用电信息采集系统现状与发展趋势

张涛　谭赣江　冯海舟　刘利兵　黄伟杰

摘要：建立完善的用电信息采集系统是建设智能电网，实现电力信息流发、输、配、用双向流动的重要前提。随着智能电表的接入，用户侧用电信息收集渠道延伸到每个家庭，因此用电信息采集系统得到了飞速的发展。文章分别从用电信息采集系统的概况、用电信息采集系统的应用现状及发展趋势三方面论述用电信息采集系统在智能电网中的重要作用。

关键词：用电信息采集系统；应用现状；发展趋势；智能电网；电力信息流 文献标识码：A

中图分类号：TP274 文章编号：1009-2374（2016）30-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.060

随着能源消耗的不断增加，环境问题日益突出，加强智能电网的建设有利于提高能源利用效率。用电信息采集系统是获取用电侧信息最重要的途径，实现电力信息互联互通的重要前提。本文分别从三个方面论述了用电信息采集系统：首先，介绍了用电信息采集系统概况，其中包括用电信息建设的意义、用电信息采集系统的架构以及当前我国用电信息采集系统的建设现状；其次，描述了用电信息采集系统当前几个比较成熟的应用领域；最后，随着用电信息采集系统基本的应用已趋近成熟，文章从四个方面展望用电信息采集系统发展趋势。随着新技术不断涌现，用电信息采集系统应由原来比较单一的数据采集和统计的功能，升级为其他高级应用程序进行数据分析和挖掘的平台。

1 用电信息采集系统概况

1.1 用电信息采集系统研究的意义

智能电网要实现信息的双向流动，必须要实现电力系统全过程的信息采集。发电、输电和配电可通过安全监控和数据采集系统（SCADA）、能量管理系统（EMS）和配网管理系统（DMS）实现在线的实时监控。但对于用电环节由于用户多、地域广等先天不足，其发展长期落后于其他三个环节，因此建立完善的用电信息采集系统是发展智能电网，实现电力信息互联互通最重要的前提。

1.2 用电信息采集系统的架构

用电信息采集系统分为三层：主站层、数据采集层、采集点监测设备。主站层负责全系统数据采集、甄别、管理和应用等功能，在我国主站主要以省网为单位，其运行的模式一般为集中式，各地市单位利用远程信道与主站连接后，收集信息或者下达指令。数据采集层作为中间层，与主站通讯一般是通过GPRS、CDMA和以太网等通讯方式，与采集点监测设备通讯由于场景较多，通讯的手段更加多样，当前应用较多的如电力线载波、RS-485总线、小无线等，根据不同的应用场景，以上通信方式各有优缺点。采集点监测设备根据负荷的类型一般分为三种，对于大型负荷特别是具有专用变压器的用户多采用专变采集终端；居民等小型用户采用低压集抄采集终端；分布式能源由于其电能具有双向流动性采用分布式电源监控终端。

1.3 用电信息采集系统建设现状

截至2013年底，国网公司已累计安装智能电表1.73亿只，所属27个省级公司主站全部建设完成并投入使用，到2014年底用电信息采集系统覆盖率已达到100%，实现对所辖区域用户“全采集、全覆盖、全费控”。

2 用电信息采集系统应用现状

如今对用电信息采集系统的数据主要应用在抄表收费、线损管理、费控、用电管理等方面。

2.1 提高抄表质量

运用用电信息采集系统后，用户用电信息采集的时效性和准确度都有了很大程度的提高。对于居民用户由于负荷较小一般每天抄读一次，对于用电负荷较大的专变用户，大多5分钟甚至更短的时间抄读一次用电的数据，这样不但可以有效地监控用户的用电情况，同时可以有效地避免由于计量装置失灵或者其他因素造成的用电纠纷。

2.2 提高线损管理水平

在我国电力系统中配电网线损较大，一直是制约供电公司提高经济效益的瓶颈，其中农村配电网线损较大的问题尤为突出。2014年长沙市供电公司仍有10%的农村台区线损率大于20%，城市台区0.5%的台区大于15%。用电信息采集系统可以实时获取各用户实时的用电数据，便于对比统计为降低线损提供重要的数据支撑。

