程曉君

(淮南供電公司,安徽 淮南 232001)

淮南市電力用電信息采集系統(tǒng)的建立

程曉君

(淮南供電公司,安徽 淮南 232001)

建設(shè)電力用戶用電信息采集系統(tǒng),符合國際電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向,也是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要組成部分;符合國家經(jīng)濟社會發(fā)展的要求,是擴大內(nèi)需,加快城市和農(nóng)村電網(wǎng)改造的重要措施;是電力企業(yè)信息系統(tǒng)工程建設(shè)和營銷計量、抄表、收費標準化建設(shè)的重要基礎(chǔ),是提升服務(wù)能力,實行居民階梯電價的必然選擇,是建設(shè)國際一流企業(yè)的重要保證,將有利支撐電力企業(yè)決策更加及時、更加科學(xué),推動公司發(fā)展實現(xiàn)巨大跨越。

數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)管理;控制;運行維護管理;系統(tǒng)接口

1 淮南市電力用電信息采集系統(tǒng)的規(guī)劃

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)是國家電網(wǎng)公司貫徹落實黨中央、國務(wù)院號召,擴大內(nèi)需,加快城市和農(nóng)村電網(wǎng)改造的重要措施;是建設(shè)世界一流電網(wǎng)、國際一流企業(yè)的重要環(huán)節(jié);是公司“SG186”信息系統(tǒng)和營銷計量、抄表、收費標準化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。加快推進用電信息采集系統(tǒng)建設(shè),將推動供電公司發(fā)展實現(xiàn)歷史性跨越。通過建設(shè)電力用戶用電信息采集系統(tǒng),實踐在智能電網(wǎng)建設(shè)框架下,構(gòu)建智能用電服務(wù)體系;推廣應(yīng)用智能電能表、智能用電管理終端等智能用電設(shè)備,實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動服務(wù),以此提升用戶服務(wù)質(zhì)量,滿足用戶多元化需求,實現(xiàn)智能化營銷的目的。最終達到公司“全覆蓋、全采集、全費控”的目標。

目前,淮南公司已建成電力負荷管理系統(tǒng)、配變臺區(qū)綜合管理系統(tǒng)、變電站電能量采集和配電自動化等用電信息采集系統(tǒng),系統(tǒng)建設(shè)主要實現(xiàn)了抄表、電能計量裝置監(jiān)測、反竊電分析、負荷預(yù)測分析及需求側(cè)管理等功能,在多年的系統(tǒng)應(yīng)用中也取得了一定的效果。

公司的電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)包括主站、通信信道、電能表及輔助項目。采集系統(tǒng)采集的范圍包括五類電力用戶和公用配變考核計量點。系統(tǒng)實現(xiàn)計量裝置在線監(jiān)測和用戶負荷、電量、計量狀態(tài)等重要信息的實時采集,針對采集的數(shù)據(jù),及時、完整、準確的進行多維度綜合分析,輔助企業(yè)決策。

系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃既要滿足業(yè)務(wù)需求和立足現(xiàn)有資源整合利用,又要考慮今后的可持續(xù)發(fā)展,既要考慮系統(tǒng)先進性和適度超前性,又要考慮適用性和經(jīng)濟性,綜合考慮淮南公司實際,力求系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用取得實效,最終實現(xiàn)預(yù)期的“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費”的目標。通過建設(shè)電力用戶用電信息采集系統(tǒng)工程,實現(xiàn)在智能電網(wǎng)建設(shè)框架下,構(gòu)建智能用電服務(wù)體系;通過推廣應(yīng)用智能電能表、智能用電管理終端等智能用電設(shè)備,實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動服務(wù),以此提升用戶服務(wù)質(zhì)量,滿足用戶多元化需求,實現(xiàn)智能化營銷的目的。

