CN110365108B - 物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法 - Google Patents
物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110365108B CN110365108B CN201910506365.4A CN201910506365A CN110365108B CN 110365108 B CN110365108 B CN 110365108B CN 201910506365 A CN201910506365 A CN 201910506365A CN 110365108 B CN110365108 B CN 110365108B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electricity
- power
- dynamic
- utilization
- internet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 254
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 69
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 36
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 27
- 238000013475 authorization Methods 0.000 claims description 20
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 20
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 56
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 13
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 13
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H02J13/0075—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
- Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
- Y04S40/126—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wireless data transmission
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
- Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
- Y04S40/128—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment involving the use of Internet protocol
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法，包括以下步骤：依据不同时段的发电和用电量动态确定动态授权电价，再通过泛在电力物联网向用电侧的用户发送动态授权电价；在用电侧对用户的用电量分时段进行动态计量，根据所述动态授权电价及用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理，该装置及方法能够进行动态授权电价计量计费，实现用电侧负荷的调度控制，解决电网与用户的双向互动通信难题，同时实现网络安全隔离防止网络攻击。
Description
技术领域
本发明属于泛在电力互联网动态售电计量计费和智能用电调控及人机互动用电调控管理领域，涉及一种物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法。
背景技术
风电、光伏等可再生能源发电成本已经低于燃煤发电的成本，燃煤发电造成严重的环境污染和气候问题，可再生能源发电代替燃煤发电是一个必然的发展趋势，但风电、光伏发电量受环境因素影响波动性随机性很大，大比例可再生能源电力入网对电网造成极大的冲击影响。影响电网的安全稳定运行。高比例可再生能源电力入网造成电网发电量波动加大，现有电力系统的发电供给侧的调节控制技术措施很难实现电网发电量与用电量的动态平衡控制。急需要一种能跟随新能源发电量动态变化的用电侧负荷调控技术方法对电网进行平衡调度控制。
利用DLC需求负荷控制技术对用电需求侧的用电负荷进行调度控制，控制用电量随发电量变化而变化，能实现高比例新能源发电入网电网的动态功率平衡，提高电网运行效率，减小环境污染。但是，如何进行用电需求侧的负荷调控是高比例新能源发电入网要解决的核心技术难题。
从电网用户需求侧的负荷调控管理角度解决新能源发电消纳问题，目前还需要解决以下几方面关键性问题：
1)智能电表动态授权电价的计费管理难题。电力需求侧负荷调控管理需要用动态电价的经济手段对用电负荷进行调控，而动态电价对电能表设备的网络通信、数据处理、数据存储等要求较高，要实现不同日历不同时段不同电价的用电量计量计费，并对计量计费大数据进行完整的存储(可信、可溯源保存)供用户查询，现有电能表无法满足动态电价计量计费的需求，因此需要研究一种新的电能表结构，能够实现动态电价计量与动态用电计费管理。
