方曉

摘要：近年來，隨著電力智能化的發(fā)展，用戶用電信息采集也不斷升級，實(shí)現(xiàn)智能化。根據(jù)國標(biāo)的定義，“電力用戶用電信息采集系統(tǒng)是對電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的自動采集、計(jì)量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能”。目前針對用電信息采集的系統(tǒng)仍然不能滿足智能化運(yùn)行的要求，在云計(jì)算和云平臺逐漸應(yīng)用到電力系統(tǒng)的背景下，有必要研究基于云平臺的用戶用電計(jì)量采集信息流轉(zhuǎn)平臺。

關(guān)鍵詞：電力計(jì)量;用電信息;采集系統(tǒng)

引言

隨著電能在終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比不斷增加，智能電網(wǎng)成為世界各國的廣泛共識。為實(shí)現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流高度一體融合，必須將通信網(wǎng)與電力網(wǎng)集成，確保電力與信息的雙向流動、信息實(shí)時(shí)交換，用電信息采集系統(tǒng)順勢而生。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完整地采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，對于提升電網(wǎng)發(fā)展和運(yùn)營水平，提升電網(wǎng)公司服務(wù)社會、服務(wù)用戶的水平，具有重要意義。目前關(guān)于用電信息采集系統(tǒng)的研究多集中于通信協(xié)議、報(bào)文處理等細(xì)節(jié)技術(shù)層面，關(guān)于當(dāng)前國網(wǎng)公司在運(yùn)采集系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀分析研究相對缺乏，因此本文從實(shí)際工作出發(fā)，詳細(xì)介紹了用電信息采集系統(tǒng)基本建設(shè)架構(gòu)、數(shù)據(jù)采集管理和故障運(yùn)維現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了當(dāng)前存在的問題，針對性地提出優(yōu)化解決方案。

1現(xiàn)狀

電力信息采集系統(tǒng)也是智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分，它為智能電網(wǎng)建設(shè)提供了基礎(chǔ)技術(shù)支持。經(jīng)過多年建設(shè)電力信息采集系統(tǒng)以逐步完善，采集工作的核心已由建設(shè)階段轉(zhuǎn)為運(yùn)維管理階段。目前用電信息采集系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋、全采集、全費(fèi)控建設(shè)目標(biāo)，采集系統(tǒng)主站定時(shí)自動采集智能電能表的電壓、電流、功率數(shù)據(jù)，采集失敗用戶，一般采用定時(shí)自動補(bǔ)抄數(shù)據(jù)方案，并支持人工實(shí)時(shí)招測數(shù)據(jù)，支撐新裝調(diào)試、故障排查、隱患分析等需求。采集設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)水平直接影響數(shù)據(jù)采集成功率。目前采集運(yùn)維主要依托采集運(yùn)維閉環(huán)管理系統(tǒng)將采集異常和計(jì)量異常工單發(fā)送到運(yùn)維人員的現(xiàn)場作業(yè)終端上，運(yùn)維人員優(yōu)先主站遠(yuǎn)程處理，如果無法消缺，再到現(xiàn)場進(jìn)行故障排查和消缺處理。

2電力計(jì)量中的用電信息采集系統(tǒng)分析

2.1云平臺與云技術(shù)

云平臺是基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合應(yīng)用平臺，通過變電站內(nèi)終端智能電表、集中器以及各類信息信號采集儀表對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合上傳，物聯(lián)網(wǎng)云平臺負(fù)責(zé)對這類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，繼續(xù)流轉(zhuǎn)至生產(chǎn)庫、流計(jì)算中心、中間庫，通過對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析和計(jì)算，上傳至大數(shù)據(jù)云平臺，形成可視化可加工的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)云平臺構(gòu)架包括存儲計(jì)算層、邏輯層、接入層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層。存儲計(jì)算層主要包括終端采集數(shù)據(jù)的集群存儲和計(jì)算，能夠提供海量數(shù)據(jù)的上傳下載以及非實(shí)時(shí)分布式分析處理。邏輯層主要提供分布式Mela服務(wù)，能夠進(jìn)行查詢語句運(yùn)算以及圖計(jì)算離線處理。接入層主要用于計(jì)量采集信息用戶中心。數(shù)據(jù)應(yīng)用能夠提供數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)安全管理等智能應(yīng)用。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合電網(wǎng)現(xiàn)狀，目前存在用電信息采集系統(tǒng)故障維護(hù)的工作流程及審批流程，從而建立標(biāo)準(zhǔn)化的抄表作業(yè)機(jī)制。根據(jù)電能表、通信單元、集中器、采集器、現(xiàn)場計(jì)量作業(yè)終端構(gòu)成完整故障上報(bào)的處理方式和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約的建設(shè)與應(yīng)用。采集終端、電能表、HPLC通信單元、主站系統(tǒng)等因素組成，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)時(shí)連接用電采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)抄表與收費(fèi)工作的系統(tǒng)化與一體化。數(shù)據(jù)的通訊方式包括上行數(shù)據(jù)通信、下行數(shù)據(jù)通信。主站和集中器之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信稱為上行數(shù)據(jù)通信，主要的通信介質(zhì)是電話、專線或者是無線，即在集中器端與主站端之間設(shè)置適用性強(qiáng)的通信設(shè)備，并使設(shè)備與主站計(jì)算機(jī)相連，具體連接在計(jì)算機(jī)的并口、串口或者USB接口處。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)的高速性，可使多個(gè)接口共同工作，由主站軟件對接口的實(shí)際工作情況進(jìn)行合理判斷。采集器和集中器之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信稱為下行數(shù)據(jù)通信。主要的通信方式有電力線載波與485總線。基于通信方式的差異，采集模塊與集中器、主站與集中器之間的具體通訊規(guī)約也呈現(xiàn)出多樣性。集中器的具體類型可通過主站軟件進(jìn)行智能化判斷，并且需要在正確通訊規(guī)約的前提下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

