0.4千伏臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)采集成功率提升方案

孫 彬， 陳浩宇， 劉 晶

(1.河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)工程集團(tuán)有限公司 a.自動(dòng)化部；b.總經(jīng)理辦公室，河北 石家莊 050031；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司 營(yíng)業(yè)及電費(fèi)室，河北 石家莊 050031)

0.4千伏臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)采集成功率提升方案

孫 彬1a， 陳浩宇1b， 劉 晶2

(1.河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)工程集團(tuán)有限公司 a.自動(dòng)化部；b.總經(jīng)理辦公室，河北 石家莊 050031；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司 營(yíng)業(yè)及電費(fèi)室，河北 石家莊 050031)

當(dāng)臺(tái)區(qū)所含智能表數(shù)量過(guò)大時(shí)，抄表極不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響日均采集成功率.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)和系統(tǒng)調(diào)整知，在同一臺(tái)區(qū)加裝采集終端，能減少采集終端抄表負(fù)荷，提高采集成功率并縮短透抄時(shí)間，提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)利用率.

臺(tái)區(qū);智能表； 信道；采集；成功率

為有效保證用電管理智能化運(yùn)行及全面滿足營(yíng)銷業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求，推進(jìn)國(guó)家電網(wǎng)公司用電服務(wù)體系智能化建設(shè)，使大部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集”的總體目標(biāo)，需要提高用電采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，如完整性、成功率、穩(wěn)定性、速率等[1].而低壓采集成功率是數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是用電信息采集系統(tǒng)的重要考核指標(biāo)(日均采集成功率98%以上為合格).本文主要針對(duì)低壓臺(tái)區(qū)內(nèi)智能表數(shù)量較多和由于采集率不穩(wěn)定造成的日均采集成功率低的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)不同通信方式的采集成功率、透抄耗時(shí)的比較，來(lái)分析如何提高數(shù)據(jù)的采集成功率并縮短透抄時(shí)間[2].

1 涉及的基本概念

1.1 遠(yuǎn)程通信方式

遠(yuǎn)程通信信道是主站與采集終端之間的通信信道，統(tǒng)稱為上行通道，主要通信方式為：GPRS(移動(dòng)服務(wù)商提供的無(wú)線通信技術(shù))、CDMA(電信服務(wù)商提供的無(wú)線通信技術(shù))和光纖.這幾種通信方式的主要性能見(jiàn)表1．

(1) GPRS通信

GPRS是對(duì)GSM(全球移動(dòng)通信技術(shù))技術(shù)的革新，是無(wú)線分組交換技術(shù)建立在GSM系統(tǒng)上的應(yīng)用，屬于高速數(shù)據(jù)處理技術(shù).主要特點(diǎn)為：能充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，資源利用率高，資費(fèi)合理，傳輸速率約為25 kB/s～40 kB/s；傳輸速率相對(duì)較低,抗干擾性能較差[3].

表1 遠(yuǎn)程信道通信方式性能比較

(2)CDMA通信

CDMA是以數(shù)字通信技術(shù)為基礎(chǔ)改進(jìn)的一種無(wú)線擴(kuò)頻通信技術(shù).它的主要特點(diǎn)為:頻譜利用率高,保密質(zhì)量好,抗干擾能力強(qiáng),掉線率低；覆蓋地域遜于GPRS通信，傳輸速率為54.12 kB/s，相對(duì)于GPRS通信較快[4].

(3) 光纖通信

光纖通信以光導(dǎo)纖維為載體，將數(shù)字信息通過(guò)光信號(hào)傳輸，屬于有線通信.它具備較高的通訊數(shù)據(jù)交互能力，能大幅提升網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，相對(duì)于CDMA通信、GPRS通信而言具有抗干擾能力強(qiáng)，通信容量大，傳輸速率快(可達(dá)1GB/s)的優(yōu)勢(shì)；但現(xiàn)場(chǎng)施工配線難度高，建設(shè)投資較大[5].

1.2 本地通信方式

本地通信主要用于采集終端到現(xiàn)場(chǎng)智能表的通訊連接，又叫做下行通道，主要通信方式有：窄帶載波、寬帶載波、RS-485通信、無(wú)線微功率通信等.本地通信信道性能比較情況見(jiàn)表2.

