用電信息采集系統(tǒng)的構建與發(fā)展

摘 要：建設以信息化、自動化、互動化為特征的智能電網(wǎng)，實施發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度等環(huán)節(jié)的智能化建設與改造，是我國電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。如何建設智能、堅強的用電采集體系將是今后多年的重要課題。

關鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)主站；集中抄表終端；通信信道；智能用電業(yè)務應用

引言

用電信息系統(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)，實現(xiàn)用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質量監(jiān)測、用電分析和管理、相關信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設備的信息交換等功能，也是智能用電服務技術支持平臺提供基礎用電信息數(shù)據(jù)的體系。

1 用電信息采集系統(tǒng)主站

用電信息采集系統(tǒng)主站是能定時或隨時抄收智能電能表的電量數(shù)據(jù)，與集中器（或者采集終端）進行數(shù)據(jù)信息交換的計算機管理系統(tǒng)和設備，包括數(shù)據(jù)庫、應用服務器、管理軟件、交換機、前置機、業(yè)務處理器。具體功能如下：（1）數(shù)據(jù)采集：通過多種通訊方式與各種計量自動化現(xiàn)場終端進行通信，自動周期采集各種電量數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)、事件信息；前置機采用集群方式，能夠接入超大規(guī)模計量點，提高采集效率，確保數(shù)據(jù)不丟失。（2）資料管理：基于電網(wǎng)層次結構對電網(wǎng)設備、終端、計量裝置進行分層、分級管理，可按地區(qū)、變電站、線路等方式檢索終端、電表資料。（3）參數(shù)設置：對終端抄表任務、時段方案以及各種參數(shù)資料進行管理，可通過命令下發(fā)的方式修改終端參數(shù)和抄表任務，滿足不同抄表策略的需要。（4）計量業(yè)務管理：采用向導界面，完成表換、換PT/CT、旁路替代、表碼修改、電量修改等業(yè)務處理。（5）實時監(jiān)控：以圖形化方式實時監(jiān)視終端運行狀態(tài)、計量點運行狀態(tài)；實時監(jiān)視用電情況、負荷情況；手工召測、自動補抄；對電表狀態(tài)、終端狀態(tài)以及計量回路狀態(tài)的異常進行報警。（6）統(tǒng)計查詢：原始數(shù)據(jù)瀏覽；電量統(tǒng)計；負荷統(tǒng)計；電能質量分析；終端統(tǒng)計；用戶統(tǒng)計；綜合統(tǒng)計；報表管理。（7）應用分析：可對各類電量數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)按日、月、季、年分時段進行統(tǒng)計計算，也可分用戶類型、分電壓、分用戶區(qū)域、分線路統(tǒng)計計算?？梢砸燥瀳D、曲線圖、報表等各種方式展現(xiàn)分析結果。（8）系統(tǒng)管理：實現(xiàn)權限管理、用戶組管理、用戶管理、群組定義、系統(tǒng)日志、系統(tǒng)參數(shù)設置等功能。（9）綜合應用平臺：綜合應用子系統(tǒng)是在大用戶負荷管理、配變監(jiān)測、低壓集抄和廠站計量等業(yè)務子系統(tǒng)的基礎上，利用各種業(yè)務數(shù)據(jù)，通過建立動態(tài)模型，實現(xiàn)全網(wǎng)、分級、分區(qū)、分壓、分線、分臺區(qū)等不同類別、全方位的線損電量統(tǒng)計分析以及需求側管理功能。四分線損管理包括：建立分析模型；線損統(tǒng)計計算；分類電量統(tǒng)計；多種方式展現(xiàn)統(tǒng)計計算結果。需求側管理包括：負荷預測；DSM指標管理；信息發(fā)布。（10）數(shù)據(jù)交換與集成：系統(tǒng)具備強大的開放性、擴展性，能夠對已有的計量業(yè)務系統(tǒng)進行整合與集成，在統(tǒng)一的平臺上，使用統(tǒng)一的界面，對各種計量業(yè)務進行管理，不僅方便用戶使用，提高工作效率，而且有效保護了用戶的投資。

2 集中抄表終端

用電信息采集系統(tǒng)終端，是采集系統(tǒng)構架中設備層的設備單元，是電力公司部署在用戶端實現(xiàn)信息采集、電能計量和監(jiān)視控制功能的信息化終端設備，主要包括集中器和采集器兩大類。（1）集中器：是連接終端、計算機或通信設備的中心連接點設備。它能成為電纜會合的中心點。技術上，一個集中器聚合一定數(shù)量的輸入線和一定數(shù)量的輸出線，或者為許多設備提供一條中心通信鏈路。集中器主要由本地通訊模塊、遠程通信模塊、微處理器芯片、高精度實時時鐘、數(shù)據(jù)接口設備和人機接口設備組成。（2）數(shù)據(jù)采集器：是一種具有現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集、處理功能的自動化設備。為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的真實性、有效性、實時性、可用性提供了保證。根據(jù)性能要求的不同，數(shù)據(jù)采集器分為基本型采集器和簡易型采集器。采集器按外形結構和輸入＼輸出（I/O）配置分為Ⅰ型（基本型）、Ⅱ型（簡易型）兩種型式。Ⅰ型采集器和Ⅱ型采集器在外形、安裝尺寸、指示燈及接線端子方面都有很大區(qū)別。Ⅰ型采集器的通訊模塊可以插拔更換，而Ⅱ型采集器的通訊模塊是固定的，不能插拔更換。

