薛金龍

摘 要：電力用戶用電信息采集系統(tǒng)不僅可以滿足電力部門抄表問題、降低臺(tái)區(qū)線損和排查用電異常提高用電管理手段，也是開展節(jié)能降耗和實(shí)施能源管理的必要監(jiān)測和考核系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，對信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求、組網(wǎng)方式、上下行通道、技術(shù)特點(diǎn)和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的描述，給出系統(tǒng)整體的解決方案，作為組織和推廣系統(tǒng)建設(shè)的參考。

關(guān)鍵詞：上行通道；下行通道；遠(yuǎn)程抄讀；組網(wǎng)方式；載波通信

引 言

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對用戶電能信息的全面自動(dòng)采集，掌握用戶信息，提升市場分析能力，降低電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)，提升計(jì)量、抄表手段水平和服務(wù)能力，為實(shí)行居民階梯電價(jià)政策奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)促進(jìn)電能計(jì)量行業(yè)技術(shù)水平的提高，帶動(dòng)電力設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過調(diào)研現(xiàn)有生產(chǎn)和使用現(xiàn)狀，分析載波技術(shù)發(fā)展趨勢，研究營銷業(yè)務(wù)對電能表應(yīng)用的需求，提出載波電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化管理，規(guī)范電能表使用和生產(chǎn)，降低招標(biāo)成本，提高計(jì)量設(shè)備技術(shù)水平提供支持。對于高效、有序地建設(shè)公司用電信息采集系統(tǒng)具有重要的支持作用。

1 電力載波通信現(xiàn)狀分析

在目前的低壓自動(dòng)抄表方式中，除載波抄表外還有485總線、短距離無線、有線電視抄表等方式，但這些抄表方式由于安裝維護(hù)困難、成本高，或者技術(shù)不穩(wěn)定、不成熟等原因，仍然處在小范圍試用和探索階段。在國網(wǎng)公司系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低壓采集的530萬戶中，有73%約400萬戶采用載波抄表。

載波電能表是具有載波通信功能的電能表。由于安裝簡單、維護(hù)方便等特點(diǎn)，載波電能表在自動(dòng)抄表中得到了大量應(yīng)用。但是，也存在一些問題：

1.1 成熟的計(jì)量技術(shù)和快速發(fā)展的載波技術(shù)之間的矛盾

隨著技術(shù)的多年發(fā)展，電子式電能表技術(shù)日趨成熟，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，而由于載波信道的惡劣通信環(huán)境，促使各種調(diào)制方式、路由方法不斷出現(xiàn)，載波通信技術(shù)迅速發(fā)展，但載波技術(shù)的日新月異造成了抄表技術(shù)方案的不確定性，形成了目前載波電能表的設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)由計(jì)量功能轉(zhuǎn)移至載波通信功能，逐漸弱化載波電能表作為貿(mào)易結(jié)算用計(jì)量器具的功能定位。通信部分對計(jì)量的影響缺少深入研究，而且通信部分的損壞更換帶來表計(jì)得更歡換，在供電服務(wù)方面有時(shí)會(huì)帶來影響。

1.2 型式、功能規(guī)范缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過幾年的發(fā)展和市場競爭，電工儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)集中度、集約化、規(guī)模化得到進(jìn)一步提高，并形成了以少數(shù)電能表企業(yè)為龍頭，各中小型企業(yè)各顯其能齊頭并進(jìn)的行業(yè)發(fā)展的局面。目前我國存在的六百多家電能表生產(chǎn)企業(yè)中，所生產(chǎn)的產(chǎn)品種類已經(jīng)涉及到了數(shù)十種規(guī)格，上百個(gè)品種，造成了現(xiàn)有載波電能表的外形尺寸、端子安裝順序、功能定義等各不相同，不利于電能表的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維和集約化管理。

所以針對載波電能表大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的需要，對載波表的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求。