2)动态电价授权与用电信息采集双向通信系统难题。国内电网的用电信息采集系统无线通信存在许多局限性，不具备实时双向通信的能力，且安全性不足，只能实现按一定时间对用电量累计记录数据抄表，无法实现动态电价授权和用户需求侧负荷动态调控，因此必须依靠先进的无线通信技术解决电网与用户的双向互动通信难题。
3)用电侧负荷调度控制和广大用户广泛参与用电需求调控的智能用电难题。电力需求侧负荷调度控制管理需要广大的用户广泛的参与电网运行人机互动调控，根据高比例新能源入网的发电量变化动态的调度控制用户的用电量需求。电网系统的供需变化造成电网发电量和用电量的峰谷不平衡，电力商品的供需关系决定了电力商品的价格变化，通过动态授权电价对用户的用电需求进行调度控制，可以提高新能源入网消纳比例和电网效率，但传统电表不能进行动态授权电价计量计费，更不存在与用户负荷交互的通信接口，两者之间的通信方式存在缺失，无法实现负荷调度控制，对越来越多的智能用电需求形成了限制，因此需要对用户负荷调度控制系统和广大的用户广泛的参与电网运行人机互动调控进行研究。
用电信息采集双向通信系统是实现电力需求侧用电负荷调控管理的关键，2019年1月，国家电网公司提出建设“三型两网、世界一流能源互联网”的战略目标，其中，建设泛在电力物联网是重要内容和关键环节。泛在电力物联网的建设将提供高质量的电力物联网通信基础，实现用户与电网间的数据双向传输通信，对促进电力需求侧负荷调控管理具有重要的意义。
泛在电力物联网将把大量的用户和用电设备联接起来，通过大量的电力设备的人机互动，信息互通，实现能源综合服务。泛在电力物联网的网络防护与网络安全将会面临巨大的风险和挑战。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法，该装置及方法能够进行动态授权电价计量计费，实现用电侧负荷的调度控制，解决电网与用户的双向互动通信难题，同时实现网络安全隔离防止网络攻击。
为达到上述目的，本发明所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置包括用电信息采集及用电量动态计量系统、泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统及智能用电管理及用电人机互动控制系统；
所述用电信息采集及用电量动态计量系统获得用户用电信息和运维监控信息，并对用户用电信息进行处理，以实现用户的用电量动态分时段计量，同时对各时段用电量计量数据进行可信、可溯源、可核查存储，通过第一单向数据传输模块将各时段用电量计量数据和运维监控信息单方向的传送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统；
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统通过电力物联网接口连接到泛在电力物联网上，并通过泛在电力物联网获取用电动态授权电价信息和用电调控信息，根据所述动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理，对用电量动态计量计费数据进行可信、可溯源、可核查的存储，并通过电力物联网接口及泛在电力物联网实现用电量动态计量计费数据和用电信息的上传，同时将用电量动态计量计费数据及动态授权电价通过第二单向数据传输模块单方向的传送给智能用电管理及用电人机互动控制系统；
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统通过公共互联网接口连接公共互联网，通过公共互联网向有权限的用户终端发送用电量动态计量计费数据、动态授权电价信息和用电调控信息，并获得该用户上传的用电人机互动信息，再根据所述用电人机互动信息、动态授权电价信息和用电调控信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，并根据该调控信息通过区域用电调控物联网接口调控管理授权用户的区域用电设备的用电负荷。
所述用电信息采集及用电量动态计量系统包括电气测量采集接口、运维监控采集接口、第一数据存储器、时钟日历、第一MCU微处理单元和第一单向数据传输模块，通过运维监控采集接口采集各用电设备的运维监控数据，通过电气测量采集接口采集用户用电信息，通过第一MCU微处理单元进行用电量的动态分时段计量，通过第一数据存储器对各时段用电量计量数据进行存储，通过第一单向数据传输模块将各时段用电量计量数据及日历时间信息和运维监控数据发送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统。
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统包括第二数据存储器、第二MCU微处理单元、第二单向数据传输模块及电力物联网接口，第二MCU微处理单元通过电力物联网接口从泛在电力物联网中获取用电动态授权电价，第二MCU微处理单元根据用电动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费，同时通过第二数据存储器存储用电量动态计量计费数据，由电力物联网接口通过泛在电力物联网上传用电信息，并通过第二单向数据传输模块将用电量动态计量计费及动态授权电价信息发送给智能用电管理及用电人机互动控制系统。