2.3 提高费控及用电管理水平

用电信息采集系统完善后可以实现用户先交费后用电，当用户余额低于一定数额时，供电公司可以通过邮件或者短信通知用户及时缴纳。在用电高峰时段，可以通过购电控或功率控等限制大型用电负荷的用电负荷，同时可以利用用电采集系统平台，通过需求侧管理，积极引导用户参与有序用电，减少尖峰电源的投资，进而可达到降低全网能耗的目的。

3 用电信息采集系统发展趋势

3.1 信息共享及融合技术

作为用电信息采集系统最原始的数据来源智能电表可以提供众多种类的数据，如电压、电流、最大需量、谐波数据、功率等，参考文献[2]列出部分智能电表测量的数据及数据分析处理的方法。电压、谐波等数据都是研究电能质量最为重要的数据，同时也可以为营销部门提供多渠道、多层次、多方位的用电信息服务。如何建立基于面向服务架构的用电信息采集系统共享与融合的方案，解决不同系统之间数据共享和应用互操作的问题。

3.2 大数据处理与分析技术

参考文献[3]指出若按照1小时的采集周期，普通居民的智能电表每天会产生3KB的数据，当智能电表安装量达到160万时，数据库每天需要增加11GB的数据量。而我国用户数量超过4亿户，每天将会产生海量的数据，此时必须利用大数据的思维，对数据进行建模分析，以提取更多的信息，因此如何将大数据技术和电力数据的处理相结合，将会成为未来新的研究的热点。

3.3 需求侧双向互动技术

智能电网区别于传统电网最主要的特征就是电力信息可以在发、输、配、用四个环节双向流动。因此电力系统优化运行，就不仅停留在发、输电环节的机组组合优化，而是扩展到电力系统的全领域。特别是用电领域，用户可以积极地参与需求侧管理，当用电紧缺时用户可以根据自身负荷的特点，选择合理的负荷削减量及削减的时段，而电网公司根据不同时段负荷的情况制定合理的电价补贴。

3.4 能源互联网交互技术

随着分布式能源的不断接入，太阳能、风能、天然气、电气联产等多种能源生产方式并存，以最佳的方式保证整个城市安全、高效能源的供应。进入2016年福建泉州、四川绵阳等地纷纷上马，水、电、气三表远程采集试点工程，工程都取得了较好的成果，采集成功率均达到了99.8%的预期目标。此前水、气抄表方式都处于比较原始的阶段，主要是靠抄表工入户抄读，如今“三表合一”则可以通过电力行业已经建成的用电信息采集系统将数据自动上送。此时用电信息采集系统则可以作为城市能源管理系统，不同消费载体的能源用量、时间段、使用形式等，实现能源的优化补给和调度。

4 结语

本文首先介绍了用电信息采集系统概况，其中包括用电信息建设的意义、用电信息采集系统的架构以及当前我国用电信息采集系统的建设现状，当前我国用电信息采集系统建设已经达到了“全采集、全覆盖、全费控”的水平；其次描述了用电信息采集系统当前几个比较成熟的应用领域，实现了自动抄表、降低配电网线损和提高了费控及用电管理水平，通过用电信息采集系统有效地提高了电力企业运行的效益；最后，随着用电信息采集系统基本的应用已趋近成熟，本文从四个方面展望了用电信息采集系统发展的趋势，如信息共享技术、大数据处理和分析技术、需求侧双向互动技术及能源互联网交互技术。随着新技术不断涌现，用电信息采集系统应由原来比较单一的数据采集和统计的功能，升级为其他高级应用程序进行数据分析和挖掘的平台。

参考文献

[1] 穆士留，王军奎，刘磊磊.配电网中的线损管理研究[J].中国高新技术企业，2016，（13）.

[2] 栾文鹏，赵磊，王兵，等.智能电表数据分析元及示例[J].南方电网技术，2016，（1）.

[3] 栾文鹏，余贻鑫，王兵.AMI数据分析方法[J].中国电机工程学报，2015，（1）.

[4] 刘振亚.全球能源互联网[M].北京：中国电力出版社，2015.

[5] 胡江溢，祝恩国，杜新纲，等.用电信息采集系统应用现状及发展趋势[J].电力系统自动化，2014，38（2）.