2.3完善采集運(yùn)維水平

結(jié)合當(dāng)前采集運(yùn)維工作中的實(shí)際情況，系統(tǒng)層面和管理層面著力提升采集運(yùn)維工作水平。系統(tǒng)層面。優(yōu)化各類異常事件的生成算法，充分考慮復(fù)雜的設(shè)備現(xiàn)場情況等可能會對故障研判造成的干擾性因素，調(diào)試改進(jìn)提升采集運(yùn)維閉環(huán)管理系統(tǒng)對于采集異常分析和判定的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)內(nèi)建立典型異常及相應(yīng)遠(yuǎn)程處理方案，對于研判的典型異常工單，采集運(yùn)維閉環(huán)管理系統(tǒng)自動進(jìn)行遠(yuǎn)程處理，僅將自動遠(yuǎn)程處理無法消缺的異常工單派發(fā)給運(yùn)維人員，減輕運(yùn)維人員的工作量。管理層面。從企業(yè)文化、獎(jiǎng)懲機(jī)制等方面，有效激勵(lì)運(yùn)維人員及時(shí)消缺的積極性;通過組織培訓(xùn)、系統(tǒng)學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)交流等多種方式，提升運(yùn)維人員的故障研判和現(xiàn)場消缺能力。

2.4經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

對用電信息采集系統(tǒng)的日實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過信息數(shù)據(jù)的采集分析，及時(shí)掌握用戶用電負(fù)荷情況，可以有效遏制用戶竊電現(xiàn)象，但是因?yàn)楝F(xiàn)象發(fā)生后才能監(jiān)測到問題，臺區(qū)經(jīng)理在日常工作中，應(yīng)該加強(qiáng)巡視檢查工作，及時(shí)了解臺區(qū)線路的運(yùn)行情況和重點(diǎn)用戶用電情況，如果有異?？梢蕴崆疤幚?。

2.5實(shí)現(xiàn)方案

電能表可以通過通信單元將異常事件上報(bào)至集中器的功能，HPLC表計(jì)端的STA及采集器通信單元，通過工頻過零信號的變化情況，判斷工頻電源的故障事件。載波從通信單元將故障事件的發(fā)起節(jié)點(diǎn)信息通過廣播的方式，傳輸?shù)郊衅鱾?cè)的載波主節(jié)點(diǎn)中，載波主節(jié)點(diǎn)將故障事件上報(bào)給集中器。集中器接收HPLC本地網(wǎng)絡(luò)上報(bào)的故障事件信息，并結(jié)合其交采模塊的故障信息，生成相關(guān)局部表計(jì)故障現(xiàn)象，并將該信息上報(bào)到主站。主站針對停復(fù)電信息進(jìn)行分析，發(fā)起相關(guān)的搶修工單，將工單發(fā)送至現(xiàn)場維護(hù)人員的計(jì)量現(xiàn)場作業(yè)終端上，人員可根據(jù)故障信息進(jìn)行排查、更換故障設(shè)備。低壓寬帶載波技術(shù)提供更高通信帶寬，為全雙工雙向通信機(jī)制。適合對通信實(shí)時(shí)性要求高、用戶相對密集的區(qū)域及多業(yè)務(wù)應(yīng)用場合。另外在有大量變頻電氣、可控硅設(shè)備使用的地方，用電諧波干擾大的環(huán)境下，也適合采用使用多路子載波調(diào)制的寬帶載波通信技術(shù)。寬帶芯片主要面向國內(nèi)外智能電能表企業(yè)、電力公司及其他儀表和終端設(shè)備企業(yè)，提供安全、穩(wěn)定的高速率寬帶電力線載波芯片、終端及應(yīng)用技術(shù)支持服務(wù)，主要面向電力抄表等方面應(yīng)用。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在電力線通信信道上的調(diào)制和解調(diào)以及數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)功能。

2.6系統(tǒng)硬件升級

考慮主站系統(tǒng)擴(kuò)容改造，提高終端高并發(fā)接入、海量數(shù)據(jù)存儲處理性能，從硬件配置層面提升采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性。改善通信技術(shù)，提高速率帶寬。伴隨著5G技術(shù)成熟、基站建設(shè)和商用推廣，數(shù)據(jù)傳輸能力的提高與成本降低，也為海量數(shù)據(jù)采集傳輸提供了可能。

結(jié)語

在電網(wǎng)企業(yè)中，雖然現(xiàn)有技術(shù)能夠很大程度上實(shí)現(xiàn)及早發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，優(yōu)化故障設(shè)備的定位，縮小故障點(diǎn)的排查范圍，提高低壓集抄系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的處理效率，節(jié)省大量的人力資源。但是由于低壓臺區(qū)設(shè)備數(shù)量多、類型復(fù)雜、通信協(xié)議不一致及無統(tǒng)一接入主站等原因，仍需完善故障診斷系統(tǒng)，提高管理水平，尤其是隨著新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，需提升故障排查能力和解決速度，為電網(wǎng)運(yùn)維提供更加完備的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]周婉華.自動抄表核算與電費(fèi)異常智能診斷技術(shù)應(yīng)用探討[J].技術(shù)應(yīng)用，2019，26（10）：112-113.

[2]鄭堯.電能計(jì)量技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社，2019.12-32.

[3]李玨煊.單相智能電能表故障模式及影響分析[D].華北電力大學(xué)，

2019.45-69.