2 系統(tǒng)架構(gòu)體系設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)定義為三層硬件設(shè)備、二級(jí)數(shù)據(jù)傳輸通道和一套主站應(yīng)用軟件。系統(tǒng)框架體系如圖1所示：

測量設(shè)備：主要為電能表，在本系統(tǒng)中，測量設(shè)備為單、三相多功能電能表，單、三相預(yù)付費(fèi)電表，單、三相普通載波電能表等。

終端設(shè)備：為數(shù)據(jù)采集和上傳設(shè)備，主要指集中器、采集器或數(shù)據(jù)采集終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地采集、存儲(chǔ)和定時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。

主戰(zhàn)設(shè)備：為主站計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，其硬件可為PC服務(wù)器、小型機(jī)、工作站等任何符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，配套的系統(tǒng)軟件平臺(tái)可為Windows、Unix等，數(shù)據(jù)庫可為Oracle、SQLServer等多種商業(yè)數(shù)據(jù)庫引擎。整個(gè)主站采用交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成高度集中的后臺(tái)應(yīng)用平臺(tái)，其要求原則主要是設(shè)備的無關(guān)透明性。本主站系統(tǒng)的建設(shè)可以充分利用現(xiàn)有資源，再補(bǔ)充必要的設(shè)備，滿足整個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)在和未來的應(yīng)用要求。

二級(jí)通道：下行通道是用于集中器在一定范圍內(nèi)抄讀電表的采集通道，集中器通過各種通訊介質(zhì)，通過各種通訊參數(shù)來與電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。一般來講下行通道的通訊距離有一定的限制，所以也可稱為本地通道。

上行通道是指集中器與主站系統(tǒng)之前的通訊通道，通過各種有線和無線通訊技術(shù)將集中器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)。一般來講上行通道的通訊距離可以非常遠(yuǎn)，所以也稱為遠(yuǎn)傳通道。

一套軟件：電力用戶用電信息采集系統(tǒng)主站應(yīng)用軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，所有的數(shù)據(jù)采集、管理、應(yīng)用分析都由主站應(yīng)用軟件來完成，主站軟件支持多個(gè)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，能根據(jù)應(yīng)用要求合理裁減功能，滿足不同用戶的需要。

3 系統(tǒng)功能需求

系統(tǒng)主要功能模塊包括：系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、綜合應(yīng)用、運(yùn)行維護(hù)管理、系統(tǒng)接口等功能。

數(shù)據(jù)采集：用GPRS數(shù)據(jù)中心前置機(jī)采集系統(tǒng)，通過移動(dòng)GPRS專線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫中。前置機(jī)采集系統(tǒng)能按照設(shè)定的采集方案定時(shí)從終端召測數(shù)據(jù)。

可召測用戶的日月凍結(jié)表碼、重點(diǎn)用戶的24點(diǎn)凍結(jié)表碼等數(shù)據(jù)。

前置機(jī)數(shù)據(jù)采集采用多任務(wù)并行執(zhí)行方式，一臺(tái)采集服務(wù)器可以同時(shí)對多個(gè)集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對于未采集到的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)抄方式。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)完整性、正確性的檢查和分析手段，主要如下：

4.1 數(shù)據(jù)過濾

召測數(shù)據(jù)存庫前根據(jù)通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)的數(shù)值范圍、時(shí)標(biāo)以及其它數(shù)據(jù)合法性檢查規(guī)則，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查、過濾。

4.2 數(shù)據(jù)檢查

系統(tǒng)依據(jù)數(shù)據(jù)正確性和完整行檢查模型，及時(shí)對數(shù)據(jù)完整性分析和數(shù)據(jù)正確性進(jìn)行分析。

4.3 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)修正手段對錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、不可補(bǔ)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、分析。