表2 本地信道通信方式性能比較

(1)窄帶載波

電力線載波技術(shù)以電力線作為通信介質(zhì)，完成采集終端的數(shù)據(jù)命令下發(fā)、智能表的數(shù)據(jù)傳遞，簡(jiǎn)稱PLC(電力線通信).目前電力線載波通信常用的擴(kuò)頻技術(shù)有：直接序列擴(kuò)頻、線性調(diào)頻和正交頻分復(fù)用等.窄帶載波通信頻率約為10 kHz ～500 kHz.此技術(shù)能充分利用臺(tái)區(qū)配電線路覆蓋面積和現(xiàn)場(chǎng)資源，節(jié)省投資，臺(tái)區(qū)電力線載波網(wǎng)絡(luò)通信范圍與配電網(wǎng)絡(luò)供電范圍相同，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)區(qū)線損的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和臺(tái)區(qū)供電用戶檔案的智能化管理，其數(shù)據(jù)傳輸速率較低，易受同頻電磁干擾[6].

(2)寬帶載波

寬帶電力線載波是把載有信息的信號(hào)加載于電流上進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù).其數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較快，數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)時(shí)性強(qiáng)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，造價(jià)高，電力線網(wǎng)絡(luò)上的阻抗隨負(fù)載的變化而大幅變化，且具有較強(qiáng)的實(shí)變性、隨機(jī)性和衰減性，因此電力線上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能并不相同[7].

(3)RS-485通信

RS-485通信采用兩線制發(fā)送和接收信號(hào)，并在采集終端與智能表之間建立專門(mén)的通信連接.RS-485的通信距離約為1219 m；數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到10 MB/s，具有專用的通信線路，抗干擾能力強(qiáng).但以該方式配備485通信線路會(huì)涉及到臺(tái)區(qū)所有的表計(jì)現(xiàn)場(chǎng)，配線復(fù)雜且難度較大，需要額外的施工費(fèi)用，投資費(fèi)用較高，且接入的電能表數(shù)量遠(yuǎn)低于電力線載波技術(shù)[8]．

(4)無(wú)線微功率通信

無(wú)線微功率通信是自組織網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)進(jìn)行臺(tái)區(qū)采集終端與智能表間的信息傳遞，覆蓋范圍具有局限性，是一種簡(jiǎn)單的、低成本的無(wú)線通信方式.無(wú)線微功率通信技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)施工方便，不需要額外鋪設(shè)電纜，通信不會(huì)受限于電網(wǎng)，可對(duì)垮臺(tái)區(qū)、復(fù)雜用電環(huán)境進(jìn)行快速抄表，通信速率快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，方便實(shí)施遠(yuǎn)程拉閘和遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)等，可利用無(wú)線掌機(jī)設(shè)備對(duì)臺(tái)區(qū)線路進(jìn)行維護(hù)，但易受周圍壞境干擾及無(wú)線信號(hào)屏蔽[9].

2 數(shù)據(jù)的采集與分析

隨著用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模、業(yè)務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)采集數(shù)據(jù)正確性和及時(shí)性的要求也越來(lái)越高.實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，臺(tái)區(qū)智能表超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，數(shù)據(jù)有可能不能及時(shí)抄回，且易造成采集終端死機(jī).目前采集終端最大測(cè)量點(diǎn)為1024，而實(shí)際應(yīng)用中，個(gè)別臺(tái)區(qū)(小區(qū)供電)用戶數(shù)超過(guò)700時(shí)抄表率就極不穩(wěn)定，需不定期對(duì)采集重點(diǎn)進(jìn)行維護(hù).本文選取位置較近、供電半徑相近、臺(tái)區(qū)所帶智能表數(shù)量相近、臺(tái)區(qū)通信信號(hào)良好、光纖通信良好的8個(gè)臺(tái)區(qū)作為測(cè)試臺(tái)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析．測(cè)試時(shí)，臺(tái)區(qū)遠(yuǎn)程信道選用數(shù)據(jù)傳輸較好的光纖和CDMA方式，本地信道選用窄帶載波方式[10].

2.1 遠(yuǎn)程信道抄表成功率比較

2.1.1 遠(yuǎn)程信道采集成功率比較

遠(yuǎn)程信道采集情況見(jiàn)表3.

表3 臺(tái)區(qū)遠(yuǎn)程信道采集成功率情況

由表3可知，這8個(gè)臺(tái)區(qū)的兩種遠(yuǎn)程信道通信方式的日均采集成功率均極不穩(wěn)定，不能滿足日常需要.

2.1.2 直接召測(cè)終端數(shù)據(jù)耗時(shí)

通過(guò)采集系統(tǒng)主站直接向采集終端實(shí)時(shí)召測(cè)(F11)得到相關(guān)數(shù)據(jù)，具體情況見(jiàn)表4.

