用電信息采集系統(tǒng)的概述及其應(yīng)用

章愛(ài)鳳+王海鴻

摘 要：簡(jiǎn)要分析了國(guó)內(nèi)外用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀，介紹了其結(jié)構(gòu)和功能，闡述了其應(yīng)用情況，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；智能電能表；配電自動(dòng)化；數(shù)據(jù)采集

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.062

在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，構(gòu)建用電信息采集系統(tǒng)是一項(xiàng)重要工作，它不僅能夠在線監(jiān)測(cè)計(jì)量裝置，實(shí)時(shí)采集用電負(fù)荷、電壓和電量等信息，還能夠?yàn)椤癝G186”信息系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。除此之外，用電信息采集系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)抄表、電費(fèi)結(jié)算等多方面的智能化操作。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成為了電網(wǎng)現(xiàn)代化營(yíng)銷管理的有力技術(shù)支撐，在指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展合理用電、全面實(shí)施居民階梯電價(jià)方面發(fā)揮著非常重要的作用。

1 用電信息采集系統(tǒng)概述

1.1 國(guó)外建設(shè)概況

隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)在電力行業(yè)的拓展應(yīng)用，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究和探索用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)方面的內(nèi)容，以便改善供電服務(wù)力量，提高電網(wǎng)的營(yíng)銷管理效率，滿足分布式電源的發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最終目標(biāo)。

2006年，歐盟理事會(huì)曾指出，未來(lái)電網(wǎng)的建設(shè)方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)，并提出建設(shè)電能表自動(dòng)管理系統(tǒng)用以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的用電服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷的有效控制。同時(shí)，還進(jìn)一步明確了智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)，即到2020年，要求80%的歐盟所有成員國(guó)普及智能電能表，到2030年達(dá)到100%的普及率。

意大利早在2001年便為2 700萬(wàn)用戶更換了智能電能表，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶用電情況的遠(yuǎn)程控制。當(dāng)前，意大利已經(jīng)構(gòu)建起了智能化計(jì)量網(wǎng)絡(luò)，智能電能的表普及率為100%.

2008年，美國(guó)建成了第一個(gè)智能電網(wǎng)城，位于博爾德市，該市為全部用戶安裝了智能電能表，并倡導(dǎo)采用清潔能源發(fā)電。這樣做，一方面，用戶可以根據(jù)獲取的電價(jià)信息調(diào)整用電時(shí)間，另一方面，變電站可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的用電情況，根據(jù)用電需求和運(yùn)行故障靈活調(diào)整供電方式。2009年，美國(guó)共為4 000萬(wàn)戶安裝了智能電能表，構(gòu)建起了遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)。

2008年，法國(guó)也完成了2 700萬(wàn)戶智能電能表的改裝工程，有1/3的用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、電話、電子接收裝置等直接獲取電力公司發(fā)布的電力信息。這種方式為用戶根據(jù)自己的用電需求和經(jīng)濟(jì)狀況調(diào)整用電方式提供了依據(jù)。

1.2 國(guó)內(nèi)建設(shè)概況

從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，部分省市電力公司根據(jù)用戶不同的用電需求建立起了集中抄表系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)和電能信息采集系統(tǒng)。但是，由于這些信息化系統(tǒng)的建設(shè)缺乏全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以，它們只能用于部分用戶的電能信息采集，無(wú)法滿足全國(guó)性的智能電網(wǎng)建設(shè)需求。鑒于此，必須加大力度建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的用電信息采集系統(tǒng)，使其滿足電力營(yíng)銷業(yè)務(wù)的開(kāi)展需求，并促使電力公司步入精益化、集約化的經(jīng)營(yíng)管理軌道。在這一形勢(shì)下，國(guó)家電網(wǎng)公司于2008年正式啟動(dòng)“計(jì)量、抄表、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”項(xiàng)目，重點(diǎn)研究統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，并針對(duì)智能電能表和用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)提出了多項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為推進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)的全面建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)提供了必備的技術(shù)支持。

