智能化用電信息采集系統(tǒng)移動終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉單華　黃丹　隋仕偉　周宇

摘要：用電信息采集是智能電網(wǎng)的一個重要環(huán)節(jié)和組成部分，系統(tǒng)可對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行高效采集和分析，通過對配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、深度挖掘、多維度分析，支撐對用戶停復(fù)電的精準(zhǔn)分析，并滿足可靠性統(tǒng)計(jì)和低壓電網(wǎng)運(yùn)行分析等高級應(yīng)用需求。現(xiàn)基于Android系統(tǒng)開發(fā)了一款智能掌上用采軟件，實(shí)現(xiàn)了用電信息采集業(yè)務(wù)智能化和移動便捷化，能夠滿足用戶的用電信息智能化現(xiàn)場采集、運(yùn)維等業(yè)務(wù)需求。

關(guān)鍵詞：用電信息采集;Android;移動業(yè)務(wù)智能化

0 引言

智慧化的電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會發(fā)展的核心動力之一，伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)，我國電網(wǎng)進(jìn)入了跨越式發(fā)展的新階段[1]。高級計(jì)量架構(gòu)（Advanced Metering Infrastructure，AMI）是“智能電網(wǎng)”的核心和基礎(chǔ)[2]，而基于AMI的電能信息采集與管理系統(tǒng)則在AMI體系中具有核心作用，電能信息采集與管理系統(tǒng)涵蓋電能生產(chǎn)、電能銷售與購買、電能傳輸、電能使用、電費(fèi)回收等環(huán)節(jié)，因此其必須能夠做到智能、及時、準(zhǔn)確地獲取電力生產(chǎn)、售電量、線損等數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，從而為用戶和電網(wǎng)的雙向全面互動提供平臺和技術(shù)支持。

用電信息采集系統(tǒng)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成環(huán)節(jié)[3]，其主要負(fù)責(zé)分析與處理電力使用情況和電力營銷情況，能夠提供用電數(shù)據(jù)采集與傳輸、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、資源共享等多種功能，在智能電網(wǎng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用[4]。為使得廣大電力用戶能夠便捷地查看自己的電力使用情況，鑒于Android系統(tǒng)在移動設(shè)備市場的高占有率[5]，本文基于廣泛使用的Android平臺，開發(fā)了智能掌上用采系統(tǒng)，以便用戶及時了解用電信息，可對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，通過對配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、深度挖掘、多維度分析，實(shí)現(xiàn)用采業(yè)務(wù)移動智能化。

1 現(xiàn)狀分析

智能電網(wǎng)通過綜合信息通信技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，以協(xié)調(diào)發(fā)電、電網(wǎng)運(yùn)行、終端用電和電力市場中各利益方的需求和功能[6]。智能電網(wǎng)對于整個電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行至關(guān)重要，同時，智能電網(wǎng)在應(yīng)對氣候變化、保障能源安全、帶動國家產(chǎn)業(yè)升級等方面也具有重大的戰(zhàn)略意義[7]。

國內(nèi)智能電網(wǎng)的管理分為電源側(cè)和用戶側(cè)。在電源側(cè)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”發(fā)展目標(biāo)，我國目前正大力推進(jìn)清潔能源的使用[8]。另外，我國正在建設(shè)“安全可靠、共享融合、靈活高效、智能互動”的第三代智能變電站自動化系統(tǒng)，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的根本要求，適應(yīng)新一代電力系統(tǒng)發(fā)展需要[9]。在用戶側(cè)，我國的智能電能表建設(shè)工程在建設(shè)規(guī)模、覆蓋面、數(shù)量等方面都處于世界前列[10]。用電信息采集系統(tǒng)通過對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)的采集和分析，為用電監(jiān)控、階梯定價、負(fù)荷管理、線損分析、自動化抄表、用電檢查、竊電分析、負(fù)荷預(yù)測等方面提供基礎(chǔ)保障[11]。

我國用電信息采集技術(shù)和采集覆蓋率均處于世界領(lǐng)先地位，截至2020年1月，江蘇省采集覆蓋率已達(dá)到99.99%，智能電能表覆蓋率已達(dá)到99.98%，基本實(shí)現(xiàn)了“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”的目標(biāo)[12]。但是用電信息采集在現(xiàn)場化實(shí)時處理等方面，工具的智能化支撐不足，因此本文基于Android平臺開發(fā)了智能掌上用采系統(tǒng)，不僅可對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，還能在人工智能算法的基礎(chǔ)上，支持對配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、多維度分析，實(shí)現(xiàn)了用采業(yè)務(wù)智能化和移動便捷化。

