用电信息采集系统关键技术研究

贾旭超

摘 要：随着信息技术的发展和能源结构的调整，我国社会生产对电能的需求与日俱增。面对新的机遇和挑战，我国电力行业必须依靠先进的信息控制技术来实现由传统的电网系统向智能电网系统的方向转变。用电信息采集系统的建设正是这一智能电网系统的重要环节，可满足电力企业各方面的需求，是一种新型的供用电关系。本文对用电信息采集系统的关键技术做出详细分析，以供参考。

关键词：用电信息采集；电力企业；电网系统；关键技术

中图分类号： TM93 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-159-2

0 引言

随着我国社会经济的发展，社会生产对电网系统不断提出更高的要求。智能电网的构建是为了满足电力用户的更多需求，实现电力运输以及电力控制的信息化、智能化，提高电网运行系统的安全可靠性，提升电力行业的经济效益。更进一步地说，我国在推行智能电网这一标准方案下，全力建设用电信息采集系统，以实现及时的采集数据、准确的数据计量、高效的服务方式等，全方位地实现电网系统与用电用户之间实时互动的电力信息业务。

1 用电信息采集系统基本概述

用电信息采集系统是电力系统营销管理体系中的重要环节，也是该体系中关键的自动化系统部分，主要负责监测用电用户的实时用电情况。其主要功能包括：电力数据的自动采集、数据计量、数据处理、数据在线监测以及电力质量的在线管控等。依据系统的构成划分，用电信息采集系统主要由主站系统、终端设备、电能表以及通信系统构成。主站系统是集“集抄系统、负控系统、配变检测系统”于一体的，满足“全覆盖、全采集、全预付费”功能需求的系统。终端设备包括负控终端、集中器、采集器。电能表包括变电站关口表、台区表和居民用户表[1]。

2 用电信息采集系统关键技术分析

2.1 通信技术

2.1.1 本地通信技术

本地通信网络用于现场终端与电表计量的通信连接，主要包括RS485通信、低压电力线载波、M-BUS总线和微功率无线通信四种方式。下面依次做出简要介绍。①RS485通信。此种通信应用较为广泛，是采用电表与多个采集的并向连接，通过两条RS485线将计量表与终端设备直接连接在一起，实现采集设备与电表之间的通信。其优点是：传输速率高、抗干扰性好，可应用于多种传输系统。其不足之处是：如长距离布线带来的不便、线路容易受损而很难定位故障点等。②低压电力载波。在用电信息采集系统中，对电能表中数据的采集时依靠载波采集设备进行采集的，低压电力载波将采集到的数据传输到主站系统进行数据的处理。此种通信具有投入成本低、维护成本低的优点，其缺点是受负载影响大、信号衰减大等，此种通信适用于偏远农村或偏僻的别墅区。③M-BUS总线通信。此种通信方式较为开放，可实现电能计量表的自动抄表，与RS485较为类似，且具有通信效率高、抗干扰性强等优点。④微功率无线通信。此种通信与低压电力载波相似，采用数字信号单片射频收发芯片将数据信号通过调制、解调、放大、滤波等数字处理后转换为高频交流的电磁波进行传输。主要适用于农村中单户单表的情况。

2.1.2 远程通信技术

远程通信网络主要应用于集中采集器与主站系统之间的传输，目前较为广泛应用的是无线公网、有线通信和光纤通信，下面做出具体介绍：首先是无线公网。无线公网即GPRS通信技术，在用电信息采集终端安装SIM卡，便可产生通信编号与地址，来进行与主站系统之间的通信，并可快速与主站进行数据传输。此种通信技术具有广阔的发展前景。其次是有线通信。有线通信即有线电话通信，是利用分频技术将电话线分为三个独立的通道，增加其抗干扰能力，通过调制调节器拨号有线电话，将采集到的电能数据传送至主站系统，同时等待主站系统下达的指令。最后是光纤通信技术。此种技术是具有光波载体的信号传输，可有效满足电能数据的大量传输以及长距离传输，并且具有很好的抗干扰能力，保证电能的传输质量。无线通信和光线通信也是智能电网发展的主流方向。