2009年，國(guó)家電網(wǎng)公司確定了全覆蓋、全采集、全費(fèi)控的用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)，強(qiáng)化智能電能表的推廣應(yīng)用，要求各省公司必須按照統(tǒng)一的規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施程序開(kāi)展采集系統(tǒng)主站的建設(shè)。截至目前，省公司已經(jīng)按照規(guī)劃完成了系統(tǒng)主站建設(shè)，并在抄表收費(fèi)、用電調(diào)整、業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、營(yíng)業(yè)稽查、配電網(wǎng)運(yùn)行和故障搶修等業(yè)務(wù)中體現(xiàn)了用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，為電網(wǎng)運(yùn)行制訂了可行的實(shí)施方案。這樣做，不僅有效降低了線損，提高了供電服務(wù)質(zhì)量，還實(shí)現(xiàn)了用電信息的智能化管理，滿足了不同用戶的多種需求。采集系統(tǒng)主站在保證電網(wǎng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮著不可忽視的作用。

1.3 用電信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

實(shí)際上，該系統(tǒng)是覆蓋用電范圍的信息管理系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集和管理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用電信息的全面監(jiān)控。在具體操作過(guò)程中，需要將采集終端安裝在公用變壓器計(jì)量點(diǎn)、專變用戶和低壓用戶等計(jì)量裝置處，利用網(wǎng)絡(luò)通信將采集到的用戶信息傳輸至采集系統(tǒng)主站上。由于“SG186”營(yíng)銷系統(tǒng)能夠與主站服務(wù)器系統(tǒng)順利對(duì)接，所以，營(yíng)銷系統(tǒng)可以獲取主站服務(wù)器中存儲(chǔ)和處理的用電信息，實(shí)現(xiàn)用電信息共享，以方便各級(jí)工作站查詢信息。

1.4 用電信息采集系統(tǒng)的功能

數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理是用電信息采集系統(tǒng)的重要功能，而這些功能的實(shí)現(xiàn)需要以數(shù)據(jù)為依托。當(dāng)前，該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)類型多種多樣，具體包括電能、電能質(zhì)量、檔案信息、交流采樣、工況和線損等方面的數(shù)據(jù)。

1.4.1 電能和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)

電能和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括總電能、各費(fèi)率電能、各費(fèi)率無(wú)功電能、各象限無(wú)功電能和最大用電需求量等示值數(shù)據(jù)，以及三相不平衡度、電壓越限、諧波電壓含有率等指標(biāo)數(shù)據(jù)。

1.4.2 檔案信息數(shù)據(jù)

檔案信息數(shù)據(jù)主要包括用戶基本檔案信息、電能表信息、電源信息和終端設(shè)備信息。

1.4.3 交流數(shù)據(jù)

交流數(shù)據(jù)主要包括電流、電壓以及各種運(yùn)行狀態(tài)下的有功功率和無(wú)功功率。

1.4.4 工況數(shù)據(jù)

工況數(shù)據(jù)主要包括電容器投切、門(mén)禁、終端設(shè)備記錄、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷相、超負(fù)荷運(yùn)行、配電變壓器負(fù)荷率、電能表時(shí)鐘誤差等方面的信息。

1.4.5 線損數(shù)據(jù)

線損數(shù)據(jù)主要是指以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)的電網(wǎng)線損計(jì)算數(shù)值。

2 用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集與分析

該系統(tǒng)能夠?qū)Π惭b了智能電能表的用戶進(jìn)行自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集，以獲取用戶實(shí)際用電量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)共享到“SG186”營(yíng)銷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，從而減輕抄表員的工作量，提高抄表的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

2.2 判斷異常用電情況

該系統(tǒng)能夠統(tǒng)計(jì)、分析已獲取的用電數(shù)據(jù)，根據(jù)用電數(shù)據(jù)的實(shí)際變動(dòng)情況合理篩選出用電異常的可疑用戶，給予警告，并在一段時(shí)間內(nèi)記錄預(yù)警的次數(shù)和具體時(shí)間，計(jì)算用電異常頻率，進(jìn)而生成相關(guān)報(bào)表，為電力企業(yè)用電監(jiān)測(cè)的順利進(jìn)行提供依據(jù)。

2.3 多種預(yù)付費(fèi)方式

2.3.1 電表預(yù)付費(fèi)方式

這種方式適用于低壓居民用戶，用戶可以利用電能表執(zhí)行相關(guān)邏輯控制程序，按照預(yù)設(shè)的電費(fèi)方案，結(jié)合實(shí)際用電量現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出電費(fèi)金額。

