采集终端与智能电表批量采集任务处理技术研究

张启君 付映宇

关键词：采集终端;智能电表;批量采集任务处理

引言

在智能电网建设中，用电信息采集系统为其提供了重要的物理基础。依托自动控制技术、精确传感技术和快速通信技术，该系统能够实现数据自动采集、线损统计分析负荷信息管理、电能质量监测等基本功能，为电网有效监测用户用电信息，及时发现异常用电情况和制定用户用电引导策略提供了重要的技术支持。

1 研究现状

电力信息采集系统也是智能电网建设的一部分，为智能电网建设提供基础技术支持。经过多年的建设，电力信息采集系统逐步完善，采集工作的核心已经从建设阶段转变为运维管理阶段。由于在施工过程中大量使用先进技术和设备，内部系统多，组成结构复杂，故障类型多样，给运行维护工作带来很大困难，因此对及时、准确的故障诊断提出了更高的要求。目前运维人员主要为设备厂家人员、供电部门日常维护人员、运维服务厂家等，这些运维人员水平参差不齐，导致运维效率低下。另外，传统的运维工作主要通过操作指导、数据访问、工作手册指导等方式进行，在很多领域都采用了依靠运维人员的工作经验推断设备故障的方法，但这些方法效率低下，难以准确、快速地发现故障，无法跟上日益增加的运行维护工作量。截至目前，智能电表和用电信息采集覆盖率已超过99%，实现了设备智能自诊断、主动上报机制等先进应用。根据长期的收集、运行和维护经验，总结收集、运行和维护现场遇到的常见故障问题及其处理方法，结合现场运行和维护使用的方便性，全面完善收集，操作和维护效率。

2 智能化电能量采集终端应用

通过对电能信息采集终端的研究，发现电能信息智能采集是电能信息采集的大趋势，而电能信息自动采集终端是智能电网的基石。智能电网的电力调度需要大量的用电数据作为智能电网进行电力调度的基础，因此，智能电网需要电能数据自动采集终端，使其快速发展。首先，电力营销部向用户售电，电能信息自动采集设备采集用户用电量。通过对采集到的数据进行处理，实现了电网端和用户端的电力调度。通过对数据的计算，分析了电网各部分的功率损耗。采用显示层、业务逻辑层和数据存储层的数据架构图。每一级都有不同的功能。各层之间通过预先设置接口进行连接，可以大大减少程序之间的耦合，增强整个程序的扩展能力，更有利于系统的管理和开发。在显示层，采用Struts框架技术，利用JSP（Java服务器页面）技术实现智能电能信息采集，并通过显示页面呈现。在业务逻辑层，利用spring框架良好的协同作用，实现电能采集系统各项目不同逻辑的协同处理。

3 智能电表批量采集任务处理技术

3.1 研究通信模块在故障自动诊断方面的应用

HPLC通信单元根据协议文件传输数据，自动管理下级节点的中继路由关系，无需人工干预。当路由中的中继节点被拆除或出现故障时，系统能立即自动找到新路由;当一个新节点添加到系统中时，它还可以立即建立一个新路由。通信装置应具有载波感应和防撞功能。电能表的载波通信单元应具有主动报告电能表断电的功能。停电后，依靠自身超级电容器电源，主动上报停电信息;开机后主动上报开机信息。集中器本地通信单元可以采集电能表的停电情况，主动上报事件并上报主站。电度表的载波通信单元应具有基于集中器接线的相位识别功能。在申请特定任务后，无论读取成功与否，模块应在不超过5分钟内回复集中器。同时，电能表载波通信单元应具有异常事件报告功能。

3.2 时钟欠压在线校时

（1） 采集终端上行链路：通过主站心跳采集主站时钟，并根据自身时钟与主站时钟的差异以及采集器时钟电池电压是否欠压判断自身时钟是否有效。如果终端时间与主站时间相同，则终端时间有效且无需计时;如果终端时间与主站时间之差大于设定阈值，则终端时钟电池电压正常，主站和终端时钟无效，需要结合家用表时钟综合判断;如果终端时间和主站时间之间的差值大于阈值，并且终端时钟蓄电池电压过低，则终端时钟无效。需要根据户表时钟进一步判断主站时钟是否有效。（2） 采集终端下行链路：集中器读取户表时钟数据，根据户表时间和主站时间综合判断主站时间是否有效，最后取有效时间对采集终端进行定时。如果终端时钟电池电压异常且家用电表时间有效，则选择家用电表时间进行计时。

3.3 远程开户

低压本地费控用户在安装或更换电能表后需要开户、领卡和购电。过去电网营业厅通常采用传统的开户方式，即用户在安装或更换电能表后，需要在营业时间到营业厅领取购电卡。但营业厅营业时间往往与客户工作时间重叠，营业厅辐射面积大，给客户取卡带来不便。另外，客户收到卡后，需要插入电表继续购电，这很容易造成客户多次往返。大量现有客户开户后未插卡进行远程购电，导致购电次数不一致，购电失败，影响客户远程购电体验。为解决批量换表、现场开户不变的问题，电网各营业厅在现有业务的基础上增加了远程开户业务。远程开户后，新安装客户可以直接远程购电，减少因购电次数不一致而影响客户远程购电的问题，提高远程购电成功率。客户可以通过远程或卡（旧卡）继续换电，不需要在营业厅换新卡，基本实现了无意义的电表更换，提高了客户对用电的满意度。远程开户流程如下：用户新安装或更换流程完成后，营销系统生成远程开户任务发送给采集系统，采集系统远程发送给用户现场电能表。开户成功后，用户将在营销系统中自动开启远程充值服务，实现用户无意义的换表。目前，远程开户任务发送到采集系统后，在前1小时内每隔15分钟进行一次验证，分发间隔为1小时后1小时。在发放开户信息之前，将验证电能表联网是否成功。如果分销成功，结果将及时反馈给营销部门。如果配电失败，用户将拨打电话测试电能表账号信息，验证并纠正配电状态，配电失败48小时后，用户将强制将结果返回营销系统。

3.4 通过物联网技术解决故障定位

许多电气故障要借助各种仪器仪表，对故障设备的电参数如电压、电流、频率等进行测量，以确定故障部位。应用最新的物联网技术，依托现有HPLC智能表，实现表后电流分级监控;依靠智能开关和表后智能微型断路器，根据各级开关跳合闸及停上电时间，实现全台区从分路开关到用户户内开关各级停电故障研判，精准定位故障位置并确定跳闸原因，为低压故障抢修效率和主动服务能力提升提供支撑。

结束语

在电网企业中，虽然现有技术能够很大程度上实现及早发现故障现象，优化故障设备的定位，缩小故障点的排查范围，提高低压集抄系统关键设备发生故障时的处理效率，节省大量的人力资源。但是由于低压台区设备数量多、类型复杂、通信协议不一致及无统一接入主站等原因，仍需完善故障诊断系统，提高管理水平，尤其是随着新一代物联网技术的融合，需提升故障排查能力和解决速度，为电网运维提供更加完备的技术保障。

参考文献

[1] 周婉华.自动抄表核算与电费异常智能诊断技术应用探讨[J].技术应用，2019，26（10）：112-113.

[2] 单来支，王庆，陈德伟.电力外业管理中智能移动终端的研究与应用[J].管理观察，2017（31）：27-28.

作者簡介：张启君 出生年月：19860421 籍贯：青海省西宁市 性别：男 民族：汉 研究方向：计算机科学与技术，电气工程

付映宇 出生年月：19940220 籍贯：湖南省邵阳市，性别：男 民族：苗 研究方向：计算机应用技术，电气工程