3 通信信道

通信信道是用電信息采集系統(tǒng)的關鍵組成部分，也是連接系統(tǒng)主站、集中抄表終端和智能電能表的唯一紐帶，包括上行通信信道和下行通信信道。（1）上行通信信道是指集中抄表終端與系統(tǒng)主站之間的通信信道，目前比較成熟的用電信息采集系統(tǒng)遠程通信主要有電力光纖專網(wǎng)、無線公網(wǎng)（GPRS/CDMA）、無線專網(wǎng)三種方案。a.光纖專網(wǎng)光纖專網(wǎng)傳輸頻帶極寬，通信容量大，傳輸衰減小、距離遠，信號串擾小，傳輸質量高，光纖通信技術已經(jīng)成為目前電力通信鄰域的主流傳輸技術。b.無線公網(wǎng)（GPRS/CDMA）無線公網(wǎng)主要利用中國移動、中國電信等運營商GPRS（通用分組無線業(yè)務）、CDMA（碼分多址）或3G通信技術實現(xiàn)用電信息采集，具有覆蓋范圍廣、建設周期短、后期調試維護簡單等特點。但該方案也有傳輸穩(wěn)定性差、系統(tǒng)安全性和實用性不高等缺點。c.無線專網(wǎng)無線專網(wǎng)主要是基于230MHZ電力傳輸專用頻段，利用組網(wǎng)技術建立的遠程通信網(wǎng)絡。（2）下行通信信道在用電信息采集系統(tǒng)中，通常將集中器到采集器、集中器到智能電能表、采集器到智能電能表之間的通信信道稱為下行通信信道，其通信質量影響整個用電信息采集系統(tǒng)的抄收效果。目前在用電信息采集系統(tǒng)中應用比較成熟的下行通信信道主要有RS-485總線、微功率無線、低壓電力線載波三種。a.RS-485總線 RS485設備與設備之間連接需采用屏蔽雙絞線，手拉手串接方式為最佳，根據(jù)采用的波特率和連接線距離適當增加信號中繼器。目前除了有單進單出的中繼器還有一進多出的雙向中繼器，同時也增加了組網(wǎng)的靈活性。b.微功率無線微功率無線（發(fā)射功率一般在100mW以下的無線通信）是通過微功率無線電通信模塊發(fā)射和接收信息。c.低壓電力線載波電力線載波通信技術具有電力供應與通信介質統(tǒng)一的特點，能夠充分利用電力線路和頻率資源，工程實施簡單，因此在用電信息采集系統(tǒng)中普遍采用低壓電力線載波通信作為本地信道。

4 智能用電業(yè)務應用

用電信息采集系統(tǒng)是面向廣大電力用戶的用電采集和監(jiān)控系統(tǒng)，是電力公司開展電力營銷、業(yè)務辦理和客戶服務的信息化基礎設施。在系統(tǒng)工程實際建設中，需要對系統(tǒng)規(guī)模、營銷業(yè)務架構、運行維護、通信基礎、建設投資等因素進行綜合評估，選擇符合本區(qū)域情況的部署方案，才能更好地發(fā)揮系統(tǒng)的作用。用電信息采集系統(tǒng)的一體化應用平臺能支持多種通信信道和終端類型，用電信息采集系統(tǒng)為智能用戶服務體系技術支持平臺的基礎應用提供數(shù)據(jù)，用電信息采集系統(tǒng)配合專用傳感器，可實時監(jiān)控用戶異常用電狀況，用電信息采集系統(tǒng)可以與營銷業(yè)務應用無縫連接，用電信息采集系統(tǒng)的“全費控”功能有利于促進預付費的推廣，用電信息采集系統(tǒng)可以配合國家實施的峰谷電價、階梯電價等電費政策，保證電網(wǎng)安全運行，實現(xiàn)有序用電。

5 結束語

用電采集系統(tǒng)總體可由以上詳盡介紹的單元設備構建而成，以實現(xiàn)國家電網(wǎng)的智能化建設的要求，各個省、地公司可根據(jù)本地的運行方式合理選用設備，組建用電信息采集系統(tǒng)，達到信息化、經(jīng)濟化、一體化、現(xiàn)代化，保證用電信息采集系統(tǒng)在電網(wǎng)智能化建設中發(fā)揮愈來愈重要的作用。

參考文獻

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]國家電網(wǎng)公司人力資源部.國家電網(wǎng)公司生產技能人員職業(yè)能力培訓專用教材：電能（用電）信息采集與監(jiān)控[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]殷樹剛，龐建民，馬安順.用電信息采集系統(tǒng)調試維護常見問題分析[M].北京：中國電力出版社，2014.

[4]張晶，徐新華，崔仁濤.用電信息采集系統(tǒng)技術與應用[M].北京：中國電力出版社，2012.

[5]國家電網(wǎng)公司營銷部.能效管理與節(jié)能技術[M].北京：中國電力出版社，2011.

[6]張文亮，劉壯志，王明俊，等.智能電網(wǎng)的研究進展及發(fā)展趨勢[J].電網(wǎng)技術，2009，33（13）：1-11.