作为智能电网的主要特点和建设目标，“智能互动”指信息和电能的双向互动，信息互动包括鼓励用户改变传统的用电方式，积极参与电网运行，并根据实时电价调整用电模式;电能互动包括分布式电源“即插即用”的并网运行方式。针对居民用户电器设备实施用电信息采集和智能交互控制，是一项重要的需求侧管理技术，更是实现“智能互动”的重要途径。当前，智能仪表技术、通信信息技术以及负荷控制技术发展迅速，现有智能插座虽然可以针对电器设备实现简单的电能计量和通断控制，但其无法与电器设备交互信息，难以根据电网企业电网运行控制需求，调整电器设备运行状态。
新一轮电力体制改革和电力需求侧管理城市综合试点对实施需求响应提出了迫切要求，针对工商业和居民用户实施需求响应，能够利用市场化手段促进电力资源优化配置，促进电力系统供应侧和需求侧的实时平衡，具有广阔的市场空间和发展前景。居民用户家电设备，尤其是空调、热水器等，具有较大的需求响应潜力，能够作为一项重要的需求侧容量资源，参与需求响应。
尽管家电厂商在完善家电设备的联网通信性能、提高家电智能化水平方面取得了突出成绩，但大多数家电设备尚未具备电量数据、运行状态参数和所处环境参数自动采集功能以及接受远程控制功能，无法支撑需求响应业务对用户侧家电设备提出的信息感知、自动控制等需求。为了解决上述问题，本文提出了居民负荷交互控制装置设计方案及应用方法，居民负荷交互控制装置作为用户侧居民用户电器设备与电网企业的交互终端，与电器设备提供的扩展接口相连，能够接收电网公司业务应用系统或第三方服务商(如自动需求响应系统、能源管理系统等)发来的信息，并采集电器设备的用电数据、控制电器设备的运行状态。
1 硬件设计
硬件结构及功能设计
居民负荷交互控制装置的硬件构成主要包括微处理器模块(CPU)、通信模块、安全模块、A/D转换模块、计量模块、电压互感器、交互接口等，硬件结构见图1。各模块功能如下：
1)微处理器模块为居民负荷交互控制装置运行控制模块。
2)通信模块用于支撑居民负荷交互控制装置与居民用户内部通信网关之间的无线通信。
3)安全模块具有安全认证和通信加密两方面功能，其中：安全认证用于对居民用户电器设备的合法性进行验证;通信加密用于对居民用户电器设备与电网业务系统之间交互的关键数据进行加密。
4)A/D转换模块将电压互感器输出的二次电压信号和通过交互接口电流端子输入的模拟量形式的电流信号进行A/D转换，转换成数字量。
5)计量模块通过A/D转换模块输出的数字量信号计算家用电器的实际用电数据。
6)电压互感器将220V或380V高压信号变换为A/D转换模块可以接收的弱电压信号，满足居民负荷交互控制装置的电压、电能量测需求。
7)交互接口为可插拔式接头，与居民用户电器设备提供的扩展接口形成一对公母接口。
交互接口包含电源端子、电压端子、电流端子、通信端子，其中：电源端子为居民负荷交互控制装置供电;电压端子直接将居民用户电器设备的电源线引入电压互感器;电流端子用于连接居民用户电器设备内部电流互感器的输出端;通信端子将居民负荷交互控制装置微处理器模块与居民用户电器设备内部控制器连接，以实现居民负荷交互控制装置与电器设备间信息交互。