采集终端通信统一接入技术研究

王者龙，杜　艳，郭红霞，王兆军，刘丽君

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南　250003）

采集终端通信统一接入技术研究

王者龙，杜艳，郭红霞，王兆军，刘丽君

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003）

简要介绍用电信息采集系统架构，针对采集终端因通信参数不一致导致无法直接配送的问题，提出采集终端通信统一接入方法，实现采集终端集中检定、配送和安装调试，缩短装表接电时长，进一步提高电力企业的优质服务水平。

采集终端；通信参数；统一接入

0　引言

计量检定集约化程度日益加强，各网省公司已实现智能电能表的集中检定配送工作，用电信息采集终端集中检定配送也是大势所趋。受用电客户数量及用电信息采集主站服务器限制，采集终端按地区分别设置内部通信参数（主站IP地址和端口号），从而提高采集终端数据接收处理效率，但也带来了采集终端无法集中检定、分批和分地区安装等问题。针对上述问题，从采集主站及安装调试工具等方面提出解决措施，以实现采集终端集中检定配送及统一接入采集主站。

1　用电信息采集系统概况

1.1系统组成

用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，其总体架构包括主站、通信介质和用电信息采集终端［1］。主站主要承担下发命令、数据分析、终端管理及系统维护等功能，是整个用电信息采集系统的数据处理中心和管理中枢；通信介质用于建立主站和采集终端的通道链接，如无线、有线、电力载波、光纤等；采集终端可实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令，目前可分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型［2］。

1.2现阶段采集主站主要架构

采集主站主要包含负载均衡单元、前置通信单元、主控单元及各自的服务器［3］，如图1所示。主控单元向采集终端下发命令并分发给前置通信单元，同时对命令执行和结果进行反馈；前置通信单元接收终端负载均衡单元分配的采集终端，实现与采集终端的实时通信、信道管理、规约解析和数据持久化；终端负载均衡单元将来自采集终端的连接按照配置信息的规则连接到若干个前置通信单元上，提高采集终端接入的响应速度和资源利用率，避免网络关键部位出现单点失效。

山东省用电信息采集系统接入终端数量规模较大，并且将继续增长。在集中采集系统设计和建设初期，为保证海量采集终端接入不对当前负载均衡器及服务器带来集中负载压力，同时考虑终端接入运行后按地市统一运行管理的需要，对接入终端的通信参数按照地区、通信方式以及通信规约进行了划分，前置通信单元与固定地市公司采集终端通信，如图1所示。

图1　用电信息采集主站架构

1.3采集终端通信分区接入主站优劣分析

随着计量检定集约化深入推进，终端按分区接入的方案在实际工作中遇到了一些问题。如新装终端检测和配送管理不方便，目前新装终端的通信参数已在终端供货前设置到终端设备中，省电力公司在对终端统一招标和检测过程中，需要针对不同地市的终端进行分别配送和管理，增加了新装终端资产管理的难度；终端初始化通信参数与配送地市不一致时，影响终端安装调试工作，检定和配送工作涉及终端量大，检定流程多，且较为复杂，实际检定和配送中可能出现终端初始化参数与配送目的地不一致，造成现场安装终端时无法上线，影响安装调试进度；目前全省终端接入的通信参数不一致，未能充分发挥省公司统一接入的应用效果，给后续工作带来不便，不利于提高终端资产管理的整体水平。

2　采集终端通信统一接入方法

采集终端通信统一接入技术方案主要是在用电信息采集主站前置通信单元中增加新装终端接入前置通信单元，用于实现对新装采集终端的通信接入功能。所有新装采集设备出厂均按照省公司统一的IP和端口信息进行设置。前置通信单元能够通过手工或自动的方式下发通信参数，实现通信通道切换，从而实现在保持原有前置通信平台通信架构不变的前提下，保证系统高效地采集终端信息。

2.1前置通信单元调整

为确保采集终端通信统一接入，用电信息采集系统主站前置通信单元中增加新装终端的通信前置通信单元，具备新装终端的通信接入和基本通信交互功能。前置通信单元架构调整如图2所示。

图2　前置通信单元架构调整

2.2系统功能设计

基本通信功能。新装终端通过专用前置通信单元接入采集主站。前置通信单元支持统一接入，具备基本通信功能，包括终端上线注册、心跳保持、通道切换、基本参数召测、强制下线等。其中通道切换功能通过终端档案信息自动匹配对应的主站IP、通信端口、APN等信息，能够通过手动或自动的方式下发通信参数，实现通道切换功能。

终端在线状态控制。新装终端新登录在线状态定义为“预在线”，用以区分切换前和切换后的在线状态。预在线状态的终端，在通道切换前限制终端的部分业务功能，以免造成数据错乱，影响电量结算。

