一种基于光纤网络的用电信息采集系统

张成文，门志勇，单 毅，方 超，宋 涛

（大连供电公司，辽宁 大连 116001）

一种基于光纤网络的用电信息采集系统

张成文，门志勇，单 毅，方 超，宋 涛

（大连供电公司，辽宁 大连 116001）

介绍一种具有光纤通信模块的智能电能表（光纤表），通过光纤网络和采集主站组成了用电信息采集系统。该系统具有网络速度快、实时性好、采集成功率高等优点，在大连开发区某小区试点应用，效果显著，具有推广价值。

光纤通信模块；智能电能表；光纤通信网络；用电信息采集系统

国家电网公司自2009年开始进行智能电能表推广应用和用电信息采集系统建设。低压用电信息采集方式主要是在低压台区安装具有低压电力线载波通信模块的智能电能表，并安装具有GPRS/CDMA通信模块的集中器，集中器通过低压电力线载波采集智能电能表用电信息，通过移动通信公司无线网络上传数据。由于低压电力线载波通信易受高频谐波干扰，致使一些台区采集成功率不高，低压电力线载波采集速度较慢，实时性不好，移动通信公司无线信号覆盖范围不够或信号强度不够的情况下，易造成整个台区用电信息不能上传到主站。

为提高采集速度和采集成功率，大连供电公司与某电气股份有限公司联合开发了具有光纤通信模块的智能电能表（光纤表），并通过由光纤表与光纤网络、采集主站组成的用电信息采集系统实现用电信息采集。该采集系统在大连开发区东部供电分公司优山美地小区试点应用。

1 系统拓扑结构

由光纤表与光纤网络、采集主站组成的用电信息采集系统拓扑结构如图1所示。

图1 用电信息采集系统拓扑结构

智能电能表中的ONU光纤通信模块通过无源分光器上联中心OLT设备，通过OLT设备接入大连供电公司局域网，组成EPON用电信息采集网络系统，整个网络采用光纤通信。智能电能表与ONU光纤通信模块之间使用UART接口通信，外部使用EPON光钎接口上联至OLT设备，采用标准的TCP/IP的数据协议进行登录和用电信息采集。

2 系统实现及工作原理

用电信息采集系统建设是智能电网建设的重要组成部分，现场安装具有光通信模块的智能电能表（光纤表），采用高性能点对多点、高稳定性、高带宽、可管理的EPON方式实现光纤到户的用电信息采集业务。大连供电公司电力光纤铺设至开发区东部供电分公司优山美地小区配电变压器，配电变压器到电能计量箱（电能表箱）采用电力电缆夹带光纤方式同缆敷设。电能计量箱处安装分光器，分光器与智能电能表ONU光纤通信模块连接。

智能电能表ONU光通信模块设计遵循标准如下。

（1）Q/GDW 374.3—2009《电力用户用电信息采集系统技术规范：通信单元技术规范》及编制说明。［1］

（2）Q/GDW 375.1—2009《电力用户用电信息采集系统型式规范：专变采集终端型式规范》及编制说明。［2］

（3）Q/GDW 375.2—2009《电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式规范》及编制说明。［3］

（4）Q/GDW 375.3—2009《电力用户用电信息采集系统型式规范：采集器型式规范》及编制说明。［4］

（5）Q/GDW 376.1—2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》及编制说明。［5］

（6）Q/GDW 355—2009《单相智能电能表型式规范》。［6］

（7）Q/GDW 356—2009《三相智能电能表型式规范》。［7］

（8）Q/GDW 483—2010《单相费控智能电能表（光纤）技术规范》。［8］

（9）Q/GDW 484—2010《三相费控智能电能表（光纤）技术规范》。［9］

采用EPON实现远程通信技术分析：点到多点通信由用电信息采集系统终端数量和分布的特点决定各终端之间无需信息交互，符合EPON星型网络结构。分光设备对环境因素不敏感。1.25G带宽资源丰富，光纤传输稳定可靠。网络扩展性好，扩展不影响整网架构。

现有远程通信ONU模块分为集中器ONU模块：P100C；采集器及单相电表ONU模块：P100A；专变采集终端III型：P100K等。大连试点地区在单相电能表中使用P100A远程通信模块实现EPON系统的搭建，完成对单相电能表的用电信息采集业务。

用电信息采集业务中，电能表把相关数据采用标准645协议封装，ONU模块需要开发嵌入645相关电能表数据协议，并使用376.1协议实现与上行网络主站服务器交互数据，从而实现对电能表用电信息采集业务。

