電能信息采集系統(tǒng)研究

，

(三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

電能信息采集系統(tǒng)研究

曾芮清，陳磊

(三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

當(dāng)前我國的經(jīng)濟體制和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都在調(diào)整，電力系統(tǒng)也在逐年擴大建設(shè)規(guī)模，做好電能信息采集和電能管理的重要性也逐漸彰顯出來，引起了企業(yè)的高度重視。文章結(jié)合了電能信息采集系統(tǒng)的相關(guān)問題進行研究，介紹電能信息采集的主要功能、基本構(gòu)成以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N方式，并對各種數(shù)據(jù)傳輸方式的優(yōu)缺點做出分析。

電能信息采集系統(tǒng) ；主要功能；基本構(gòu)成；數(shù)據(jù)傳輸

1 引言

電能信息采集系統(tǒng)是集計算機技術(shù)、現(xiàn)代化數(shù)字通信技術(shù)、電能計量技術(shù)等為一體的綜合系統(tǒng)，可以為電力企業(yè)管理者提供客戶用電需求側(cè)的實時信息采集與信息綜合分析[1]。它是在原來現(xiàn)場管理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電力營銷新技術(shù)，能夠使供電營業(yè)服務(wù)更加面向電力客戶的，影響電力營銷管理過程在線實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)的準確統(tǒng)計、分析，是應(yīng)對當(dāng)前電力供需矛盾、提高能源利用效率、實現(xiàn)電力營銷現(xiàn)代化的必然選擇。

2 電能信息采集技術(shù)的功能分析

2.1 采集用戶信息，監(jiān)測用電狀態(tài)

電能信息采集系統(tǒng)首先一個特點就是能夠快速的反映出抄表數(shù)據(jù)，根據(jù)抄表數(shù)據(jù)可以在電力營銷系統(tǒng)里面迅速了解到用戶的用電狀態(tài)以及在其他對應(yīng)系統(tǒng)里面了解到用戶線路和電壓情況等。然后，系統(tǒng)也會根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)的曲線圖，管理人員可以根據(jù)這些曲線圖的變化及時了解到用戶用電狀態(tài)的變化，針對用電異常的情況能夠及時發(fā)現(xiàn)，及時處理。根據(jù)曲線圖，管理人員也能夠預(yù)知未來的用電趨勢，因此將電能信息采集系統(tǒng)與電力系統(tǒng)結(jié)合起來能夠很好的掌控電力負荷情況及規(guī)劃電力負荷。根據(jù)趨勢及時調(diào)整用電策略和方案，讓電力負荷盡量保持在一個最優(yōu)的狀態(tài)。

2.2 對電能信息進行分析和控制

電能信息采集系統(tǒng)不僅能夠監(jiān)測到電能數(shù)據(jù)，還具備數(shù)據(jù)查詢和篩選功能。管理人員可以從系統(tǒng)里導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)，了解用戶用電的基本信息，也可以生成完整的數(shù)據(jù)報表。通過查詢到的數(shù)據(jù)進一步對數(shù)據(jù)進行分析，可以統(tǒng)計出用電量的峰谷值、時間、用電特性等。通過以上的分析數(shù)據(jù)能夠更靈活的制定用電策略，提高電網(wǎng)管理水平[2]。同時，該系統(tǒng)還具備遠程控制功能，當(dāng)遇到需要緊急拉閘他停電的用戶可以通過采集系統(tǒng)遠程完成，復(fù)電也是一樣。一方面可以確保用電高峰期的用電安全，同時也使緊急情況的處理更迅速的完成。

2.3 方便用戶查詢用電信息，提高經(jīng)濟效益

當(dāng)電能信息采集系統(tǒng)與電子信息平臺相結(jié)合后，用戶能夠很方便的在電子信息平臺上了解到自己的用電信息，也可以在平臺上進行繳費充值等操作，不必再像傳統(tǒng)的繳費方式一樣必須要到達營業(yè)廳才能辦理，節(jié)省用戶的時間和人力，也提高了供電企業(yè)的整體服務(wù)水平。電能信息采集系統(tǒng)為供電企業(yè)提供了用戶的整體用電資料，同時能夠幫助管理人員將數(shù)據(jù)進行篩選和查詢，也幫助供電企業(yè)節(jié)約了大把的人力物力資源，提高了企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。