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统包括第三MCU微处理单元、第三数据存储器、公共互联网接口及区域用电调控物联网接口，第三MCU微处理单元通过公共互联网接口从公共互联网上获得有权限用户的用电人机互动信息，再根据有权限用户的用电人机互动信息、用电量动态计量计费及动态授权电价信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，然后根据生成的调控信息通过区域用电调控物联网接口调控管理授权用户的区域用电设备，以实现智慧化经济化用电调控，同时通过第三数据存储器存储所述有权限用户的用电人机互动信息及所述调控信息；
第三MCU微处理单元通过公共互联网接口及公共互联网向有权限的用户发送用电量动态计量计费及动态授权电价信息，有权限的用户根据用电量动态计量计费、动态授权电价及自身的用电需求通过公共互联网向第三MCU微处理单元发送有权限用户的用电人机互动信息，第三MCU微处理单元对所述有权限用户的用电人机互动信息进行验证、权限鉴别和加解密处理，并通过区域用电调控物联网接口向授权用户的区域用电设备发送调控信息，进行人机互动调控。
所述用电信息采集及用电量动态计量系统具有用电动态计量与网络安全隔离功能，第一数据存储器采用铁电存储器及Flash存储器，用电动态计量数据采用暂存定时转存进行非易失保存。
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统具有用户验证、权限鉴别及信息加解密处理的功能，以防止信息被拦截、窃密和非法网络入侵。
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统具有授权用户验证、权限鉴别及信息加解密的功能。
电力物联网接口、公共互联网接口、区域用电调控物联网接口与对应的网络之间采用有线通讯方式或者无线通讯方式连接。
本发明所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的方法包括以下步骤：
1)动态授权电价
依据不同时段的发电和用电量动态确定动态授权电价，再通过泛在电力物联网向用电侧的用户发送动态授权电价；
2)动态计量用电量和电费
在用电侧对用户的用电量分时段进行动态计量，根据所述动态授权电价及用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理。
还包括：
3)智能用电调控
给用电侧的用户动态授权电价，各用户依据动态授权电价和用电需求对用电负荷进行优化调控，用动态电价的经济手段对用户的用电负荷和用电需求进行柔性的动态调度控制，实现发电侧和用电侧的协同调控管理；
4)人机互动用电调控
用户通过公共互联网参与用电人机互动调控，各用户根据获得的动态授权电价信息结合自身的用电需求上传用电人机互动调控信息，对自己授权内的区域用电设备进行人机互动调控管理。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法在具体操作时，根据发电量及用电量市场化确定用电侧的用电动态授权电价，并根据用电动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理，克服电力系统只能对大用户的用电量进行市场化定价交易销售，不能对普通用户的用电进行市场化定价销售的困难。另外，本发明中通过公共互联网向有权限的用户终端发送用电量动态计量计费数据、动态授权电价信息和用电调控信息，并获得该用户上传的用电人机互动信息，然后根据所述用电人机互动信息、动态授权电价信息和用电调控信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，利用用电侧的用电量动态调控电网的发电与用电的平衡，实现削峰填谷提高电网运行的安全稳定性，以提高新能源电能入网消纳的比例，克服现有技术只能在发电供给侧调控，不能在用户用电侧对用电负荷及用电需求进行调控的技术缺陷。另外，本发明中用电信息采集及用电量动态计量系统将各时段用电量计量数据和运维监控信息单方向的传送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统，泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统将用电量动态计量计费数据及动态授权电价通过第二单向数据传输模块单方向的传送给智能用电管理及用电人机互动控制系统，以实现信息的单向传递，进而实现泛在电力物联网与公共互联网的隔离，同时实现泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统与用电信息采集及用电量动态计量系统的单向隔离，达到网络安全隔离防止网络攻击的目的。最后需要说明的是，本发明将用电侧广大用电负荷分成若干区域用电负荷进行调控，用户通过公共互联网参与用电人机互动调控，但每个用户只能进入到自己有权限的区域用电之中进行用电调控，无权进入其它区域，防止通过网络大面积攻击用电设备，同时在实际操作时，可以将本发明中的各组成模块(器件)进行简化及合并，以降低成本，灵活性较高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2a为本发明的第一种简化合并结构示意图；
图2b为本发明的第二种简化合并结构示意图；
图2c为本发明的第三种简化合并结构示意图；
图2d为本发明的第四种简化合并结构示意图；
图2e为本发明的第五种简化合并结构示意图；
图3a为本发明装置安装和组网(用户电度表升级换代安装)示意图；
图3b为本发明装置安装和组网(多用户电表计量箱安装)示意图。