2.3.2 主站預(yù)付費(fèi)方式

這種方式適用于用電信息采集系統(tǒng)覆蓋下的全部用戶。主站利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備收集的用電信息，通過(guò)執(zhí)行電費(fèi)控制邏輯，結(jié)合不同用戶的預(yù)付費(fèi)需求計(jì)算電費(fèi)。

2.3.3 終端預(yù)付費(fèi)方式

這種方式適用于專用變壓器用戶，終端設(shè)備可以根據(jù)不同的電費(fèi)方案，在執(zhí)行相應(yīng)邏輯程序的基礎(chǔ)上為安裝負(fù)荷控制系統(tǒng)的用戶計(jì)算電費(fèi)金額。

2.4 線損“四分”管理

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“四分”線損的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。這里的“四分”是指分區(qū)、分線、分電壓和分臺(tái)區(qū)。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以自動(dòng)生成線損報(bào)表，并周期存儲(chǔ)線損的計(jì)算結(jié)果。

2.5 有序用電管理

有序用電管理最突出的作用是可以編制一套較為合理、可行的限制用電控制方案。這樣，不但能夠有效控制電力用戶的用電負(fù)荷，還能對(duì)一些比較重要的負(fù)荷采取相應(yīng)的用電保護(hù)措施。這里所說(shuō)的重要負(fù)荷包括需要不間斷供電的用戶。在編制具體執(zhí)行方案的過(guò)程中，可以按照用戶所在供電轄區(qū)對(duì)其進(jìn)行編組，并確定各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的控制參數(shù)，比如控制方式、控制起止時(shí)間，等等。在遠(yuǎn)程控制用戶負(fù)荷的基礎(chǔ)上，主站會(huì)自動(dòng)向各個(gè)終端發(fā)出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶負(fù)荷的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

2.6 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析

該系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，是指借助系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、后臺(tái)計(jì)算機(jī)終端的分析獲得電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并分析、判斷這些數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能夠采集、分析以下指標(biāo)。

2.6.1 電壓質(zhì)量

系統(tǒng)通過(guò)查詢電力用戶24 h電壓曲線，可以分析用戶在任意一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的電壓合格率情況。

2.6.2 功率因數(shù)

該系統(tǒng)可以分析功率因數(shù)的最大值、最小值、功率因數(shù)的發(fā)生時(shí)間及其越限情況等。

2.6.3 三相平衡

系統(tǒng)通過(guò)分析配變?nèi)嘭?fù)荷，可以準(zhǔn)確確定出三相平衡度。

2.6.4 頻率質(zhì)量

雖然該系統(tǒng)不能直接采集頻率數(shù)據(jù)，但卻可以通過(guò)加裝硬件電路監(jiān)測(cè)其頻率，由此便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而獲得頻率質(zhì)量。

2.7 需求側(cè)監(jiān)控與預(yù)測(cè)

需求側(cè)監(jiān)控與預(yù)測(cè)具有地區(qū)負(fù)荷監(jiān)控分析、用電量預(yù)測(cè)等功能。它可以將需要監(jiān)測(cè)的用戶按照其所在區(qū)域范圍、所屬行業(yè)、用電容量等內(nèi)容具體分類，然后以組合的方式分析某個(gè)特定時(shí)間段內(nèi)的用戶實(shí)際負(fù)荷情況。這樣，便可以形成包含多種類型在內(nèi)的地區(qū)負(fù)荷曲線。同時(shí)，為了更加準(zhǔn)確地判斷地區(qū)負(fù)荷的變化趨勢(shì)，可將天氣情況、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、意外災(zāi)害等因素加入地區(qū)長(zhǎng)期負(fù)荷監(jiān)測(cè)中，從而為地區(qū)負(fù)荷的預(yù)測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于電力企業(yè)而言，應(yīng)用用電采集系統(tǒng)不僅能夠大幅提升電能計(jì)量、智能費(fèi)控、自動(dòng)抄表等業(yè)務(wù)的自動(dòng)化程度，還符合“SG186”系統(tǒng)深化業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求，為新能源的開(kāi)發(fā)和利用提供強(qiáng)有力的支撐，確保階梯電價(jià)的執(zhí)行。同時(shí)，這樣做也能在一定程度上優(yōu)化企業(yè)的資源配置，既推動(dòng)節(jié)能減排工作的開(kāi)展，又帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