3 系统功能

3.1 远程抄表功能

（1）系统可以按抄表例日抄表，并可通过接口将抄回的数据传到电力营销管理信息系统进行电费计算发行。

（2）系统可以进行实时抄表，根据抄回的数据判断现场电能表是否出现故障、用户用电是否有异常。

3.2 远程控制功能

系统可以实现远程控制功能。当用户购电余额为0时，系统发出跳闸指令，实施远程停电。当用户重新购电后，系统发出合闸指令远程送电，从而达到防止欠费的目的。

3.3 防窃电功能

系统具有电能表参数远程回读功能，如回读参数与控制中心保存的设置参数不符，系统则报警，可以发现非法修改电能表参数进行窃电的非法行为。当现场多功能电能表出现失压、失流、错误接线等故障时可自动上报到控制中心，用电检查人员可以根据电能表上报的信息判断用户是否有窃电嫌疑，并可以及时到现场进行检查。系统的这种功能可以有效地防止窃电行为。

3.4 线损分析功能

系统可以根据采集的关口考核表、配电考核表及其所带的子表数据进行线损计算分析。

3.5 负荷管理功能

系统可以采集考核表、用户表的电压、电流、功率、电量等数据，应用于负荷分析管理。

（1）可以根据电流数据，绘制负荷曲线，监测用电负荷变化情况。

（2）可以根据功率数据，对超负荷用电的用户进行控制。通过控制中心向现场智能电能表发出跳闸指令，由智能电能表输出跳闸信号进行跳闸操作。

（3）根据电压数据，计算电压合格率。

4 预期经济效益

4.1 直接经济效益

（1）由于采用远程抄表，可节省大量抄表员的人力费用。

（2）由于可对现场电能表运行状况进行在线监测，可以有效防止窃电行为，减少电量的不明损失。

（3）由于可采集现场负荷数据，可以适时调整负荷，使变压器处于经济运行状态，有效降低设备损耗。

4.2 间接经济效益和社会效益

该系统从现场采集大量数据，使线损分析更加准确，可通过采取调整运行方式等有效措施大面积降低线损。由于可获得现场负荷曲线，适时调整负荷，及时对电网进行改造，这就大大提高了电网运行的安全性和供电可靠性，从而增加了售电量。远程抄表可以避免人工抄表差错，及时发现电能表故障，从而提高了服务水平，提高了用户满意率。该系统的间接经济效益和社会效益巨大。

5 结束语

具有光通信模块的智能电能表（光纤表）的试点应用，在国内外尚属首例。利用光纤表及光纤网络组成的用电信息采集系统，从现场智能电能表到用电信息采集主站完全采用光通信，具有技术先进性。它克服了由于低压电力线载波通信易受高频谐波干扰导致一些台区采集成功率不高的缺点，克服了无线信号覆盖范围不够或者信号强度不够导致整个台区用电信息不能上传到主站的缺点，具有网络速度快、实时性好、采集成功率高等优点，产生的直接经济效益显著，同时具有良好的间接经济效益和社会效益，极具推广价值。

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［1］Q/GDW 374.3—2009，电力用户用电信息采集系统技术规范：通信单元技术规范［S］.2009.

［2］Q/GDW 375.1—2009，电力用户用电信息采集系统型式规范：专变采集终端型式规范［S］.2009.

［3］Q/GDW 375.2—2009，电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式规范［S］.2009.

［4］Q/GDW 375.3—2009，电力用户用电信息采集系统型式规范：采集器型式规范［S］.2009.

［5］Q/GDW 376.1—2009，电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议［S］.2009.

［6］Q/GDW 355—2009，单相智能电能表型式规范［S］.2009.

［7］Q/GDW 356—2009，三相智能电能表型式规范［S］.2009.

［8］Q/GDW 483—2010，单相费控智能电能表（光纤）技术规范［S］.2009.

［9］Q/GDW 484—2010，三相费控智能电能表（光纤）技术规范［S］.2009.

［10］宗建华，闫华光，史树冬，等.智能电能表［M］.北京：中国电力出版社，2010.

Electricity information collection system formed by the optical fiber meter and optical fiber Network

ZHANG Cheng⁃wen，MEN Zhi⁃yong，SHAN Yi，FANG Chao，SONG Tao
（Dalian Elecctric Power Supply Company，Dalian 116001，China）

This paper develops a kind of smart meter（opti⁃cal fiber meter）with optical communication module ，and forms electricity information collection system with the optical fiber net⁃work and main collection system.This system has many advantag⁃es，featuring fast transmission speed，excellent real⁃time feature and high success rate of acquisition，and it has been successfully applied as pilot project in a residential area of Dalian development zone.It is with extreme promotion value.

optical fiber communication module;smart me⁃ter;optical fiber communication network;electricity information collection system

F407.61；TN915.02

B

1009-1831（2014）05-0059-03

2014-07-02

张成文（1966），男，辽宁大连人，硕士，高级工程师，主要从事电能计量技术的研究与应用工作；门志勇（1984），男，辽宁大连人，学士，助理工程师，主要从事智能用电管理工作；单毅（1983），男，辽宁大连人，学士，助理工程师，主要从事农电综合管理工作；方超（1984），男，辽宁大连人，硕士，工程师，主要从事用电检查管理工作；宋涛（1975），男，辽宁大连人，学士，工程师，主要从事电能计量技术管理工作。

（

徐文红）