其中，1为用电信息采集及用电量动态计量系统、2为泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统、3为智能用电管理及用电人机互动控制系统、11为第一MCU微处理单元、12为电气测量采集接口、13为运维监控采集接口、14为时钟日历、15为第一数据存储器、16为第一单向数据传输模块、21为第二MCU微处理单元、22为第二单向数据传输模块、23为第二数据存储器、24为电力物联网接口、31为第三MCU微处理单元、32为区域用电调控物联网接口、33为第三数据存储器、34为公共互联网接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置包括用电信息采集及用电量动态计量系统1、泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2及智能用电管理及用电人机互动控制系统3；
具体的，所述用电信息采集及用电量动态计量系统1获得用户用电信息和运维监控信息，并对用户用电信息进行处理，以实现用户的用电量动态分时段计量，同时对各时段用电量计量数据进行可信、可溯源、可核查存储，通过第一单向数据传输模块16将各时段用电量计量数据和运维监控信息单方向的传送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2，第一单向数据传输模块16将用电信息采集及用电量动态计量系统1与网络安全隔离，能防止通过泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2对用电计量和用电计量数据进行网络攻击和破坏；
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2通过电力物联网接口24连接到泛在电力物联网上，并通过泛在电力物联网获取用电动态授权电价信息和用电调控信息，根据所述动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理，对用电量动态计量计费数据进行可信、可溯源、可核查的存储，并通过电力物联网接口24及泛在电力物联网实现用电量动态计量计费数据和用电信息的上传，同时将用电量动态计量计费数据及动态授权电价通过第二单向数据传输模块22单方向的传送给智能用电管理及用电人机互动控制系统3，第二单向数据传输模块22将泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2与公共互联网安全隔离；
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统3通过公共互联网接口34连接公共互联网，通过公共互联网向有权限的用户终端发送用电量动态计量计费数据、动态授权电价信息和用电调控信息，并获得该用户上传的用电人机互动信息，再根据所述用电人机互动信息、动态授权电价信息和用电调控信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，并根据该调控信息通过区域用电调控物联网接口32调控管理授权用户的区域用电设备的用电负荷。
本发明根据发电量和用电量的动态变化市场化的确定动态电价，通过泛在电力物联网对各个区域的用电进行动态电价授权，用动态授权的电价高低对各个区域的用电负荷进行调控管理，达到用电侧大面积的调控管理用电负荷，实现电网发电量与用电量的平衡调控。
需要说明的是，所述用电信息采集及用电量动态计量系统1包括电气测量采集接口12、运维监控采集接口13、第一数据存储器15、时钟日历14、第一MCU微处理单元11和第一单向数据传输模块16，通过运维监控采集接口13采集各用电设备的运维监控数据，通过电气测量采集接口12采集用户用电信息，通过第一MCU微处理单元11进行用电量的动态分时段计量，通过第一数据存储器15对各时段用电量计量数据进行存储，通过第一单向数据传输模块16将各时段用电量计量数据及日历时间信息和运维监控数据发送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2。
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2包括第二数据存储器23、第二MCU微处理单元21、第二单向数据传输模块22及电力物联网接口24，第二MCU微处理单元21通过电力物联网接口24从泛在电力物联网中获取用电动态授权电价，第二MCU微处理单元21根据用电动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费，同时通过第二数据存储器23存储用电量动态计量计费数据，由电力物联网接口24通过泛在电力物联网上传用电信息，并通过第二单向数据传输模块22将用电量动态计量计费及动态授权电价信息发送给智能用电管理及用电人机互动控制系统3。
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统3包括第三MCU微处理单元31、第三数据存储器33、公共互联网接口34及区域用电调控物联网接口32，第三MCU微处理单元31通过公共互联网接口34从公共互联网上获得有权限用户的用电人机互动信息，再根据有权限用户的用电人机互动信息、用电量动态计量计费及动态授权电价信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，然后根据生成的调控信息通过区域用电调控物联网接口32调控管理授权用户的区域用电设备，以实现智慧化经济化用电调控，同时通过第三数据存储器33存储所述有权限用户的用电人机互动信息及所述调控信息；第三MCU微处理单元31通过公共互联网接口34及公共互联网向有权限用户发送用电量动态计量计费及动态授权电价信息，有权限用户根据用电量动态计量计费、动态授权电价及自身的用电需求通过公共互联网向第三MCU微处理单元31发送有权限用户的用电人机互动信息，第三MCU微处理单元31对所述有权限用户的用电人机互动信息进行验证、权限鉴别和加解密处理，并通过区域用电调控物联网接口32向授权用户的区域用电设备发送调控信息，进行人机互动调控。