3 電能信息采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

用電信息采集系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)存儲和交換的中心主站、終端采集系統(tǒng)、智能電表以及信道等部分組成。如果將其按用電信息采集系統(tǒng)的內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)來劃分的話，可將系統(tǒng)分為：主站層、用戶用電數(shù)據(jù)采集層和采集點監(jiān)控設(shè)備層[3]。

圖1 電能信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

3.1 主站層

主站層主要負責(zé)整個信息采集系統(tǒng)的用戶用電信息數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、功能性應(yīng)用以及用戶用電情況轉(zhuǎn)發(fā)等，它是整個電能信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理中心。采集系統(tǒng)的正常運作與安全使用也靠主站層來維護。主站層又可根據(jù)功能分為營業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用功能、前端的采集功能和數(shù)據(jù)庫管理功能。業(yè)務(wù)應(yīng)用功能主要是通過采集的數(shù)據(jù)對各種基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的實現(xiàn)；前端的采集功能主要負責(zé)將采集終端采集到的數(shù)據(jù)傳送給采集系統(tǒng)，同時實現(xiàn)采集系統(tǒng)與采集終端間的通信與指令傳達；數(shù)據(jù)庫管理主要負責(zé)對系統(tǒng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)的存儲、處理與轉(zhuǎn)發(fā)等。

3.2 用戶用電數(shù)據(jù)采集層

用戶用電信息采集層是指通過各種用電信息采集終端采集電能信息，是負責(zé)用電信息采集的通道，同時也可管理、傳輸數(shù)據(jù)。主站下發(fā)的控制指令夜通過用電數(shù)據(jù)采集層進行轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)不同的用電客戶類型和用電場所，用戶用電采集層可以分為專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端、電表數(shù)據(jù)抄錄終端、廠用站采集終端等。

3.3 采集點設(shè)備監(jiān)控層

采集點設(shè)備監(jiān)控層是指電能信息的具體采集設(shè)備和相應(yīng)電能信息的對應(yīng)監(jiān)控點。采集點監(jiān)控設(shè)備主要包括智能電表、采集終端、電源開關(guān)、繼電保護裝置、無功補償裝置以及其他現(xiàn)場智能設(shè)備等。這些采集點的終端設(shè)備以及監(jiān)控系統(tǒng)采用電子電路集成設(shè)備，因為要進行信息的傳遞，所以這些設(shè)備多具有遠程通信的功能，可以與采集層或主站層的計算機建立通信聯(lián)系，有效采集電能信息，進行電能計量和控制。

4 數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?/h2>

由于用電客戶覆蓋范圍較廣，有些區(qū)域分布較分散且用戶基數(shù)大，所以采集系統(tǒng)中所要讀取的信息量較大，不同的數(shù)據(jù)傳輸方式有不同的信息載體、數(shù)據(jù)容量和傳輸速率，因此一個合適的數(shù)據(jù)傳輸方式對采集系統(tǒng)而言是非常重要的。常用的數(shù)據(jù)傳輸方式有電話線數(shù)據(jù)傳輸方式、電力載波線傳輸方式及無線遠程數(shù)據(jù)傳輸方式。

4.1 電話線數(shù)據(jù)傳輸方式

電話線數(shù)據(jù)傳輸方式就是通過電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這種方式利用電信系統(tǒng)在意建立好的電話網(wǎng)絡(luò)為載體進行數(shù)據(jù)傳輸。首先在電話網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集中器和管理中心的主機上裝設(shè)調(diào)制解調(diào)器后就可以利用電話網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸了。電話線數(shù)據(jù)傳輸方式的最大優(yōu)點就是利用已經(jīng)建設(shè)好的通信網(wǎng)絡(luò)，無需再自行建設(shè)數(shù)據(jù)傳輸線路，可以減少投資降低成本。此種方式的缺點是不能多用戶用電信息進行監(jiān)控，且利用電話線進行數(shù)據(jù)傳輸也會對用戶造成干擾。通訊速率低，無法實現(xiàn)傳輸大量數(shù)據(jù)的情況也是其弊端。