2.2 数据处理技术

2.2.1 集群技术

集群技术同样是输用电信息采集系统中的核心环节，通过集群技术将多台独立网络中的计算机连接成整体，进行统一管控，最终实现电能数据的大运量计算，可面对大量数据的共同访问，对数据流量进行合理分配，有效提升了信息数据的计算效率，并可保证其准确性。

2.2.2 内存数据库技术

内存数据库技术是提升对信息采集数据处理能力的有效途径，内存数据库技术即从内存中直接进行采集数据的存储，优化了采集数据的信息读写能力，有效提升了数据信息的访问性能，最终实现电能数据的实时查询，很好地完善了用电信息采集系统的数据处理能力，尤其是对大批量数据的集中处理。在对大批量数据进行集中处理的同时，还要对数据库的SQL语句以及数据库的表结构进行优化处理，比如说，对每个数据表格中的数据限定在2GB的存量范围，并将数据信息进行分类存盘保管，以方便后期的查询等。

2.3 设备关键技术

在设备关键技术中重点介绍用电信息的安全防护技术。用电信息采集系统所面对的电力数据信息量较大、其覆盖范围较广，在系统运行过程中可能会接触到众多的安全隐患问题，因此，针对系统各阶段面临的安全隐患，对用电信息采集系统摄入了安全防护技术。此项技术主要是由系统主站、密码机和采集终端三部分构成。在系统主站中设置具有高速运行特点的密码机，用来完成主站系统数据的加密、解密，具体是进行身份识别认证、核心数据的加密解密、密钥的协商和更新以及数据信息的校验等功能。除此之外，还要对系统的采集终端、智能电表和集中器中设置密码加密模块，用来完成主站、采集终端和电表之间的身份认证、核心数据的传输，以及系统内部数据的加密、解密等，总体来讲就是保证了系统数据的安全性和保密性。这里密码加密机和终端系统的加密块都是由国家密码管理局认定的密钥加密算法和硬件加密，此外，安全防护系统使得采集终端的监控功能、数据传输功能以及数据交换功能等更加完善，有效起到了防御预警作用。

2.4 业务处理技术

业务处理技术主要介绍智能费控技术和移动作业技术。第一，智能费控技术。用电信息采集系统中智能费控技术的运用主要是实现用电用户先交费后用电的管理模式，通过系统对用户用电量的采集监控，在电费余额不足时提醒用户充值缴费，并在余额为零时自动跳闸停止使用。智能费控技术与安全防护技术同样，贯穿系统主站、采集终端和智能电表中，其中主站费控技术主要适用于居民用户和各类专变用户，采集终端费控技术适用于专变用户，智能电表费控技术适用于居民用户，并在用电量大的情况下减轻主站的压力。除此之外，费控技术对本地通信的电力线载波通信的工作要求较高，载波通信工作必须具有极强的可靠性、稳定性以及实时性，才能为费控技术提供有效的技术支持。第二，移动作业技术。传统的电表计量作业是在打印好工作单的基础上采用人工抄表的形式进行数据登录，其工作效率低，且不能保证准确性，而现阶段广泛应用的是移动作用支持系统，移动作业平台可实现电表抄收、电表计量以及业务办理等功能，有效降低人员的劳动力，提升了工作效率，实现了计量作业的精细化管理。

3 结束语

本文通过对用电信息采集系统的各环节以及各项关键技术的研究得出，用电信息采集系统是构建智能电网系统的必然要求，可更好地实现电力营销业务的自动化处理，做到优化资源配置，提升电力企业的工作效率。因此，继续加强用电信息采集系统的技术研究具有重要的现实意义。

参 考 文 献

[1] 王立鹏，任顺航，吕鹏鹏，尚秋峰.基于用电信息采集系统的通信技术[J].电子科技，2013，11：170-172.