所述用电信息采集及用电量动态计量系统1具有用电动态计量与网络安全隔离功能，第一数据存储器15采用铁电存储器及Flash存储器，用电动态计量数据采用暂存定时转存进行非易失保存；所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2具有用户验证、权限鉴别及信息加解密处理的功能，以防止信息被拦截、窃密和非法网络入侵；所述智能用电管理及用电人机互动控制系统3具有授权用户验证、权限鉴别及信息加解密的功能。
电力物联网接口24、公共互联网接口34、区域用电调控物联网接口32与对应的网络之间采用有线通讯方式或者无线通讯方式连接。
另外，需要说明的是，本发明中的第一单向数据传输模块及第二单向数据传输模块可以为单向接口，也可以通过计算机程序实现。
本发明所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的方法包括以下步骤：
1)动态授权电价
依据不同时段的发电量和用电量动态确定动态授权电价，再通过泛在电力物联网向用电侧的用户发送动态授权电价；
2)动态计量用电量和电费
在用电侧对用户的用电量分时段进行动态计量，根据所述动态授权电价及用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理。
3)智能用电调控
给用电侧的用户动态授权电价，用户依据动态授权电价和用电需求对用电负荷进行优化调控，用动态电价的经济手段对用户的用电负荷和用电需求进行柔性的动态调度控制，实现发电侧和用电侧的协同调控管理；
4)人机互动用电调控
用户通过公共互联网参与用电人机互动调控，各用户根据获得的动态授权电价信息结合自身的用电需求上传用电人机互动调控信息，对自己授权内的区域用电设备进行人机互动调控管理。
为降低成本或增加更加灵活的功能时，可以降低网络安全隔离的要求，适当的对用电信息采集及用电量动态计量系统1、泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2和智能用电管理及用电人机互动控制系统3中的部分模块进行简化和合并，依据要求不同会有多种简化和合并的方式，下面列举几种主要简化和合并方式。
参考图2a，将泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2和智能用电管理及用电人机互动控制系统3中的部分进行简化和合并，简化合并两者的MCU微处理单元和数据存储器部分，简化和合并后，用电信息采集及用电量动态计量系统1与网络安全隔离，防止通过网络对用电计量进行攻击和破坏。
参考图2b，将用电信息采集及用电量动态计量系统1和泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2中的部分进行简化和合并，简化合并两者的MCU微处理单元和数据存储器，简化和合并后的用电计量计费部分与泛在电力物联网连接，与公共互联网安全隔离，防止通过广大用户参与的公共互联网和区域用电调控物联网对用电计量计费和泛在电力物联网的非法入侵、攻击及破坏。
参考图2c，将用电信息采集及用电量动态计量系统1、泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统2和智能用电管理及用电人机互动控制系统3中的部分进行简化和合并，简化合并三者的MCU微处理单元和数据存储器部分，简化和合并后降低了网络之间的安全隔离，通过用户授权、验证、权限鉴别及信息加密解密等网络安全技术防止通过网络攻击和破坏。
参考图2d，将电力物联网接口24和公共互联网接口34简化和合并，简化和合并后，用户通过公共互联网进入泛在电力物联网边沿服务网关，通过电力物联网接口24参与人机互动调控用电，通过泛在电力物联网的边缘计算和安全认证能力以提高防止公共互联网的攻击和破坏的能力。
参考图2e，将区域用电调控物联网接口32和公共互联网接口34简化和合并，简化和合并后，用户通过公共互联网进入区域用电调控物联网或智能家居平台，通过区域用电调控物联网接口32参与人机互动调控用电，通过区域用电调控物联网接口32的安全认证能力以提高防止公共互联网的攻击和破坏的能力。
如图3a所示，本发明所述的装置安装在用户电路的电度表安装处，以替代和升级用户的智能电度表，电力物联网接口24、公共互联网接口34和区域用电调控物联网接口32的连接组网有多种方式，在此只列举多种联接组网方式中的几种方式，给出组网安装的技术路线和技术启发；
参考图3a，在安装用户电表处，通过本发明替换传统电度表，对电度表进行替代升级，电力物联网接口24通过Lora或(NB-LOT)无线联接到泛在电力物联网的边缘服务网关，实现通过泛在电力物联网或NB-LOT广域物联网与电力系统的通信；公共互联网接口34通过WiFi或NB-LOT无线联接到公共互联网，实现通过公共互联网或移动互联网进行广大的用户参与人机互动用电调控。区域用电调控物联网接口32通过Zigbee或Lora无线联接到用户的区域用电调控物联网或智能居家平台，调控用户区域内的智能用电设备或通过智能插座调控无联网功能的用电设备。
参考图3b，本发明可以与小区配电系统的楼宇供电箱和电表箱结合安装和组网，联网接口可以根据组网需要采用灵活的通信方式。
另外，需要说明的是，目前国内的电力通信系统采用645规约通过明文数据进行传输，存在着许多的安全风险，主要包括三种威胁：a)通信数据被截获，窃听；b)通信数据被篡改，伪造；c)通信数据被录制，进行重放攻击。
本发明采用的通信数据格式之一为：授权码(1B)+随机数(1B)+645规约通信数据+消息摘要(20B)，并对上述数据采用AES128对称加密后传输。