4.2 電力線載波數(shù)據(jù)傳輸方式

電力線載波數(shù)據(jù)傳輸方式是指利用低壓電力線作為載體進行數(shù)據(jù)傳輸。在將采集終端的數(shù)據(jù)進行傳輸之前，需要將數(shù)據(jù)調(diào)制到高頻載波，之后再將信號進行放大處理，然后再耦合到低壓電力線路上進行發(fā)送。調(diào)頻時要注意該頻率和調(diào)制后的電壓可以保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)質(zhì)量，同時也不會對電力線路的正常工作造成影響。數(shù)據(jù)到達接收方后，接收方再使用耦合電路將載波信號提取出來，再進行濾波和放大處理，再對數(shù)據(jù)進行解調(diào)就可得到原來的數(shù)據(jù)了。這種數(shù)據(jù)傳輸方式的優(yōu)點與電話線數(shù)據(jù)傳輸方式的優(yōu)點相似，可以節(jié)省大量的基建成本，減少投資。其缺點就是容易受到電力線上其他信號的干擾，干擾信號會使得目標信號衰減，從而造成載波信號的衰減和數(shù)據(jù)丟失。且此種方式的傳輸速率較低，對數(shù)據(jù)量較大和對傳輸速度有要求的場合不適合。

4.3 無線遠程數(shù)據(jù)傳輸方式

無線遠程數(shù)據(jù)傳輸方式是指利用無線通信的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。不同于以上介紹的兩種傳輸方式，此種方式不需鋪設(shè)線路作為載體。目前常用的兩種方式是基于射頻通信數(shù)據(jù)傳輸方式和基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線通信數(shù)據(jù)傳輸。

基于射頻通信方式的數(shù)據(jù)傳輸是利用無線電波進行數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式的優(yōu)點是通訊頻帶較寬，且通信時能容納的數(shù)據(jù)量大，信號傳輸?shù)木嚯x有時可以達到幾十公里。數(shù)據(jù)傳輸前會進行地址校驗，對應(yīng)的地址才能繼續(xù)進行傳輸。這種方式的優(yōu)點是安裝調(diào)試簡單，受環(huán)境干擾小，借助中繼技術(shù)的話可以實現(xiàn)更廣泛的覆蓋范圍。缺點是需要選擇適當(dāng)頻率，傳輸速率較小，無法滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)和長距離的傳輸。

基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線通信數(shù)據(jù)傳輸方式，是指采集終端的數(shù)據(jù)借助GPRS技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。GPRS的核心利用了IP技術(shù)，可以實現(xiàn)與高速IP網(wǎng)絡(luò)的連接，通信的資費與手機通訊的流量費一樣。此方法不用任何實際線路載體，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，也可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的傳輸。

5 結(jié)束語

當(dāng)今我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，對電能的需求在不斷增加，電力市場也在不斷擴大和發(fā)展。用戶電能信息采集系統(tǒng)能夠幫助電力企業(yè)管理者及時了解客戶總體用電情況，從而對電能進行合理化的管控，保證了供電的安全和可靠。采集系統(tǒng)能夠采集用電信息，監(jiān)控用戶用電狀態(tài)，然后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，管理人員根據(jù)相應(yīng)的功能調(diào)取相應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析及其他用途。在用戶電能信息采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸方式有多種，每種方式各有利弊，課根據(jù)不同的環(huán)境和需求選擇最合適的數(shù)據(jù)傳輸方式。

[1] 唐琴.用電信息采集系統(tǒng)在電力營銷中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2016,23:55-56.

[2] 董婷華.自動抄表技術(shù)及其在電能計量領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].電子制作,2015,02:47.

[3] 巫元虎.用電信息采集系統(tǒng)在電力營銷中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,20:58-59.

[4] 李婧,郭霞.淺談電力系統(tǒng)中的電能采集工作[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016,18:189.

[5] 李京洋.載波自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用及常見問題解析[J].電子制作,2016,22:14.

[6] 李連浩.電能計量數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].華北電力大學(xué),2013.

ResearchontheInformationGatheringSystemofElectricEnergy

ZENGRui-qing,CHENLei

(College of Electrical Engineering and New Energy，Sanxia University，Yichang 443000,China)

At present,the economic system and the industrial structure is adjusting,the power system is expanding it scale of construction,so the importance of electric information acquisition system and electric energy management is manifesting,it raises the company′s chargers concern.This paper is a research about electric information acquisition system and some relative issues,introduce the main function,basic constitution and the way to transfer data of the system,then,analysis advantages and shortages of data transmission ways.

information gathering system of electric energy;main function;basic constitution;data transmission

1004-289X(2017)03-0013-03

TM71

B

2017-01-10