采集終端通信統(tǒng)一接入技術(shù)研究

王者龍，杜　艷，郭紅霞，王兆軍，劉麗君

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，濟南　250003）

采集終端通信統(tǒng)一接入技術(shù)研究

王者龍，杜艷，郭紅霞，王兆軍，劉麗君

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003）

簡要介紹用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)，針對采集終端因通信參數(shù)不一致導致無法直接配送的問題，提出采集終端通信統(tǒng)一接入方法，實現(xiàn)采集終端集中檢定、配送和安裝調(diào)試，縮短裝表接電時長，進一步提高電力企業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

采集終端；通信參數(shù)；統(tǒng)一接入

0　引言

計量檢定集約化程度日益加強，各網(wǎng)省公司已實現(xiàn)智能電能表的集中檢定配送工作，用電信息采集終端集中檢定配送也是大勢所趨。受用電客戶數(shù)量及用電信息采集主站服務(wù)器限制，采集終端按地區(qū)分別設(shè)置內(nèi)部通信參數(shù)（主站IP地址和端口號），從而提高采集終端數(shù)據(jù)接收處理效率，但也帶來了采集終端無法集中檢定、分批和分地區(qū)安裝等問題。針對上述問題，從采集主站及安裝調(diào)試工具等方面提出解決措施，以實現(xiàn)采集終端集中檢定配送及統(tǒng)一接入采集主站。

1　用電信息采集系統(tǒng)概況

1.1系統(tǒng)組成

用電信息采集系統(tǒng)是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監(jiān)控的系統(tǒng)，其總體架構(gòu)包括主站、通信介質(zhì)和用電信息采集終端［1］。主站主要承擔下發(fā)命令、數(shù)據(jù)分析、終端管理及系統(tǒng)維護等功能，是整個用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心和管理中樞；通信介質(zhì)用于建立主站和采集終端的通道鏈接，如無線、有線、電力載波、光纖等；采集終端可實現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行控制命令，目前可分為專變采集終端、集中抄表終端（包括集中器、采集器）、分布式能源監(jiān)控終端等類型［2］。

1.2現(xiàn)階段采集主站主要架構(gòu)

采集主站主要包含負載均衡單元、前置通信單元、主控單元及各自的服務(wù)器［3］，如圖1所示。主控單元向采集終端下發(fā)命令并分發(fā)給前置通信單元，同時對命令執(zhí)行和結(jié)果進行反饋；前置通信單元接收終端負載均衡單元分配的采集終端，實現(xiàn)與采集終端的實時通信、信道管理、規(guī)約解析和數(shù)據(jù)持久化；終端負載均衡單元將來自采集終端的連接按照配置信息的規(guī)則連接到若干個前置通信單元上，提高采集終端接入的響應(yīng)速度和資源利用率，避免網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部位出現(xiàn)單點失效。

山東省用電信息采集系統(tǒng)接入終端數(shù)量規(guī)模較大，并且將繼續(xù)增長。在集中采集系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)初期，為保證海量采集終端接入不對當前負載均衡器及服務(wù)器帶來集中負載壓力，同時考慮終端接入運行后按地市統(tǒng)一運行管理的需要，對接入終端的通信參數(shù)按照地區(qū)、通信方式以及通信規(guī)約進行了劃分，前置通信單元與固定地市公司采集終端通信，如圖1所示。

圖1　用電信息采集主站架構(gòu)

1.3采集終端通信分區(qū)接入主站優(yōu)劣分析

隨著計量檢定集約化深入推進，終端按分區(qū)接入的方案在實際工作中遇到了一些問題。如新裝終端檢測和配送管理不方便，目前新裝終端的通信參數(shù)已在終端供貨前設(shè)置到終端設(shè)備中，省電力公司在對終端統(tǒng)一招標和檢測過程中，需要針對不同地市的終端進行分別配送和管理，增加了新裝終端資產(chǎn)管理的難度；終端初始化通信參數(shù)與配送地市不一致時，影響終端安裝調(diào)試工作，檢定和配送工作涉及終端量大，檢定流程多，且較為復雜，實際檢定和配送中可能出現(xiàn)終端初始化參數(shù)與配送目的地不一致，造成現(xiàn)場安裝終端時無法上線，影響安裝調(diào)試進度；目前全省終端接入的通信參數(shù)不一致，未能充分發(fā)揮省公司統(tǒng)一接入的應(yīng)用效果，給后續(xù)工作帶來不便，不利于提高終端資產(chǎn)管理的整體水平。

