大用户用电信息采集及监察管理系统构建研究

摘 要：胜利油田电网经过近四十多年的建设，形成了以220kV网络为构架，110kV网络为主网，35kV、10（6）kV网络遍布胜利各油区的供电网络，平均每年完成转供电量68.5x108kWh。借鉴国内外智能电网的构建，笔者从与互联网进行融合的角度，构建用电信息大数据平台，不仅实现了远程数据采集，而且有效地降低线路损耗，提高公司经济效益，更为建设胜利油田智能电网夯实基础。

关键词：信息采集;抄表终端;负荷管理;智能费控技术

1 引言

胜利油田电网是随着油田的开发建设而逐步建立发展起来的，集发、变、输、配电一体的大型企业自备电网，供电范围达3.2 x104km2。目前系统中大用户用电量数据来源采取人工抄表、手工录入的方式，存在漏抄、误抄、无法精确核算线损等问题;另外对用户缺乏有效的监察手段和有效的治理手段。同时大用户用电数据的统计汇总和分析主要依托各管理区通过邮件方式发送相关表格，经手动汇总对数据进行处理分析，存在工作效率低，上报不及时、数据分析不便捷等问题。因此亟需建立大用户用电信息采集系统，提升工作效率、效益和用电管理水平。

2 用电信息采集及监察管理系统构建思路

2.1 国内现状及发展趋势

随着电力市场化改革的不断深入，用户用电信息的采集方式也发生了较大变化，人工抄表收费的方法已不能适应现代化管理的要求，解决用户的抄表收费问题开始提到日程，远程集中抄表技术成为国内外研究的热点。从20世纪90年代至今， 中国的电力公司根据业务发展需要建立了针对不同类型用户的电能信息采集系统，主要包括关口电能量采集系统、电力负荷管理系统、客户电能量采集系统、低压集中抄表系统和配电自动化系统。

2.2 现行系统的“瓶颈”及目标系统需求

现管理方式及系统无法满足智能电网建设的要求，没有建立统一的电能信息采集平台，数据应用价值没有充分挖掘，现系统的通信交互机制相对落后。目前变电站出口已经建立日清日结自动采集系统，而对于自管线路下游大用户，目前大多数地方用户、二级用户、商户等目前仍采用人工抄表的方式来实现用电管理，存在工作强度大，抄表周期长、数据安全性差、线损计算不准确、电费收取困难以及潜在安全隐患等问题，因此亟需推进用电信息采集大数据平台建设。其目标系统主要包括实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、计量状态等重要信息的实时采集，及时、完整、准确地为售电系统提供基础数据;实现抄表工作全流程信息化管理，提高数据的准确性， 建立即时的线损分析功能，有针对性的采取管理与技术降损措施，降低总公司自管线路损耗，提高经济效益;建设统一坚强的智能电网，为配调一体化提供强有力的数据支撑，并实现与电力用户双向互动，提升服务能力。

3 用电信息采集及监察管理系统构建

3.1 构建技术方案

大用户用电信息采集及监察管理系统在逻辑上分为主站层、通信信道层、采集设备层三个层次，在每个层次中又可划分为若干子层和模块，各层次和模块形成统一的整体，协调完成系统完整的功能。主站层又分为采集业务应用、前置采集平台、数据管理平台三大部分。业务应用实现系统的各种采集任务管理、负荷管理、现场管理、运行管理、综合查询及基于所采集原始电能量数据的各类统计分析应用的业务逻辑。前置采集平台根据采集任务调度机制进行用户用电信息采集，负责多种通信方式采集终端的网络接入和通信报文加密和解密，完成规约解析、数据入库和转发等功能，同时，前置采集平台接收采集业务应用的参数下发、数据召测指令进行终端远程维护，并接收终端控制执行指令对带控制功能的终端或电能表执行相关控制操作。通信信道层是采集主站和采集设备的纽带，提供了各种可用的有线和无线的通信信道，为工作站和终端的信息交互提供链路基础。主要采用的通信信道有：3G/GPRS无线公网/专网、红外、局域网等。采集设备层是用电信息采集系统的信息底层，负责采集和提供整个系统的原始用电信息，该层可分为终端子层和计量设备子层，对于低压集抄部分，可能有多种形式，包括采集器+电能表、智能手持抄表终端+电能表等。采集器、智能手持抄表终端子层采集用户计量设备的信息，处理和冻结有关数据，并实现与上层主站的交互;计量设备层实现电能计量和数据输出等功能。

