大用戶用電信息采集及監(jiān)察管理系統(tǒng)構(gòu)建研究

摘 要：勝利油田電網(wǎng)經(jīng)過近四十多年的建設(shè)，形成了以220kV網(wǎng)絡(luò)為構(gòu)架，110kV網(wǎng)絡(luò)為主網(wǎng)，35kV、10（6）kV網(wǎng)絡(luò)遍布勝利各油區(qū)的供電網(wǎng)絡(luò)，平均每年完成轉(zhuǎn)供電量68.5x108kWh。借鑒國內(nèi)外智能電網(wǎng)的構(gòu)建，筆者從與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行融合的角度，構(gòu)建用電信息大數(shù)據(jù)平臺，不僅實現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，而且有效地降低線路損耗，提高公司經(jīng)濟(jì)效益，更為建設(shè)勝利油田智能電網(wǎng)夯實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：信息采集;抄表終端;負(fù)荷管理;智能費控技術(shù)

1 引言

勝利油田電網(wǎng)是隨著油田的開發(fā)建設(shè)而逐步建立發(fā)展起來的，集發(fā)、變、輸、配電一體的大型企業(yè)自備電網(wǎng)，供電范圍達(dá)3.2 x104km2。目前系統(tǒng)中大用戶用電量數(shù)據(jù)來源采取人工抄表、手工錄入的方式，存在漏抄、誤抄、無法精確核算線損等問題;另外對用戶缺乏有效的監(jiān)察手段和有效的治理手段。同時大用戶用電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計匯總和分析主要依托各管理區(qū)通過郵件方式發(fā)送相關(guān)表格，經(jīng)手動匯總對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，存在工作效率低，上報不及時、數(shù)據(jù)分析不便捷等問題。因此亟需建立大用戶用電信息采集系統(tǒng)，提升工作效率、效益和用電管理水平。

2 用電信息采集及監(jiān)察管理系統(tǒng)構(gòu)建思路

2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

隨著電力市場化改革的不斷深入，用戶用電信息的采集方式也發(fā)生了較大變化，人工抄表收費的方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求，解決用戶的抄表收費問題開始提到日程，遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)成為國內(nèi)外研究的熱點。從20世紀(jì)90年代至今， 中國的電力公司根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要建立了針對不同類型用戶的電能信息采集系統(tǒng)，主要包括關(guān)口電能量采集系統(tǒng)、電力負(fù)荷管理系統(tǒng)、客戶電能量采集系統(tǒng)、低壓集中抄表系統(tǒng)和配電自動化系統(tǒng)。

2.2 現(xiàn)行系統(tǒng)的“瓶頸”及目標(biāo)系統(tǒng)需求

現(xiàn)管理方式及系統(tǒng)無法滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，沒有建立統(tǒng)一的電能信息采集平臺，數(shù)據(jù)應(yīng)用價值沒有充分挖掘，現(xiàn)系統(tǒng)的通信交互機(jī)制相對落后。目前變電站出口已經(jīng)建立日清日結(jié)自動采集系統(tǒng)，而對于自管線路下游大用戶，目前大多數(shù)地方用戶、二級用戶、商戶等目前仍采用人工抄表的方式來實現(xiàn)用電管理，存在工作強(qiáng)度大，抄表周期長、數(shù)據(jù)安全性差、線損計算不準(zhǔn)確、電費收取困難以及潛在安全隱患等問題，因此亟需推進(jìn)用電信息采集大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)。其目標(biāo)系統(tǒng)主要包括實現(xiàn)計量裝置在線監(jiān)測和用戶負(fù)荷、電量、計量狀態(tài)等重要信息的實時采集，及時、完整、準(zhǔn)確地為售電系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);實現(xiàn)抄表工作全流程信息化管理，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性， 建立即時的線損分析功能，有針對性的采取管理與技術(shù)降損措施，降低總公司自管線路損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益;建設(shè)統(tǒng)一堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)，為配調(diào)一體化提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，并實現(xiàn)與電力用戶雙向互動，提升服務(wù)能力。

3 用電信息采集及監(jiān)察管理系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 構(gòu)建技術(shù)方案

大用戶用電信息采集及監(jiān)察管理系統(tǒng)在邏輯上分為主站層、通信信道層、采集設(shè)備層三個層次，在每個層次中又可劃分為若干子層和模塊，各層次和模塊形成統(tǒng)一的整體，協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)完整的功能。主站層又分為采集業(yè)務(wù)應(yīng)用、前置采集平臺、數(shù)據(jù)管理平臺三大部分。業(yè)務(wù)應(yīng)用實現(xiàn)系統(tǒng)的各種采集任務(wù)管理、負(fù)荷管理、現(xiàn)場管理、運行管理、綜合查詢及基于所采集原始電能量數(shù)據(jù)的各類統(tǒng)計分析應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯。前置采集平臺根據(jù)采集任務(wù)調(diào)度機(jī)制進(jìn)行用戶用電信息采集，負(fù)責(zé)多種通信方式采集終端的網(wǎng)絡(luò)接入和通信報文加密和解密，完成規(guī)約解析、數(shù)據(jù)入庫和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，同時，前置采集平臺接收采集業(yè)務(wù)應(yīng)用的參數(shù)下發(fā)、數(shù)據(jù)召測指令進(jìn)行終端遠(yuǎn)程維護(hù)，并接收終端控制執(zhí)行指令對帶控制功能的終端或電能表執(zhí)行相關(guān)控制操作。通信信道層是采集主站和采集設(shè)備的紐帶，提供了各種可用的有線和無線的通信信道，為工作站和終端的信息交互提供鏈路基礎(chǔ)。主要采用的通信信道有：3G/GPRS無線公網(wǎng)/專網(wǎng)、紅外、局域網(wǎng)等。采集設(shè)備層是用電信息采集系統(tǒng)的信息底層，負(fù)責(zé)采集和提供整個系統(tǒng)的原始用電信息，該層可分為終端子層和計量設(shè)備子層，對于低壓集抄部分，可能有多種形式，包括采集器+電能表、智能手持抄表終端+電能表等。采集器、智能手持抄表終端子層采集用戶計量設(shè)備的信息，處理和凍結(jié)有關(guān)數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)與上層主站的交互;計量設(shè)備層實現(xiàn)電能計量和數(shù)據(jù)輸出等功能。