2　采集終端通信統(tǒng)一接入方法

采集終端通信統(tǒng)一接入技術(shù)方案主要是在用電信息采集主站前置通信單元中增加新裝終端接入前置通信單元，用于實現(xiàn)對新裝采集終端的通信接入功能。所有新裝采集設(shè)備出廠均按照省公司統(tǒng)一的IP和端口信息進行設(shè)置。前置通信單元能夠通過手工或自動的方式下發(fā)通信參數(shù)，實現(xiàn)通信通道切換，從而實現(xiàn)在保持原有前置通信平臺通信架構(gòu)不變的前提下，保證系統(tǒng)高效地采集終端信息。

2.1前置通信單元調(diào)整

為確保采集終端通信統(tǒng)一接入，用電信息采集系統(tǒng)主站前置通信單元中增加新裝終端的通信前置通信單元，具備新裝終端的通信接入和基本通信交互功能。前置通信單元架構(gòu)調(diào)整如圖2所示。

圖2　前置通信單元架構(gòu)調(diào)整

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

基本通信功能。新裝終端通過專用前置通信單元接入采集主站。前置通信單元支持統(tǒng)一接入，具備基本通信功能，包括終端上線注冊、心跳保持、通道切換、基本參數(shù)召測、強制下線等。其中通道切換功能通過終端檔案信息自動匹配對應(yīng)的主站IP、通信端口、APN等信息，能夠通過手動或自動的方式下發(fā)通信參數(shù)，實現(xiàn)通道切換功能。

終端在線狀態(tài)控制。新裝終端新登錄在線狀態(tài)定義為“預在線”，用以區(qū)分切換前和切換后的在線狀態(tài)。預在線狀態(tài)的終端，在通道切換前限制終端的部分業(yè)務(wù)功能，以免造成數(shù)據(jù)錯亂，影響電量結(jié)算。

檔案數(shù)據(jù)同步。前置通信單元與采集系統(tǒng)生產(chǎn)庫檔案信息同步。檔案數(shù)據(jù)同步模塊調(diào)整新裝終端的默認對應(yīng)前置單元，實現(xiàn)新裝前置單元和對應(yīng)區(qū)劃的前置通信單元共同實現(xiàn)對終端檔案的加載，保證新裝終端在兩個前置通信單元上均能正常上線。

輔助功能。為提高通道切換的成功率，用電信息采集系統(tǒng)增加了終端切換通道提醒、終端通道切換情況監(jiān)測、終端通道切換失敗分析、終端切換通道考核等輔助功能，便于工作人員對切換完成情況的統(tǒng)計及故障終端的消缺，督促各單位及時處理通道切換問題，保證現(xiàn)場終端及時實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用要求。

2.3終端統(tǒng)一接入流程設(shè)計

在原有采集終端新裝流程的基礎(chǔ)上，增加終端通道切換功能步驟，即新裝終端同步到采集系統(tǒng)后增加一步終端通道切換流程。用電信息采集系統(tǒng)根據(jù)終端管理單位、通信方式、通信規(guī)約，自動調(diào)整其正確主站IP地址和端口，下發(fā)終端通信參數(shù)，該命令遵循Q/GDW 1376.1—2013《主站與采集終端通信協(xié)議》［5］。通道切換根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，可分為手動切換與自動切換兩種模式。采集終端通常在下一次通信連接時會應(yīng)用新的終端通信參數(shù)，因此系統(tǒng)提供強制終端下線或硬件復位（終端重啟）控制命令下發(fā)功能，實現(xiàn)終端的通信重連，完成通道切換。終端通道切換完成，成功上線后，可繼續(xù)完成其他終端現(xiàn)場調(diào)試功能，并完成任務(wù)下發(fā)操作，實現(xiàn)終端的正常運行。具體流程如圖3所示。