表4 透抄耗時(shí)情況

從表4可看出，通過(guò)采集終端實(shí)時(shí)召測(cè)低壓智能表時(shí)，光纖與CDMA耗時(shí)相差不大，透抄時(shí)間均較長(zhǎng)，并且經(jīng)常出現(xiàn)召測(cè)超時(shí)現(xiàn)象.

通過(guò)實(shí)測(cè)及日常維護(hù)發(fā)現(xiàn)，臺(tái)區(qū)智能表超過(guò)一定數(shù)量時(shí),上行通道采用光纖、CDMA均不能滿足采集系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)速度和穩(wěn)定性的要求，而這會(huì)對(duì)日常臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)分析造成一定的影響.由此可知，臺(tái)區(qū)采集成功率的不穩(wěn)定現(xiàn)象與遠(yuǎn)程信道方式無(wú)關(guān)[11].

2.2 本地信道抄表成功率比較

選取無(wú)線公網(wǎng)CDMA方式且臺(tái)區(qū)通信良好的上行通道.下行通道選用3種不同情況的臺(tái)區(qū)：臺(tái)區(qū)a、臺(tái)區(qū)b和臺(tái)區(qū)c.對(duì)3個(gè)臺(tái)區(qū)進(jìn)行4種本地通信信道改造，并記錄5天抄表成功率.

2.2.1 臺(tái)區(qū)a不同本地信道抄表成功率比較

臺(tái)區(qū)a不同本地信道5天抄表情況見(jiàn)表5.

表5 臺(tái)區(qū)a不同本地信道5天抄表情況

由表5可知，臺(tái)區(qū)所含智能表數(shù)量較多時(shí)，4種本地信道方式的抄表成功率均不穩(wěn)定，所得數(shù)據(jù)均不能滿足采集所需.

2.2.2 臺(tái)區(qū)b不同本地信道抄表成功率比較

臺(tái)區(qū)b不同本地信道5天抄表情況見(jiàn)表6.

由表6可知，b臺(tái)區(qū)寬帶載波、RS-485通信抄表成功率最高，窄帶載波略次于前兩者，無(wú)線微功率載波抄表成功率最不穩(wěn)定.

2.2.3 臺(tái)區(qū)c不同本地信道抄表成功率比較

臺(tái)區(qū)c不同本地信道抄表情況見(jiàn)表7.

表6 臺(tái)區(qū)b不同本地信道5天抄表情況

表7 臺(tái)區(qū)c不同本地信道5天抄表情況

由表7可知，此臺(tái)區(qū)4種不同的本地信道均能滿足抄表利用率的要求.

通過(guò)比較可知，臺(tái)區(qū)所含戶數(shù)、供電半徑對(duì)抄表成功率有很大影響.

3 提高抄表成功率的方案

在智能表采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，大臺(tái)區(qū)供電用戶數(shù)量多和供電半徑大于等于采集終端的理論最大抄表半徑，是造成采集成功率極不穩(wěn)定的重要原因，為此需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)和系統(tǒng)調(diào)整.

3.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整

選取臺(tái)區(qū)合適位置加裝采集終端.(1)采集終端安裝在臺(tái)區(qū)主要供電線路上，以電力線為信息傳遞介質(zhì)，以保證臺(tái)區(qū)通信暢通.(2)減少臺(tái)區(qū)采集范圍半徑，保證采集器信息傳遞、回送不受距離影響.(3)新裝采集終端要分擔(dān)本臺(tái)區(qū)智能表總數(shù)量和采集終端抄表負(fù)荷，記錄此采集終端計(jì)劃抄表的用戶信息(表號(hào))，使采集終端抄表負(fù)荷在正常范圍內(nèi)，保證采集終端的正常使用壽命.

3.2 系統(tǒng)調(diào)整

在系統(tǒng)中采用兩個(gè)調(diào)試流程對(duì)臺(tái)區(qū)進(jìn)行調(diào)整，使現(xiàn)場(chǎng)與系統(tǒng)檔案信息一致，保證采集終端采集正常.檔案劃分情況見(jiàn)圖1.

(1)將計(jì)劃采用新采集終端的智能表用戶調(diào)整出原有采集點(diǎn)，具體為：用電信息采集系統(tǒng)→采集點(diǎn)設(shè)置→終端方案制定→選取已有采集點(diǎn)→集抄用戶采集點(diǎn)查詢→采集對(duì)象方案中增加選項(xiàng)→在上一步打開(kāi)頁(yè)面中將現(xiàn)場(chǎng)記錄的用戶出廠編號(hào)錄入，將用戶移除采集點(diǎn)→獲取資產(chǎn)信息，保存并發(fā)送→方案審查→勘察派工→勘察錄入→裝拆派工→裝拆錄入→終端調(diào)試→終端歸檔.