3.2 构建技术路线及关键技术

其路线采用现状调查、理论研究、系统开发、实施验证相结合的路线。通讯采集采用异步Socket，支持TCP、UDP通讯方式，通讯多线程优化处理技术，数据缓存技术，保证通讯的效率和稳定性。在优化方面，采用分布式、多线程、负载均衡等多种优化技术，提升系统的运行效率。通过科学的系统构架建立，各类基础信息均可由用户灵活配置，如报表内容、考核指标、异常分类与分级等。同时建立与数据中心、其他局级应用系统等相关数据库的接口，避免重复采集，提高系统拓展性和用户体验。

关键技术主要包括通信技术、分布式前置机技术、智能费控技术、秘钥认证技术、数据挖掘分析智能化技术等5项技术。通信技术是实现用电信息采集系统的基础。目前，应用于用电信息采集系统的通信技术主要有红外通讯、GPRS通信、微功率无线通信、无线公网通信、光纤通信。本系统中主要用到红外通讯技术、GPRS通讯技术、无线公网通讯技术。前置机采用分布式结构，可以根据系统的规模、业务需要进行灵活的部署。分布式前置机技术能够协调各前置机之间的分工合作，确保数据采集系统具备良好的性能和稳定性。客户用电管理模式采用智能费控技术，用户需要先交费后用电。采集系统会连续采集用户的用电情况，计算剩余电费并显示给用户，在剩余电费不多时提示用户缴费，并在剩余电费为零时执行跳闸操作。智能费控技术由主站、采集终端和智能电能表多个环节协调执行，实现方式有主站远程费控技术、采集终端费控技术和智能电能表费控技术3种。采集系统主站在和智能手持抄表终端及电能表通信的过程中，涉及到操作控制、参数变更的指令以及密钥更改等均需要通过密码机以加密的方式进行。另外主站还可根据需要下装指令到手持终端，执行现场操作。数据采集系统及配套电能表、智能手持抄表终端采用国家密码管理局颁布的SM1对称密码算法，具有较高的安全性。在安全交互中，针对本地、遠程两大类功能使用身份认证、数据保护、数据完整性校验等方式保证用户用电数据的安全传递。采集系统实现抄表自动化、抄表无人化，即实现数据抄收不受地域、时间的限制，任何时刻都可抄表，工作人员只需对数据进行监控分析即可。为实现以上目的系统，对数据进行了分类展示，具体为：以年、月、日的形式对数据维度进行抽取，并配以柱图、曲线图的形式对曲线数据进行展示，同时将数据与去年同期、上月等形成对比。从而使得系统使用人员能很直观的了解现场的用电情况，由此出发制定出相应的用电计划。

4 结束语

大用户用电信息采集及监察管理系统是一个复杂的系统工程，是在智能电网基础上，不断深入与互联网进行融合，并随着科学技术的不断发展，进而不断推动和完善的电力行业的高效管理技术成果。

参考文献

[1]陈琦，李小兵，曹敏等.电力用户用电采集系统建设的研究与探讨.陕西电力.2011，39（6）：60-62.

[2]傅士冀，夏水斌，李帆.湖北电力用户用电信息采集系统建设的思考.湖北电力.2008（S2）：3-7.

[3]何剑斌.用电信息采集系统建设中若干问题的解决对策.广东电力，2011，24（5）：100-102.

作者简介

陈钰（1978-），女，四川南充，毕业于西南石油大学，学士，胜利油田电力分公司，工程师，从事电力技术研究工作。