档案数据同步。前置通信单元与采集系统生产库档案信息同步。档案数据同步模块调整新装终端的默认对应前置单元，实现新装前置单元和对应区划的前置通信单元共同实现对终端档案的加载，保证新装终端在两个前置通信单元上均能正常上线。

辅助功能。为提高通道切换的成功率，用电信息采集系统增加了终端切换通道提醒、终端通道切换情况监测、终端通道切换失败分析、终端切换通道考核等辅助功能，便于工作人员对切换完成情况的统计及故障终端的消缺，督促各单位及时处理通道切换问题，保证现场终端及时实现业务应用要求。

2.3终端统一接入流程设计

在原有采集终端新装流程的基础上，增加终端通道切换功能步骤，即新装终端同步到采集系统后增加一步终端通道切换流程。用电信息采集系统根据终端管理单位、通信方式、通信规约，自动调整其正确主站IP地址和端口，下发终端通信参数，该命令遵循Q/GDW 1376.1—2013《主站与采集终端通信协议》［5］。通道切换根据业务应用需要，可分为手动切换与自动切换两种模式。采集终端通常在下一次通信连接时会应用新的终端通信参数，因此系统提供强制终端下线或硬件复位（终端重启）控制命令下发功能，实现终端的通信重连，完成通道切换。终端通道切换完成，成功上线后，可继续完成其他终端现场调试功能，并完成任务下发操作，实现终端的正常运行。具体流程如图3所示。

图3　终端新装统一接入流程

3　实例及效果分析

3.1实例应用

采用不同厂家、不同类型的采集终端共36只（包括I型集中器、II型集中器、III型专变采集终端）进行通道切换，其初始主站IP、端口号、APN等通信参数设置为统一接入点IP信息，终端上线后查看终端状态均为“预在线”，通过主站通道切换功能自动下发切换后的主站IP、端口号、APN等通信参数。其中35只终端成功完成自动切换，1只终端通过主站手动成功切换。主站通道切换界面如图4所示。

图4　用电信息采集主站通道切换界面

3.2效果分析

2015年国网山东省电力公司新采购采集终端80万台，在采集终端通信没有统一接入之前，检定配送环节为 “计量中心安排采集设备分区批量到货—省级计量中心分地区进行入库—省级计量中心分批分地区进行检定—省级计量中心分批分地区进行配送”，采集终端通信统一接入后，检定配送环节为 “计量中心安排采集设备批量集中到货—省级计量中心集中入库—省级计量中心集中检定—省级计量中心统一配送”，省级计量中心在出入库和检定时不需要分地区进行，实现了集中检定，统一配送，采集终端的通信参数出厂统一设置，在终端配送到使用单位安装上线后由改造后的用电信息采集系统进行参数切换，避免由于人为因素导致参数错误，现场终端无法上线，图5为采集终端通信统一接入前后的检定配送环节。

该方案在原系统的基础上进行改进，既保证了用电信息采集系统海量采集终端通信统一接入系统，避免地市间业务交叉和冲突，又解决了终端初始化通信参数与配送地市不一致的问 题，提高了采集终端统一检定配送的效率，缩减了检定配送环节，避免了人为因素造成的终端初始化参数与配送目的地不一致，现场终端无法上线的现象，提高终端资产管理的整体水平。

图5　检定配送环节

4　结语

用电信息采集系统是国家电网公司统一坚强智能电网建设的重要组成部分。随着省级计量中心建成以及采集集约化，采集终端集中检定也是大势所趋。针对山东电网采集设备按照分地区接入方式的限制，通信提出一种采集终端通信集中接入解决措施，为以后采集终端集中检定、配送工作提供保障。

［1］Q/GDW 1373—2012电力用户用电信系采集系功能规范［S］.

［2］许丽华.电力用户用电信息采集系统的设计和实现［D］.上海：复旦大学，2010.

［3］韩勇，刘柳，顾博.电力用户用电信息采集系统主站软件设计［J］.江西电力，2012，36（4）：80-86.

［4］王晓峰，李庚清.用电信息采集系统发展新趋势［J］.电力需求侧管理，2010，12（5）：59-61.

［5］Q/GDW 1376.1—2013主站与采集终端通信协议［S］.

Study of Acquisition Terminal Communication Unified Access Technology

WANG Zhelong，DU Yan，GUO Hongxia，WANG Zhaojun，LIU Lijun
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

The structure of the electric energy data acquire system is introduced briefly.Responding to the current situation that the acquisition terminal cannot be distributed directly because of inconformity communication parameters，the unified access method of the terminal communication is put forward，which can realize the centralized verification，distribution and installation.The system can shorten the loading time，and improve the service quality of power enterprises.

acquisition terminal；communication parameters；unified access

TM764

A

1007－9904（2016）08－0035－03

2016-03-18

王者龙（1988），男，从事电能计量工作。