用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

張濤　譚贛江　馮海舟　劉利兵　黃偉杰

摘要：建立完善的用電信息采集系統(tǒng)是建設(shè)智能電網(wǎng)，實現(xiàn)電力信息流發(fā)、輸、配、用雙向流動的重要前提。隨著智能電表的接入，用戶側(cè)用電信息收集渠道延伸到每個家庭，因此用電信息采集系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展。文章分別從用電信息采集系統(tǒng)的概況、用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢三方面論述用電信息采集系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；智能電網(wǎng)；電力信息流 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP274 文章編號：1009-2374（2016）30-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.060

隨著能源消耗的不斷增加，環(huán)境問題日益突出，加強智能電網(wǎng)的建設(shè)有利于提高能源利用效率。用電信息采集系統(tǒng)是獲取用電側(cè)信息最重要的途徑，實現(xiàn)電力信息互聯(lián)互通的重要前提。本文分別從三個方面論述了用電信息采集系統(tǒng)：首先，介紹了用電信息采集系統(tǒng)概況，其中包括用電信息建設(shè)的意義、用電信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)以及當前我國用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀；其次，描述了用電信息采集系統(tǒng)當前幾個比較成熟的應(yīng)用領(lǐng)域；最后，隨著用電信息采集系統(tǒng)基本的應(yīng)用已趨近成熟，文章從四個方面展望用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢。隨著新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)由原來比較單一的數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計的功能，升級為其他高級應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)分析和挖掘的平臺。

1 用電信息采集系統(tǒng)概況

1.1 用電信息采集系統(tǒng)研究的意義

智能電網(wǎng)要實現(xiàn)信息的雙向流動，必須要實現(xiàn)電力系統(tǒng)全過程的信息采集。發(fā)電、輸電和配電可通過安全監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、能量管理系統(tǒng)（EMS）和配網(wǎng)管理系統(tǒng)（DMS）實現(xiàn)在線的實時監(jiān)控。但對于用電環(huán)節(jié)由于用戶多、地域廣等先天不足，其發(fā)展長期落后于其他三個環(huán)節(jié)，因此建立完善的用電信息采集系統(tǒng)是發(fā)展智能電網(wǎng)，實現(xiàn)電力信息互聯(lián)互通最重要的前提。

1.2 用電信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)

用電信息采集系統(tǒng)分為三層：主站層、數(shù)據(jù)采集層、采集點監(jiān)測設(shè)備。主站層負責全系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、甄別、管理和應(yīng)用等功能，在我國主站主要以省網(wǎng)為單位，其運行的模式一般為集中式，各地市單位利用遠程信道與主站連接后，收集信息或者下達指令。數(shù)據(jù)采集層作為中間層，與主站通訊一般是通過GPRS、CDMA和以太網(wǎng)等通訊方式，與采集點監(jiān)測設(shè)備通訊由于場景較多，通訊的手段更加多樣，當前應(yīng)用較多的如電力線載波、RS-485總線、小無線等，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，以上通信方式各有優(yōu)缺點。采集點監(jiān)測設(shè)備根據(jù)負荷的類型一般分為三種，對于大型負荷特別是具有專用變壓器的用戶多采用專變采集終端；居民等小型用戶采用低壓集抄采集終端；分布式能源由于其電能具有雙向流動性采用分布式電源監(jiān)控終端。

1.3 用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

截至2013年底，國網(wǎng)公司已累計安裝智能電表1.73億只，所屬27個省級公司主站全部建設(shè)完成并投入使用，到2014年底用電信息采集系統(tǒng)覆蓋率已達到100%，實現(xiàn)對所轄區(qū)域用戶“全采集、全覆蓋、全費控”。

2 用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

如今對用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要應(yīng)用在抄表收費、線損管理、費控、用電管理等方面。

2.1 提高抄表質(zhì)量

運用用電信息采集系統(tǒng)后，用戶用電信息采集的時效性和準確度都有了很大程度的提高。對于居民用戶由于負荷較小一般每天抄讀一次，對于用電負荷較大的專變用戶，大多5分鐘甚至更短的時間抄讀一次用電的數(shù)據(jù)，這樣不但可以有效地監(jiān)控用戶的用電情況，同時可以有效地避免由于計量裝置失靈或者其他因素造成的用電糾紛。

2.2 提高線損管理水平

在我國電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)線損較大，一直是制約供電公司提高經(jīng)濟效益的瓶頸，其中農(nóng)村配電網(wǎng)線損較大的問題尤為突出。2014年長沙市供電公司仍有10%的農(nóng)村臺區(qū)線損率大于20%，城市臺區(qū)0.5%的臺區(qū)大于15%。用電信息采集系統(tǒng)可以實時獲取各用戶實時的用電數(shù)據(jù)，便于對比統(tǒng)計為降低線損提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 提高費控及用電管理水平