基于淮南市地理特征,根據(jù) 2010年系統(tǒng)建設(shè)進度,綜合考慮施工難度及實際應(yīng)用情況,將 2010年系統(tǒng)建設(shè)區(qū)域劃定在東部田家庵區(qū)、洞山區(qū)、大通區(qū)、姚家灣區(qū),共 110 km2。計劃到 2010年年底,系統(tǒng)將覆蓋四個變電所所屬的 13條 10 kV配電線路,55 881戶高、低壓客戶。

2 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的研究

2.1 信道

信道按照類型分為光纖信道、GPRS、CDMA、3G等無線、230 MHz負荷管理專用無線專網(wǎng)和中壓電力線載波,光纖信道關(guān)鍵性能指標為傳輸速率 <1.25 Gbps,一次采集成功率≥99%,信息流量大,信道安全可靠,適于準確實時控制;而 GPRS、CDMA、3G等無線公網(wǎng)的關(guān)鍵性能指標為傳輸速率20～40 kbps;一次采集成功率≥97%,其數(shù)據(jù)流量小,易受環(huán)境影響,不適用于遠程控制;230 MHz負荷管理專用無線專網(wǎng)的傳輸速率 1 200～9 600 bps,一次采集成功率≥97%,專網(wǎng)專用,安全防護性好,可用于控制特別是負荷控制;中壓電力線載波的傳輸速率 150～7500 bps,一次采集成功率≥85%,數(shù)據(jù)流量一般,傳輸距離短,抗干擾能力低。環(huán)境適應(yīng)性和成本費用方面是光纖信道

不受地區(qū)環(huán)境影響,但是成本極高,維護費用大;GPRS、CDMA、3G等無線公網(wǎng)受地區(qū)環(huán)境影響小,個別無線信號未覆蓋地區(qū)無法使用,而成本不高,但需定期支付運行商信道費;230 MHz負荷管理專用無線專網(wǎng)受地區(qū)環(huán)境影響大,與天線功率與安裝位置有關(guān),成本極低,維護量小;中壓電力線載波不受地形影響,但受傳輸距離影響需要加裝中繼,成本較低,維護量小;建設(shè)工程難度方面 GPRS、CDMA、3G等無線公網(wǎng)無需工程,應(yīng)用簡單、便利;230 MHz負荷管理專用無線專網(wǎng)和中壓電力線載波的建設(shè)周期短,工程量小。

經(jīng)論證、分析,確定遠程傳輸信道以光纖為主,光纖方式采用無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)技術(shù),230無線專網(wǎng)為輔,以保證能實時通信。

2.2 費控方式

根據(jù)電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)通用技術(shù)方案提供的幾種費控方式進行綜合分析比較:

遠程預(yù)付費。主站實時采集用戶電量,營銷計費業(yè)務(wù)計算電費,將當(dāng)前剩余電費下發(fā)給終端或者電表,剩余電費不足時下發(fā)跳閘指令,續(xù)交電費后恢復(fù)供電。終端是帶有控制功能的專變采集終端,執(zhí)行主站下發(fā)的指令,顯示用戶當(dāng)前剩余電量、電費信息、執(zhí)行停電跳閘命令或合閘許可命令,帶有 RS485通訊接口;集中抄表終端,無控制功能,遠程費控智能電能表,連續(xù)顯示主站計算的當(dāng)前剩余電量、電費信息,執(zhí)行停電跳閘指令,交費后復(fù)電。對于遠程預(yù)付費的方案進行比較得出:對信道可靠性要求較高,若信道不暢易造成欠費拒跳、遲跳及無法實現(xiàn)遠程復(fù)電;電費風(fēng)險高、服務(wù)風(fēng)險低。