授权码为预置在集中器和智能电表中的唯一访问编码，通过对比通信数据中的授权号是否与自己预存的授权号一致，可以进行身份验证；随机数保证每一帧数据都不一样，通过对比上一次通信数据的随机数，可以防止数据被录制进行重放攻击；消息摘要是由SHA-1哈希算法以不可逆的方式生成的一段长度较短、位数固定的散列数据，可以防止数据被篡改，保证数据的完整性；AES128对称加密算法安全性能足够且复杂度低，可以有效防止通信数据被截获与窃听，本发明的通信数据方案从身份认证、数据加密和完整性三方面有效保障动态授权电价通信系统的通信安全。
Claims (7)
1.一种物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置，其特征在于,包括用电信息采集及用电量动态计量系统(1)、泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统(2)及智能用电管理及用电人机互动控制系统(3)；
所述用电信息采集及用电量动态计量系统(1)获得用户用电信息和运维监控信息，并对用户用电信息进行处理，以实现用户的用电量动态分时段计量，同时对各时段用电量计量数据进行可信、可溯源、可核查存储，通过第一单向数据传输模块(16)将各时段用电量计量数据和运维监控信息单方向的传送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统(2)；
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统(2)通过电力物联网接口(24)连接到泛在电力物联网上，并通过泛在电力物联网获取用电动态授权电价信息和用电调控信息，根据所述动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理，对用电量动态计量计费数据进行可信、可溯源、可核查的存储，并通过电力物联网接口(24)及泛在电力物联网实现用电量动态计量计费数据和用电信息的上传，同时将用电量动态计量计费数据及动态授权电价通过第二单向数据传输模块(22)单方向的传送给智能用电管理及用电人机互动控制系统(3)；
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统(3)通过公共互联网接口(34)连接公共互联网，通过公共互联网向有权限的用户终端发送用电量动态计量计费数据、动态授权电价信息和用电调控信息，并获得该用户上传的用电人机互动信息，再根据所述用电人机互动信息、动态授权电价信息和用电调控信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，并根据该调控信息通过区域用电调控物联网接口(32)调控管理授权用户的区域用电设备的用电负荷；
所述用电信息采集及用电量动态计量系统(1)包括电气测量采集接口(12)、运维监控采集接口(13)、第一数据存储器(15)、时钟日历(14)、第一MCU微处理单元(11)和第一单向数据传输模块(16)，通过运维监控采集接口(13)采集各用电设备的运维监控数据，通过电气测量采集接口(12)采集用户用电信息，通过第一MCU微处理单元(11)进行用电量的动态分时段计量，通过第一数据存储器(15)对各时段用电量计量数据进行存储，通过第一单向数据传输模块(16)将各时段用电量计量数据及日历时间信息和运维监控数据发送给泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统(2)；
所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统(2)包括第二数据存储器(23)、第二MCU微处理单元(21)、第二单向数据传输模块(22)及电力物联网接口(24)，第二MCU微处理单元(21)通过电力物联网接口(24)从泛在电力物联网中获取用电动态授权电价，第二MCU微处理单元(21)根据用电动态授权电价及各时段用电量计量数据进行用电量动态计量计费，同时通过第二数据存储器(23)存储用电量动态计量计费数据，由电力物联网接口(24)通过泛在电力物联网上传用电信息，并通过第二单向数据传输模块(22)将用电量动态计量计费及动态授权电价信息发送给智能用电管理及用电人机互动控制系统(3)；
所述智能用电管理及用电人机互动控制系统(3)包括第三MCU微处理单元(31)、第三数据存储器(33)、公共互联网接口(34)及区域用电调控物联网接口(32)，第三MCU微处理单元(31)通过公共互联网接口(34)从公共互联网上获得有权限用户的用电人机互动信息，再根据有权限用户的用电人机互动信息、用电量动态计量计费、动态授权电价信息及用电调控信息综合生成对区域用电负荷的调控信息，然后根据生成的调控信息通过区域用电调控物联网接口(32)调控管理授权用户的区域用电设备，以实现智慧化经济化用电调控，同时通过第三数据存储器(33)存储所述有权限用户的用电人机互动信息及所述调控信息；
第三MCU微处理单元(31)通过公共互联网接口(34)及公共互联网向有权限的用户发送用电量动态计量计费及动态授权电价信息，有权限的用户根据用电量动态计量计费、动态授权电价及自身的用电需求通过公共互联网向第三MCU微处理单元(31)发送有权限用户的用电人机互动信息，第三MCU微处理单元(31)对所述有权限用户的用电人机互动信息进行验证、权限鉴别和加解密处理，并通过区域用电调控物联网接口(32)向授权用户的区域用电设备发送调控信息，进行人机互动调控。
2.根据权利要求1所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置，其特征在于，所述用电信息采集及用电量动态计量系统(1)具有用电动态计量与网络安全隔离功能，第一数据存储器(15)采用铁电存储器及Flash存储器，用电动态计量数据采用暂存定时转存进行非遗失保存。