3.2 構(gòu)建技術(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù)

其路線采用現(xiàn)狀調(diào)查、理論研究、系統(tǒng)開發(fā)、實施驗證相結(jié)合的路線。通訊采集采用異步Socket，支持TCP、UDP通訊方式，通訊多線程優(yōu)化處理技術(shù)，數(shù)據(jù)緩存技術(shù)，保證通訊的效率和穩(wěn)定性。在優(yōu)化方面，采用分布式、多線程、負(fù)載均衡等多種優(yōu)化技術(shù)，提升系統(tǒng)的運行效率。通過科學(xué)的系統(tǒng)構(gòu)架建立，各類基礎(chǔ)信息均可由用戶靈活配置，如報表內(nèi)容、考核指標(biāo)、異常分類與分級等。同時建立與數(shù)據(jù)中心、其他局級應(yīng)用系統(tǒng)等相關(guān)數(shù)據(jù)庫的接口，避免重復(fù)采集，提高系統(tǒng)拓展性和用戶體驗。

關(guān)鍵技術(shù)主要包括通信技術(shù)、分布式前置機(jī)技術(shù)、智能費控技術(shù)、秘鑰認(rèn)證技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘分析智能化技術(shù)等5項技術(shù)。通信技術(shù)是實現(xiàn)用電信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)。目前，應(yīng)用于用電信息采集系統(tǒng)的通信技術(shù)主要有紅外通訊、GPRS通信、微功率無線通信、無線公網(wǎng)通信、光纖通信。本系統(tǒng)中主要用到紅外通訊技術(shù)、GPRS通訊技術(shù)、無線公網(wǎng)通訊技術(shù)。前置機(jī)采用分布式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模、業(yè)務(wù)需要進(jìn)行靈活的部署。分布式前置機(jī)技術(shù)能夠協(xié)調(diào)各前置機(jī)之間的分工合作，確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備良好的性能和穩(wěn)定性?？蛻粲秒姽芾砟Ｊ讲捎弥悄苜M控技術(shù)，用戶需要先交費后用電。采集系統(tǒng)會連續(xù)采集用戶的用電情況，計算剩余電費并顯示給用戶，在剩余電費不多時提示用戶繳費，并在剩余電費為零時執(zhí)行跳閘操作。智能費控技術(shù)由主站、采集終端和智能電能表多個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)執(zhí)行，實現(xiàn)方式有主站遠(yuǎn)程費控技術(shù)、采集終端費控技術(shù)和智能電能表費控技術(shù)3種。采集系統(tǒng)主站在和智能手持抄表終端及電能表通信的過程中，涉及到操作控制、參數(shù)變更的指令以及密鑰更改等均需要通過密碼機(jī)以加密的方式進(jìn)行。另外主站還可根據(jù)需要下裝指令到手持終端，執(zhí)行現(xiàn)場操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及配套電能表、智能手持抄表終端采用國家密碼管理局頒布的SM1對稱密碼算法，具有較高的安全性。在安全交互中，針對本地、遠(yuǎn)程兩大類功能使用身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)完整性校驗等方式保證用戶用電數(shù)據(jù)的安全傳遞。采集系統(tǒng)實現(xiàn)抄表自動化、抄表無人化，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)抄收不受地域、時間的限制，任何時刻都可抄表，工作人員只需對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控分析即可。為實現(xiàn)以上目的系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類展示，具體為：以年、月、日的形式對數(shù)據(jù)維度進(jìn)行抽取，并配以柱圖、曲線圖的形式對曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，同時將數(shù)據(jù)與去年同期、上月等形成對比。從而使得系統(tǒng)使用人員能很直觀的了解現(xiàn)場的用電情況，由此出發(fā)制定出相應(yīng)的用電計劃。

4 結(jié)束語

大用戶用電信息采集及監(jiān)察管理系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上，不斷深入與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行融合，并隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)而不斷推動和完善的電力行業(yè)的高效管理技術(shù)成果。

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作者簡介

陳鈺（1978-），女，四川南充，畢業(yè)于西南石油大學(xué)，學(xué)士，勝利油田電力分公司，工程師，從事電力技術(shù)研究工作。