系統(tǒng)通過上述手段對數(shù)據(jù)合理性檢查完成后，如果發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不完整系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)抄，并對異常事件進(jìn)行記錄并主動(dòng)告警。系統(tǒng)對于異常數(shù)據(jù)不予自動(dòng)修復(fù)，并限制其發(fā)布，保證原始數(shù)據(jù)的唯一性和真實(shí)性。

5 運(yùn)行維護(hù)管理

5.1 終端運(yùn)行參數(shù)管理

系統(tǒng)可以手動(dòng)增加與修改計(jì)量點(diǎn)檔案、終端檔案、終端配置參數(shù)、終端運(yùn)行參數(shù)、終端運(yùn)行狀態(tài)。

5.2 遠(yuǎn)程修改與配置終端參數(shù)

系統(tǒng)可以對終端各類參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置與修改，可對上線終端的所有參數(shù)進(jìn)行隨時(shí)召測與下發(fā)。

5.3 遠(yuǎn)程維護(hù)

系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程向終端下發(fā)參數(shù)、硬件復(fù)位命令，使終端參數(shù)自動(dòng)復(fù)位或重啟；系統(tǒng)可以對終端遠(yuǎn)程精確對時(shí)與絕對對時(shí)。

6 維護(hù)及故障記錄

6.1 報(bào)警管理

系統(tǒng)能對現(xiàn)場終端主動(dòng)上報(bào)的告警進(jìn)行處理，包括告警的保存、上報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)等。并通過結(jié)合：①對計(jì)量設(shè)備運(yùn)行異常的實(shí)時(shí)監(jiān)測；②主站側(cè)的用戶電量及負(fù)荷分析，這兩大技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合防竊電分析管理功能。

系統(tǒng)支持多種報(bào)警方式主要采用文字報(bào)警：報(bào)警內(nèi)容包括報(bào)警時(shí)間、類型、報(bào)警前后的相關(guān)數(shù)據(jù)等。

根據(jù)用戶權(quán)限的不同，系統(tǒng)可方便的實(shí)現(xiàn)報(bào)警事件瀏覽，例如：對報(bào)警信息上報(bào)的對應(yīng)參數(shù)的查詢通過右鍵的方式實(shí)現(xiàn)并快速瀏覽等等。

6.2 報(bào)警處理與維護(hù)記錄歸檔

系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對報(bào)警事件的處理。系統(tǒng)能按處理類型（我要處理、我處理過、被他人處理）、工單狀態(tài)（所有狀態(tài)、待確認(rèn)、待處理、處理中、再確認(rèn)、再處理）來進(jìn)行相關(guān)報(bào)警事件處理與維護(hù)記錄歸檔。

7 結(jié)束語

載波電能表標(biāo)準(zhǔn)的制定對于推進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的順利進(jìn)行有重要的支持作用，有利于規(guī)范載波表的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購、應(yīng)用。

本文在回顧國內(nèi)外自動(dòng)化抄表系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對自動(dòng)抄表系統(tǒng)總體架構(gòu)、主站設(shè)計(jì)、通信信道及接口、終端設(shè)備方面進(jìn)行詳細(xì)描述，在此基礎(chǔ)上給出了社區(qū)自動(dòng)化抄表系統(tǒng)的研究目標(biāo)和主要內(nèi)容，較詳細(xì)地提出了相應(yīng)的建設(shè)方案和技術(shù)方案以及技術(shù)要求，所提出的方案和要求合理、可行，具有通訊費(fèi)用小、入網(wǎng)設(shè)備規(guī)范、調(diào)試方便、系統(tǒng)開放等優(yōu)點(diǎn)。該方案技術(shù)規(guī)范、通訊規(guī)約統(tǒng)一，基于統(tǒng)一采集平臺(tái)的主站系統(tǒng)能滿足電能量采集、臺(tái)區(qū)抄表和居民表計(jì)集中抄表數(shù)據(jù)接入，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及命名方式有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，能夠消除兩個(gè)系統(tǒng)之間存在的“信息孤島”。