3.根据权利要求1所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置，其特征在于，所述泛在电力物联网信息处理和用电动态计费管理系统(2)具有用户验证、权限鉴别及信息加解密处理的功能，以防止信息被拦截、窃密和非法网络入侵。
4.根据权利要求1所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置，其特征在于，所述智能用电管理及用电人机互动控制系统(3)具有授权用户验证、权限鉴别及信息加解密的功能。
5.根据权利要求1所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置，其特征在于，电力物联网接口(24)、公共互联网接口(34)、区域用电调控物联网接口(32)与对应的网络之间采用有线通讯方式或者无线通讯方式连接。
6.一种物联网动态授权电价计量和智能用电调控的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置，包括以下步骤：
1)动态授权电价
依据不同时段的发电和用电量动态确定动态授权电价，再通过泛在电力物联网向用电侧的用户发送动态授权电价；
2)动态计量用电量和电费
在用电侧对用户的用电量分时段进行动态计量，根据所述动态授权电价及用电量计量数据进行用电量动态计量计费管理。
7.根据权利要求6所述的物联网动态授权电价计量和智能用电调控的方法，其特征在于，还包括：
3)智能用电调控
给用电侧的用户动态授权电价，各用户依据动态授权电价和用电需求对用电负荷进行优化调控，用动态电价的经济手段对用户的用电负荷和用电需求进行柔性的动态调度控制，实现发电侧和用电侧的协同调控管理；
4)人机互动用电调控
用户通过公共互联网参与用电人机互动调控，各用户根据获得的动态授权电价信息结合自身的用电需求上传用电人机互动调控信息，对自己授权内的区域用电设备进行人机互动调控管理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910506365.4A CN110365108B (zh) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910506365.4A CN110365108B (zh) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110365108A CN110365108A (zh) | 2019-10-22 |
| CN110365108B true CN110365108B (zh) | 2021-04-23 |
Family
ID=68215970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910506365.4A Active CN110365108B (zh) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110365108B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111697692A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-22 | 国网河北省电力有限公司石家庄市藁城区供电分公司 | 一种抑制季节性电力用户用电负荷波动设置装置 |
| CN111736905B (zh) * | 2020-08-12 | 2021-08-17 | 江苏深瑞汇阳能源科技有限公司 | 一种满足实时性业务需求的边缘计算终端 |
| CN112073276B (zh) * | 2020-09-21 | 2022-02-25 | 国家电网有限公司 | 基于智能插座的电力物联网通信方法和系统 |
| CN114629677B (zh) * | 2021-11-26 | 2024-03-19 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 | 一种用于火电机组电量计费系统的安全防护系统及方法 |
| CN115021395B (zh) * | 2022-04-07 | 2024-07-19 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 用电信息处理的方法、装置、智能电表和存储介质 |
| CN115081946A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-20 | 国网信息通信产业集团有限公司 | 用电量调控方法、系统、装置、电子设备和计算机介质 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1981198A (zh) * | 2004-07-05 | 2007-06-13 | Ipps株式会社 | 电力使用量计测装置以及电力管理系统 |
| CN103337909A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-02 | 惠州中城电子科技有限公司 | 基于物联网的智能用电管理方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008080187A1 (en) * | 2007-01-05 | 2008-07-10 | Ezybonds Incorporated | Electronic transaction facilitation system |