本地預(yù)付費。主站將用戶交費信息發(fā)送到現(xiàn)場,由現(xiàn)場設(shè)備直接執(zhí)行預(yù)付費用電控制。終端分別可以采用專變采集終端,接收下發(fā)的交費信息,連續(xù)采集用戶用電信息,計算當(dāng)前剩余電量、電費,不足時跳閘,接到續(xù)交電費信息后復(fù)電,帶有 RS485通訊接口;集中抄表終端,無控制功能,本地費控智能電能表,通過通信網(wǎng)絡(luò)接收主站的用戶交費信息,電表儲值,連續(xù)用電計算并扣除,顯示剩余電量、電費,余額不足跳閘,續(xù)購電后復(fù)電。兩種終端類型比較:對遠程信道可靠性要求高,若信道不暢易造成誤跳和無法實現(xiàn)遠程復(fù)電;專變采集終端技術(shù)復(fù)雜,易發(fā)生技術(shù)故障;預(yù)付費卡電表技術(shù)復(fù)雜,易發(fā)生技術(shù)故障;電費風(fēng)險低、服務(wù)風(fēng)險較高。

經(jīng)論證、分析,確定全部采用遠程費控方式。

3 系統(tǒng)整體建設(shè)方案

3.1 總體建設(shè)思路

采集系統(tǒng)主站采用分布式部署模式,遠程通信信道以光纖專網(wǎng)為主、230MHz專網(wǎng)為輔,本地通信方式主要采用 RS-485、低壓電力線窄帶載波、寬帶載波方式。

根據(jù)國網(wǎng)規(guī)范和客戶分類情況,選擇終端和電能表型,客戶類別分類如下:

大型專變客戶(A類)分為 A1,接線方式為客戶多路專線接入,有專用變電站;A2,接線方式為專線供電,在變電站計量的高供高計客戶;A3,接線方式為單回路或雙回路高壓供電的專變客戶,高供高計或高供低計,通常有多個計量回路;配置電能表類型分別為 0.2S級三相智能電能表、0.5S級三相智能電能表,0.2S級三相智能電能表、0.5S級三相智能電能表,0.2S級三相智能電能表、0.5S級三相智能電能表、1級三相智能電能表。

中小型專變客戶(B類)分為 B1,接線方式為50 kVA以上高壓供電的專變客戶,用電計量分路較少;B2,接線方式為 50 kVA以下高壓供電的專變客戶,單回路計量,兩路以下的用電分路;配置電能表類型為 0.5S級三相智能電能表、1級三相智能電能表。

三相一般工商業(yè)客戶(C類)分為:C1為接線方式為配置計量 CT的客戶,容量≥50 kVA;C2為接線方式為配置計量 CT的客戶,容量 <50 kVA;配置電能表類型為 1.0級三相遠程費控智能電能表。C3為接線方式為直接接入計量的三相非居民電力客戶,配置電能表類型為 1.0級三相遠程費控智能電能表。

單相一般工商業(yè)客戶(D類)分為 D1,接線方式為單相非居民客戶,直接接入方式計量,配置電能表類型為 2.0級單相遠程費控電能表。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

主站采用省、市兩級部署模式,市級主站存儲市公司的采集數(shù)據(jù),承擔(dān)市公司業(yè)務(wù)應(yīng)用。省級主站從市級主站抽取相關(guān)數(shù)據(jù),實現(xiàn)省級主站對市級主站監(jiān)管及相關(guān)業(yè)務(wù)高級應(yīng)用。地市公司采集系統(tǒng)由主站層、通信層、采集層構(gòu)成:

主站層主要承擔(dān)采集任務(wù)的處理、數(shù)據(jù)解析及數(shù)據(jù)入庫任務(wù)。通過任務(wù)調(diào)度服務(wù)實現(xiàn)集群組內(nèi)各節(jié)點的負載均衡以及故障節(jié)點的快速切除。通信層和主站層的交互由采集服務(wù)器負責(zé)。

通信層由各地市接入,形成獨立采集前置,能適應(yīng)不同地理環(huán)境中通信條件;在通信方式上,遠程通信以光纖為主。采集層和通信層的交互由網(wǎng)關(guān)服務(wù)器負責(zé)。