用電信息采集系統(tǒng)完善后可以實現(xiàn)用戶先交費后用電，當用戶余額低于一定數(shù)額時，供電公司可以通過郵件或者短信通知用戶及時繳納。在用電高峰時段，可以通過購電控或功率控等限制大型用電負荷的用電負荷，同時可以利用用電采集系統(tǒng)平臺，通過需求側(cè)管理，積極引導用戶參與有序用電，減少尖峰電源的投資，進而可達到降低全網(wǎng)能耗的目的。

3 用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢

3.1 信息共享及融合技術(shù)

作為用電信息采集系統(tǒng)最原始的數(shù)據(jù)來源智能電表可以提供眾多種類的數(shù)據(jù)，如電壓、電流、最大需量、諧波數(shù)據(jù)、功率等，參考文獻[2]列出部分智能電表測量的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析處理的方法。電壓、諧波等數(shù)據(jù)都是研究電能質(zhì)量最為重要的數(shù)據(jù)，同時也可以為營銷部門提供多渠道、多層次、多方位的用電信息服務(wù)。如何建立基于面向服務(wù)架構(gòu)的用電信息采集系統(tǒng)共享與融合的方案，解決不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作的問題。

3.2 大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)

參考文獻[3]指出若按照1小時的采集周期，普通居民的智能電表每天會產(chǎn)生3KB的數(shù)據(jù)，當智能電表安裝量達到160萬時，數(shù)據(jù)庫每天需要增加11GB的數(shù)據(jù)量。而我國用戶數(shù)量超過4億戶，每天將會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，此時必須利用大數(shù)據(jù)的思維，對數(shù)據(jù)進行建模分析，以提取更多的信息，因此如何將大數(shù)據(jù)技術(shù)和電力數(shù)據(jù)的處理相結(jié)合，將會成為未來新的研究的熱點。

3.3 需求側(cè)雙向互動技術(shù)

智能電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)電網(wǎng)最主要的特征就是電力信息可以在發(fā)、輸、配、用四個環(huán)節(jié)雙向流動。因此電力系統(tǒng)優(yōu)化運行，就不僅停留在發(fā)、輸電環(huán)節(jié)的機組組合優(yōu)化，而是擴展到電力系統(tǒng)的全領(lǐng)域。特別是用電領(lǐng)域，用戶可以積極地參與需求側(cè)管理，當用電緊缺時用戶可以根據(jù)自身負荷的特點，選擇合理的負荷削減量及削減的時段，而電網(wǎng)公司根據(jù)不同時段負荷的情況制定合理的電價補貼。

3.4 能源互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)

隨著分布式能源的不斷接入，太陽能、風能、天然氣、電氣聯(lián)產(chǎn)等多種能源生產(chǎn)方式并存，以最佳的方式保證整個城市安全、高效能源的供應(yīng)。進入2016年福建泉州、四川綿陽等地紛紛上馬，水、電、氣三表遠程采集試點工程，工程都取得了較好的成果，采集成功率均達到了99.8%的預期目標。此前水、氣抄表方式都處于比較原始的階段，主要是靠抄表工入戶抄讀，如今“三表合一”則可以通過電力行業(yè)已經(jīng)建成的用電信息采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)自動上送。此時用電信息采集系統(tǒng)則可以作為城市能源管理系統(tǒng)，不同消費載體的能源用量、時間段、使用形式等，實現(xiàn)能源的優(yōu)化補給和調(diào)度。

4 結(jié)語

本文首先介紹了用電信息采集系統(tǒng)概況，其中包括用電信息建設(shè)的意義、用電信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)以及當前我國用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀，當前我國用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)達到了“全采集、全覆蓋、全費控”的水平；其次描述了用電信息采集系統(tǒng)當前幾個比較成熟的應(yīng)用領(lǐng)域，實現(xiàn)了自動抄表、降低配電網(wǎng)線損和提高了費控及用電管理水平，通過用電信息采集系統(tǒng)有效地提高了電力企業(yè)運行的效益；最后，隨著用電信息采集系統(tǒng)基本的應(yīng)用已趨近成熟，本文從四個方面展望了用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，如信息共享技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)、需求側(cè)雙向互動技術(shù)及能源互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)。隨著新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)由原來比較單一的數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計的功能，升級為其他高級應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)分析和挖掘的平臺。

參考文獻

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