2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能用電信息采集通過對各信息采集點(diǎn)用電信息進(jìn)行周期性或不定期采集，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸、數(shù)據(jù)管理以及控制命令轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行。

鑒于移動手持設(shè)備的便捷性，本文設(shè)計(jì)了基于移動業(yè)務(wù)的用電信息智能化采集系統(tǒng)，本系統(tǒng)共有5個功能模塊，分別是采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)、運(yùn)維消缺、線損排查、數(shù)據(jù)召測和問題反饋，總體設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。下面將對各模塊做具體介紹。

（1）采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)模塊：主要包含3個子功能，分別是批量換表、新裝表、零星換表。批量換表用于對現(xiàn)場表箱中的電能表進(jìn)行批量輪換，可實(shí)現(xiàn)批量電能表數(shù)值的錄入和工單信息的上傳。新裝表用于對新裝電能表信息的錄入和上傳。零星換表用于對現(xiàn)場表箱中的電能表進(jìn)行零星更換，可實(shí)現(xiàn)零星電能表的數(shù)值錄入和工單信息上傳。

（2）運(yùn)維消缺模塊：主要用于臺區(qū)的展示和篩選，用戶可以在該模塊查看各臺區(qū)的基本檔案信息和指標(biāo)信息。

（3）線損排查模塊：主要用于展示與排查各種異常，用戶可以在該模塊查看抄表失敗明細(xì)、異常影響信息以及疑似竊電戶明細(xì)。

（4）數(shù)據(jù)召測模塊：主要用于各類數(shù)據(jù)的召測，用戶可以在該模塊查看電壓實(shí)時負(fù)荷、狀態(tài)字、終端事件等信息。

（5）問題反饋模塊：用戶可以在該模塊反饋使用該軟件時遇到的問題和障礙，或者提出建議等。

3 核心功能

根據(jù)模塊設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)5個功能，分別是采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)、運(yùn)維消缺、線損排查、數(shù)據(jù)召測和問題反饋。下面對前4個核心功能進(jìn)行介紹。

3.1? ? 采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)功能

采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)主要是支持電能表安裝調(diào)試，如圖2所示，該功能需要對工單進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和信息上傳。系統(tǒng)功能通過條形碼掃描實(shí)現(xiàn)，包括條形碼手動輸入框、條形碼類型選擇按鈕，后者包括計(jì)量箱條形碼和電能表?xiàng)l形碼。

3.2? ? 運(yùn)維消缺功能

用電信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用電信息的自動采集，具有對計(jì)量異常、電能質(zhì)量、用電情況進(jìn)行分析和管理及與智能用電設(shè)備進(jìn)行信息交互等功能，其運(yùn)維需要對設(shè)備進(jìn)行缺陷管理[13]，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理“零缺陷”。運(yùn)維消缺管理中基本檔案信息及指標(biāo)信息查詢?nèi)鐖D3所示。

3.3? ? 線損排查功能

結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)，以采集設(shè)備安裝率、可采率、戶變關(guān)系準(zhǔn)確率、采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率、臺區(qū)線損率等為標(biāo)志構(gòu)建臺區(qū)線損管控指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)線損智能化排查[14]。系統(tǒng)可對異常影響信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。線損電量計(jì)算公式：線損電量=入端電量-出端電量，單位為千瓦時。線損率計(jì)算公式：線損率=（入端電量-出端電量）/入端電量×100%。圖4展示了線損排查功能和抄表失敗明細(xì)信息，線損排查功能包括線損電量、統(tǒng)計(jì)線損率、理論線損率等詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)信息，抄表失敗信息包括用電異常數(shù)、計(jì)量異常數(shù)、檔案異常數(shù)、疑似竊電用戶排查等。

3.4? ? 數(shù)據(jù)召測功能

數(shù)據(jù)召測[2]模塊負(fù)責(zé)通過收集電壓、電流、零線電流、有功功率、無功功率、日凍結(jié)值及事件等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)現(xiàn)場實(shí)時監(jiān)控和查詢。數(shù)據(jù)召測功能界面如圖5所示。

4 結(jié)語

本文基于Android平臺設(shè)計(jì)了智能用電信息采集系統(tǒng)，對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，通過對配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和多維度分析，實(shí)現(xiàn)采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)、運(yùn)維消缺、線損排查、數(shù)據(jù)召測等核心功能，系統(tǒng)有力地支撐了用采業(yè)務(wù)智能化和移動便捷化。

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收稿日期：2021-08-17

作者簡介：劉單華（1989—），女，河南商丘人，碩士，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化、用電信息采集。

通信作者：周宇（1979—），男，江蘇泰興人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化、電力計(jì)量與用電信息采集。