圖3　終端新裝統(tǒng)一接入流程

3　實例及效果分析

3.1實例應(yīng)用

采用不同廠家、不同類型的采集終端共36只（包括I型集中器、II型集中器、III型專變采集終端）進行通道切換，其初始主站IP、端口號、APN等通信參數(shù)設(shè)置為統(tǒng)一接入點IP信息，終端上線后查看終端狀態(tài)均為“預在線”，通過主站通道切換功能自動下發(fā)切換后的主站IP、端口號、APN等通信參數(shù)。其中35只終端成功完成自動切換，1只終端通過主站手動成功切換。主站通道切換界面如圖4所示。

圖4　用電信息采集主站通道切換界面

3.2效果分析

2015年國網(wǎng)山東省電力公司新采購采集終端80萬臺，在采集終端通信沒有統(tǒng)一接入之前，檢定配送環(huán)節(jié)為 “計量中心安排采集設(shè)備分區(qū)批量到貨—省級計量中心分地區(qū)進行入庫—省級計量中心分批分地區(qū)進行檢定—省級計量中心分批分地區(qū)進行配送”，采集終端通信統(tǒng)一接入后，檢定配送環(huán)節(jié)為 “計量中心安排采集設(shè)備批量集中到貨—省級計量中心集中入庫—省級計量中心集中檢定—省級計量中心統(tǒng)一配送”，省級計量中心在出入庫和檢定時不需要分地區(qū)進行，實現(xiàn)了集中檢定，統(tǒng)一配送，采集終端的通信參數(shù)出廠統(tǒng)一設(shè)置，在終端配送到使用單位安裝上線后由改造后的用電信息采集系統(tǒng)進行參數(shù)切換，避免由于人為因素導致參數(shù)錯誤，現(xiàn)場終端無法上線，圖5為采集終端通信統(tǒng)一接入前后的檢定配送環(huán)節(jié)。

該方案在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改進，既保證了用電信息采集系統(tǒng)海量采集終端通信統(tǒng)一接入系統(tǒng)，避免地市間業(yè)務(wù)交叉和沖突，又解決了終端初始化通信參數(shù)與配送地市不一致的問 題，提高了采集終端統(tǒng)一檢定配送的效率，縮減了檢定配送環(huán)節(jié)，避免了人為因素造成的終端初始化參數(shù)與配送目的地不一致，現(xiàn)場終端無法上線的現(xiàn)象，提高終端資產(chǎn)管理的整體水平。

圖5　檢定配送環(huán)節(jié)

4　結(jié)語

用電信息采集系統(tǒng)是國家電網(wǎng)公司統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。隨著省級計量中心建成以及采集集約化，采集終端集中檢定也是大勢所趨。針對山東電網(wǎng)采集設(shè)備按照分地區(qū)接入方式的限制，通信提出一種采集終端通信集中接入解決措施，為以后采集終端集中檢定、配送工作提供保障。

［1］Q/GDW 1373—2012電力用戶用電信系采集系功能規(guī)范［S］.

［2］許麗華.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)［D］.上海：復旦大學，2010.

［3］韓勇，劉柳，顧博.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)主站軟件設(shè)計［J］.江西電力，2012，36（4）：80-86.

［4］王曉峰，李庚清.用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展新趨勢［J］.電力需求側(cè)管理，2010，12（5）：59-61.

［5］Q/GDW 1376.1—2013主站與采集終端通信協(xié)議［S］.

Study of Acquisition Terminal Communication Unified Access Technology

WANG Zhelong，DU Yan，GUO Hongxia，WANG Zhaojun，LIU Lijun
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

The structure of the electric energy data acquire system is introduced briefly.Responding to the current situation that the acquisition terminal cannot be distributed directly because of inconformity communication parameters，the unified access method of the terminal communication is put forward，which can realize the centralized verification，distribution and installation.The system can shorten the loading time，and improve the service quality of power enterprises.

acquisition terminal；communication parameters；unified access

TM764

A

1007－9904（2016）08－0035－03

2016-03-18

王者龍（1988），男，從事電能計量工作。