采集層主要負責(zé)終端電能數(shù)據(jù)的采集,低壓集抄主要采用集中器 +采集器 +RS485通信方式,本地通信以窄帶、寬帶載波為主。

3.3 通信信道建設(shè)

通信信道是指主站與現(xiàn)場終端的通信鏈路,主要包括 EPON光纖專網(wǎng)、230 M無線專網(wǎng)和已建成的廣域網(wǎng)。在用電信息采集系統(tǒng)中,通信系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié),其內(nèi)容涵蓋通信平臺、遠程通信和本地通信等三個方面,根據(jù)淮南市用電信息采集系統(tǒng)采集點的分布情況,通信系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 通信系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

用電信息采集一體化通信管理平臺。用電信息采集一體化通信平臺用于實現(xiàn)各種通信方式的集中管理,采用統(tǒng)一的接口與主站系統(tǒng)對接,實現(xiàn)“統(tǒng)一通信網(wǎng)管”的設(shè)計目標。

遠程通信。遠程通信綜合選用無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)、無線專網(wǎng)(230MHz)和廣域網(wǎng)通信技術(shù)為用電信息采集主站系統(tǒng)和采集終端之間提供全面統(tǒng)一的通信通道。

本地信道。本地通信選用低壓載波通信技術(shù),提供采集終端到電能表之間的通信通道。

3.4 系統(tǒng)主要功能

應(yīng)用功能從系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用出發(fā),主要包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、綜合應(yīng)用、運行維護管理、系統(tǒng)接口等功能。預(yù)付費管理功能按以下方式實現(xiàn):

主站實施預(yù)付費。對于低壓用戶主要采用主站實施預(yù)付費方式。根據(jù)用戶的繳費信息和定時采集的用戶電能表數(shù)據(jù),計算剩余電費,當(dāng)剩余電費等于或低于報警門限值時,通過采集系統(tǒng)主站或其它方式發(fā)催費告警通知,通知用戶及時繳費。當(dāng)剩余電費等于或低于跳閘門限值時,通過采集系統(tǒng)主站下發(fā)跳閘控制命令,切斷供電。用戶繳費成功后,可通過主站發(fā)送允許合閘命令,允許合閘。

采集終端實施費控。對于專變用戶主要采用終端實施預(yù)付費方式。根據(jù)用戶的繳費信息,主站將電能量費率時段和費率以及費控參數(shù)包括購電單號、預(yù)付電費值、報警和跳閘門限值等參數(shù)下發(fā)終端并進行存儲。當(dāng)需要對用戶進行控制時,向終端下發(fā)費控投入命令,終端定時采集用戶電能表數(shù)據(jù),計算剩余電費,終端根據(jù)報警和跳閘門限值分別執(zhí)行告警和跳閘。用戶繳費成功后,可通過主站發(fā)送允許合閘命令,允許合閘。

3.5 系統(tǒng)外部鏈接

采集系統(tǒng)外部接口主要有:SG186營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、SCADA/EMS系統(tǒng)、關(guān)口電能量計量系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、SG186生產(chǎn)管理系統(tǒng)。接口方式分 WebService、中間庫和數(shù)據(jù)中心三種方式;與營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的接口采用WebService及中間庫方式,和其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)中心方式。

[1]傅景偉.電力營銷技術(shù)支持系統(tǒng)[J].北京:中國電力出版社,2002.

[2]Q/GDW 373-2009.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)功能規(guī)范[S].

[3]Q/GDW 377-2009.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)安全防護技術(shù)規(guī)范[S].

[4]Q/GDW 374-2009.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范:通信單元技術(shù)規(guī)范[S].

[6]Q/GDW 376-2009.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議:主站與采集終端通信協(xié)議[S].

TN915.853

B

1671-4733(2010)03-0019-03

10.3969/j.issn.1671-4733.2010.03.07

2010-08-27

程曉君(1980-),女,安徽淮南人,助理工程師,從事電力營銷技術(shù)工作,電話:13505541161。