一。而从信息利用角度来看，使用多级信息接口将分散在各类信息系统的数据进行集成，方便不同业务关注人员对数据进行应用，实现智能电网的高级分析应用功能。

       信息交互接口应用实现设计

　　居民用户信息交互接口实体由一组软件组成，智能电网域通过调用软件，实现功能层、信息层和通信层的功能。

　　目前，定义居民用户信息交互接口连接5个域，即用户域、电力市场域、电力运行域、用电服务域和第三方服务域。居民用户信息交互接口旨在满足居民用户业务层应用需求。因此，信息交互接口主要向用户提供信息管理功能和用电服务功能。

　　以需求响应（DR）系统为例，DR服务提供商通过居民用户信息交互接口与用户实现4个层面的信息交互。用户通过接口信息管理功能在DR服务系统注册。①在高级应用级，DR服务提供商向用户提供电价信息、价格谈判信息、削峰填谷预期效果信息，由用户进行预判并指导设备运行；②在系统级，DR服务商将提出的请求行为直接发送到DR客户端响应，由DR客户端进行家电下一步行为设定，设计最佳方案，并向下级设备发送控制指令，如“减少1kW的负荷”；③在区间级，DR服务提供商使用智能插座、恒温器等自动化设备发送信号来控制家电的运行，如能源服务提供商可能会发送一个命令到用户冰箱恒温器设定特定的温度期望值；④在负荷级，DR服务提供商直接控制家电负荷，例如第三方服务可以通过DLC直接控制居民用户空调和热水器。

　　结语

　　智能电网用户接口研究涉及领域众多，且有用户域用电结构的复杂性和多变性带来的相关问题，对于数据传输的安全性和可靠性等问题更值得研究和关注，而本文对居民用户信息交互的研究只是其中的一部分，并且，现阶段研究主要在逻辑层面。因此，必须进一步研究适应我国需求的智能电网用户接口并将成果进行推广和应用，而这些必须根据我国电网发展来进行自主创新的研究、设计和具体实施，并针对电网建设情况进一步优化，从而促进智能电网的推广。