| CN102289755A (zh) * | 2010-06-18 | 2011-12-21 | 黄金富 | 按耗电谷峰动态定价实时报价计费方法及相应系统和装置 |
| CN105118183B (zh) * | 2015-09-29 | 2017-10-31 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 智能燃气表阶梯计价系统 |
-
2019
- 2019-06-12 CN CN201910506365.4A patent/CN110365108B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1981198A (zh) * | 2004-07-05 | 2007-06-13 | Ipps株式会社 | 电力使用量计测装置以及电力管理系统 |
| CN103337909A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-02 | 惠州中城电子科技有限公司 | 基于物联网的智能用电管理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110365108A (zh) | 2019-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110365108B (zh) | 物联网动态授权电价计量和智能用电调控的装置及方法 | |
| Zhuang et al. | Blockchain for cybersecurity in smart grid: A comprehensive survey | |
| CN102280937B (zh) | 一种分布式能源的监控系统及方法 | |
| KR101621931B1 (ko) | 스마트 그리드에서의 전력정보 송수신 시스템 | |
| Depuru et al. | Smart meters for power grid—Challenges, issues, advantages and status | |
| Le et al. | Advanced metering infrastructure based on smart meters in smart grid | |
| Das | Wireless communication system for energy meter reading | |
| CN111277652B (zh) | 一种面向客户侧的智能电力物联网终端及其应用方法 | |
| CN114362212A (zh) | 一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法及系统 | |
| CN202712974U (zh) | 一种用电信息采集系统 | |
| CN111815858A (zh) | 基于区块链的充电网络控制方法、装置、设备及存储介质 | |
| Costache et al. | Remote control of smart meters: Friend or foe? | |
| CN102298378B (zh) | 一种工业园区有序用电管理系统及方法 | |
| Yan et al. | Network security protection technology for a cloud energy storage network controller | |
| CN102738815A (zh) | 一种对储能设备系统进行管理的系统和管理的方法 | |
| Wen et al. | A survey on smart grid communication system | |
| CN102684957A (zh) | 能量接入控制 | |
| CN103827636A (zh) | 管理设施仪表通信的系统和方法 | |
| Dong et al. | Architecture, key technologies and applications of load dispatching in China power grid | |
| US20240214805A1 (en) | Secure Electric Vehicle Charger and System Incorporating Thereof | |
| Falk et al. | Securely connecting electric vehicles to the smart grid | |
| Kamilaris et al. | Integrating web-enabled energy-aware smart homes to the smart grid | |
| Asghar et al. | A holistic view of security and privacy issues in smart grids | |
| Liao et al. | Towards secure metering data analysis via distributed differential privacy | |
| KR20130068872A (ko) | 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화를 위한 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |