一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的用電信息采集系統(tǒng)

張成文，門志勇，單 毅，方 超，宋 濤

（大連供電公司，遼寧 大連 116001）

一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的用電信息采集系統(tǒng)

張成文，門志勇，單 毅，方 超，宋 濤

（大連供電公司，遼寧 大連 116001）

介紹一種具有光纖通信模塊的智能電能表（光纖表），通過光纖網(wǎng)絡(luò)和采集主站組成了用電信息采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)速度快、實(shí)時(shí)性好、采集成功率高等優(yōu)點(diǎn)，在大連開發(fā)區(qū)某小區(qū)試點(diǎn)應(yīng)用，效果顯著，具有推廣價(jià)值。

光纖通信模塊；智能電能表；光纖通信網(wǎng)絡(luò)；用電信息采集系統(tǒng)

國(guó)家電網(wǎng)公司自2009年開始進(jìn)行智能電能表推廣應(yīng)用和用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)。低壓用電信息采集方式主要是在低壓臺(tái)區(qū)安裝具有低壓電力線載波通信模塊的智能電能表，并安裝具有GPRS/CDMA通信模塊的集中器，集中器通過低壓電力線載波采集智能電能表用電信息，通過移動(dòng)通信公司無線網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。由于低壓電力線載波通信易受高頻諧波干擾，致使一些臺(tái)區(qū)采集成功率不高，低壓電力線載波采集速度較慢，實(shí)時(shí)性不好，移動(dòng)通信公司無線信號(hào)覆蓋范圍不夠或信號(hào)強(qiáng)度不夠的情況下，易造成整個(gè)臺(tái)區(qū)用電信息不能上傳到主站。

為提高采集速度和采集成功率，大連供電公司與某電氣股份有限公司聯(lián)合開發(fā)了具有光纖通信模塊的智能電能表（光纖表），并通過由光纖表與光纖網(wǎng)絡(luò)、采集主站組成的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用電信息采集。該采集系統(tǒng)在大連開發(fā)區(qū)東部供電分公司優(yōu)山美地小區(qū)試點(diǎn)應(yīng)用。

1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

由光纖表與光纖網(wǎng)絡(luò)、采集主站組成的用電信息采集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 用電信息采集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

智能電能表中的ONU光纖通信模塊通過無源分光器上聯(lián)中心OLT設(shè)備，通過OLT設(shè)備接入大連供電公司局域網(wǎng)，組成EPON用電信息采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用光纖通信。智能電能表與ONU光纖通信模塊之間使用UART接口通信，外部使用EPON光釬接口上聯(lián)至OLT設(shè)備，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP的數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行登錄和用電信息采集。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及工作原理

用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，現(xiàn)場(chǎng)安裝具有光通信模塊的智能電能表（光纖表），采用高性能點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、高穩(wěn)定性、高帶寬、可管理的EPON方式實(shí)現(xiàn)光纖到戶的用電信息采集業(yè)務(wù)。大連供電公司電力光纖鋪設(shè)至開發(fā)區(qū)東部供電分公司優(yōu)山美地小區(qū)配電變壓器，配電變壓器到電能計(jì)量箱（電能表箱）采用電力電纜夾帶光纖方式同纜敷設(shè)。電能計(jì)量箱處安裝分光器，分光器與智能電能表ONU光纖通信模塊連接。

智能電能表ONU光通信模塊設(shè)計(jì)遵循標(biāo)準(zhǔn)如下。

（1）Q/GDW 374.3—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范：通信單元技術(shù)規(guī)范》及編制說明。［1］

（2）Q/GDW 375.1—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)型式規(guī)范：專變采集終端型式規(guī)范》及編制說明。［2］

（3）Q/GDW 375.2—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)型式規(guī)范：集中器型式規(guī)范》及編制說明。［3］

（4）Q/GDW 375.3—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)型式規(guī)范：采集器型式規(guī)范》及編制說明。［4］

（5）Q/GDW 376.1—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議：主站與采集終端通信協(xié)議》及編制說明。［5］

（6）Q/GDW 355—2009《單相智能電能表型式規(guī)范》。［6］

（7）Q/GDW 356—2009《三相智能電能表型式規(guī)范》。［7］

（8）Q/GDW 483—2010《單相費(fèi)控智能電能表（光纖）技術(shù)規(guī)范》。［8］

（9）Q/GDW 484—2010《三相費(fèi)控智能電能表（光纖）技術(shù)規(guī)范》。［9］

采用EPON實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信技術(shù)分析：點(diǎn)到多點(diǎn)通信由用電信息采集系統(tǒng)終端數(shù)量和分布的特點(diǎn)決定各終端之間無需信息交互，符合EPON星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。分光設(shè)備對(duì)環(huán)境因素不敏感。1.25G帶寬資源豐富，光纖傳輸穩(wěn)定可靠。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性好，擴(kuò)展不影響整網(wǎng)架構(gòu)。

現(xiàn)有遠(yuǎn)程通信ONU模塊分為集中器ONU模塊：P100C；采集器及單相電表ONU模塊：P100A；專變采集終端III型：P100K等。大連試點(diǎn)地區(qū)在單相電能表中使用P100A遠(yuǎn)程通信模塊實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)的搭建，完成對(duì)單相電能表的用電信息采集業(yè)務(wù)。

用電信息采集業(yè)務(wù)中，電能表把相關(guān)數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)645協(xié)議封裝，ONU模塊需要開發(fā)嵌入645相關(guān)電能表數(shù)據(jù)協(xié)議，并使用376.1協(xié)議實(shí)現(xiàn)與上行網(wǎng)絡(luò)主站服務(wù)器交互數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表用電信息采集業(yè)務(wù)。

3 系統(tǒng)功能

3.1 遠(yuǎn)程抄表功能

（1）系統(tǒng)可以按抄表例日抄表，并可通過接口將抄回的數(shù)據(jù)傳到電力營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算發(fā)行。

（2）系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)抄表，根據(jù)抄回的數(shù)據(jù)判斷現(xiàn)場(chǎng)電能表是否出現(xiàn)故障、用戶用電是否有異常。

3.2 遠(yuǎn)程控制功能

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。當(dāng)用戶購電余額為0時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出跳閘指令，實(shí)施遠(yuǎn)程停電。當(dāng)用戶重新購電后，系統(tǒng)發(fā)出合閘指令遠(yuǎn)程送電，從而達(dá)到防止欠費(fèi)的目的。

3.3 防竊電功能

系統(tǒng)具有電能表參數(shù)遠(yuǎn)程回讀功能，如回讀參數(shù)與控制中心保存的設(shè)置參數(shù)不符，系統(tǒng)則報(bào)警，可以發(fā)現(xiàn)非法修改電能表參數(shù)進(jìn)行竊電的非法行為。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)多功能電能表出現(xiàn)失壓、失流、錯(cuò)誤接線等故障時(shí)可自動(dòng)上報(bào)到控制中心，用電檢查人員可以根據(jù)電能表上報(bào)的信息判斷用戶是否有竊電嫌疑，并可以及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查。系統(tǒng)的這種功能可以有效地防止竊電行為。

3.4 線損分析功能

系統(tǒng)可以根據(jù)采集的關(guān)口考核表、配電考核表及其所帶的子表數(shù)據(jù)進(jìn)行線損計(jì)算分析。

3.5 負(fù)荷管理功能

系統(tǒng)可以采集考核表、用戶表的電壓、電流、功率、電量等數(shù)據(jù)，應(yīng)用于負(fù)荷分析管理。

（1）可以根據(jù)電流數(shù)據(jù)，繪制負(fù)荷曲線，監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷變化情況。

（2）可以根據(jù)功率數(shù)據(jù)，對(duì)超負(fù)荷用電的用戶進(jìn)行控制。通過控制中心向現(xiàn)場(chǎng)智能電能表發(fā)出跳閘指令，由智能電能表輸出跳閘信號(hào)進(jìn)行跳閘操作。

（3）根據(jù)電壓數(shù)據(jù)，計(jì)算電壓合格率。

4 預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

（1）由于采用遠(yuǎn)程抄表，可節(jié)省大量抄表員的人力費(fèi)用。

（2）由于可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電能表運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以有效防止竊電行為，減少電量的不明損失。

（3）由于可采集現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，可以適時(shí)調(diào)整負(fù)荷，使變壓器處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，有效降低設(shè)備損耗。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

該系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)采集大量數(shù)據(jù)，使線損分析更加準(zhǔn)確，可通過采取調(diào)整運(yùn)行方式等有效措施大面積降低線損。由于可獲得現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷曲線，適時(shí)調(diào)整負(fù)荷，及時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造，這就大大提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和供電可靠性，從而增加了售電量。遠(yuǎn)程抄表可以避免人工抄表差錯(cuò)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能表故障，從而提高了服務(wù)水平，提高了用戶滿意率。該系統(tǒng)的間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。

5 結(jié)束語

具有光通信模塊的智能電能表（光纖表）的試點(diǎn)應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)外尚屬首例。利用光纖表及光纖網(wǎng)絡(luò)組成的用電信息采集系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)智能電能表到用電信息采集主站完全采用光通信，具有技術(shù)先進(jìn)性。它克服了由于低壓電力線載波通信易受高頻諧波干擾導(dǎo)致一些臺(tái)區(qū)采集成功率不高的缺點(diǎn)，克服了無線信號(hào)覆蓋范圍不夠或者信號(hào)強(qiáng)度不夠?qū)е抡麄€(gè)臺(tái)區(qū)用電信息不能上傳到主站的缺點(diǎn)，具有網(wǎng)絡(luò)速度快、實(shí)時(shí)性好、采集成功率高等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)具有良好的間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，極具推廣價(jià)值。

：

［1］Q/GDW 374.3—2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范：通信單元技術(shù)規(guī)范［S］.2009.

［2］Q/GDW 375.1—2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)型式規(guī)范：專變采集終端型式規(guī)范［S］.2009.

［3］Q/GDW 375.2—2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)型式規(guī)范：集中器型式規(guī)范［S］.2009.

［4］Q/GDW 375.3—2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)型式規(guī)范：采集器型式規(guī)范［S］.2009.

［5］Q/GDW 376.1—2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議：主站與采集終端通信協(xié)議［S］.2009.

［6］Q/GDW 355—2009，單相智能電能表型式規(guī)范［S］.2009.

［7］Q/GDW 356—2009，三相智能電能表型式規(guī)范［S］.2009.

［8］Q/GDW 483—2010，單相費(fèi)控智能電能表（光纖）技術(shù)規(guī)范［S］.2009.

［9］Q/GDW 484—2010，三相費(fèi)控智能電能表（光纖）技術(shù)規(guī)范［S］.2009.

［10］宗建華，閆華光，史樹冬，等.智能電能表［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010.

Electricity information collection system formed by the optical fiber meter and optical fiber Network

ZHANG Cheng?wen，MEN Zhi?yong，SHAN Yi，F(xiàn)ANG Chao，SONG Tao
（Dalian Elecctric Power Supply Company，Dalian 116001，China）

This paper develops a kind of smart meter（opti?cal fiber meter）with optical communication module ，and forms electricity information collection system with the optical fiber net?work and main collection system.This system has many advantag?es，featuring fast transmission speed，excellent real?time feature and high success rate of acquisition，and it has been successfully applied as pilot project in a residential area of Dalian development zone.It is with extreme promotion value.

optical fiber communication module;smart me?ter;optical fiber communication network;electricity information collection system

F407.61；TN915.02

B

1009-1831（2014）05-0059-03

2014-07-02

張成文（1966），男，遼寧大連人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事電能計(jì)量技術(shù)的研究與應(yīng)用工作；門志勇（1984），男，遼寧大連人，學(xué)士，助理工程師，主要從事智能用電管理工作；單毅（1983），男，遼寧大連人，學(xué)士，助理工程師，主要從事農(nóng)電綜合管理工作；方超（1984），男，遼寧大連人，碩士，工程師，主要從事用電檢查管理工作；宋濤（1975），男，遼寧大連人，學(xué)士，工程師，主要從事電能計(jì)量技術(shù)管理工作。

（

徐文紅）