(2)將在采集點(diǎn)方案中移除的用戶調(diào)整入新安裝的采集終端，具體為：用電信息采集系統(tǒng)→采集點(diǎn)設(shè)置→終端方案制定→新增→終端安裝方案新增錄入采集終端信息→采集對(duì)象方案中增加選項(xiàng)→在打開(kāi)頁(yè)面中搜索臺(tái)區(qū)下未采集電能表信息，將電能表移入右側(cè)→獲取資產(chǎn)信息，保存并發(fā)送→方案審查→勘察派工→勘察錄入→裝拆派工→裝拆錄入→終端調(diào)試→終端歸檔.

通過(guò)以上兩個(gè)系統(tǒng)流程可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集終端檔案進(jìn)行調(diào)整，使檔案信息保持一致.

4 驗(yàn)證

選取臺(tái)區(qū)a抄表成功率較好的寬帶載波通信，將此臺(tái)區(qū)進(jìn)行改造，選合適位置加裝采集終端，而后采集數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，以檢驗(yàn)改裝效果.

4.1 抄表成功率比較測(cè)試

臺(tái)區(qū)a加裝采集終端前后抄表成功率比較情況見(jiàn)表8.

圖1 檔案劃分流程圖

加裝采集終端與否名稱臺(tái)區(qū)供電半徑/m本地信道通信方式臺(tái)區(qū)戶數(shù)/戶抄表成功率/%第1日第2日第3日第4日第5日否500寬帶載波96684．9994．3993．1192．3385．11是采集終端1采集終端2500寬帶載波46849898．3399．1699．33100．00100．0098．4298．1299．3399．1698．16

經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，改造后雙采集終端采集率成功率均得到了很大提升，日均采集成功率符合數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn).

4.2 透抄臺(tái)區(qū)下戶表耗時(shí)分析

透抄臺(tái)區(qū)下戶表耗時(shí)情況見(jiàn)表9.

表9 透抄臺(tái)區(qū)下戶表耗時(shí)情況

由表9可知，使用雙終端采集的臺(tái)區(qū)，透抄數(shù)據(jù)耗時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未改造前的透抄時(shí)間.

經(jīng)驗(yàn)證，臺(tái)區(qū)改造為雙采集終端后，日均采集成功率趨于穩(wěn)定，能夠滿足臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)分析的日常需求.(1)有效地提升了臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)采集率以及采集終端設(shè)備的運(yùn)行率.(2)現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單，節(jié)約人力資源.(3)只需加裝采集終端，就可解決采集成功率不穩(wěn)定的問(wèn)題，并節(jié)約投資.(4)縮減了采集系統(tǒng)的透抄數(shù)據(jù)耗時(shí)，提高了數(shù)據(jù)的利用率.(5)在一定程度上能延長(zhǎng)采集終端的使用壽命.

5 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，大部分采集終端在低壓智能表數(shù)量龐大的臺(tái)區(qū)不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，對(duì)滿足用電負(fù)荷、新增變壓器投資費(fèi)用較高并且短時(shí)間內(nèi)不能完成施工的臺(tái)區(qū)，可采取“一臺(tái)區(qū)多終端”的方式進(jìn)行改造.

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Updatingsolutiontodatacollectionoftransformerareawith0.4kilovoltage

SUN Bin1a, CHEN Hao-yu1b, LIU Jing2

(1a. Department of Automation; 1b. Office, Hebei Lianchuang Electrical Engineering Corporation, Shijiazhuang, Hebei 050031, China;2. Department of Marketing, State Grid Hebei Electric Power Supply Co. Ltd. Shijiazhuang Branch, Shijiazhuang, Hebei 050031, China)

There is a serious problem of stability for data collection if the burden of transformer is much too heavy. Therefore, researchers argue that the efficiency of quality will be enhanced with extra data collectors.

transformer area; communication channel; collection; success ratio

2017-09-05

孫 彬(1989-)，男，河北阜平人，河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)工程集團(tuán)有限公司工程師，研究方向：用電信息技術(shù)采集；

陳浩宇(1969-),男，河南新蔡人，河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)工程集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)，研究方向：智能電網(wǎng)環(huán)境下電力營(yíng)銷管理;

劉 晶(1987-),男，河北武邑人，國(guó)網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司工程師，研究方向：電力檢查及反竊電.

1009-4873(2017)06-0014-06

TM76；F426.61

A

金欣