电力计量中的用电信息采集系统分析

方晓

摘要：近年来，随着电力智能化的发展，用户用电信息采集也不断升级，实现智能化。根据国标的定义，“电力用户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，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能”。目前针对用电信息采集的系统仍然不能满足智能化运行的要求，在云计算和云平台逐渐应用到电力系统的背景下，有必要研究基于云平台的用户用电计量采集信息流转平台。

关键词：电力计量;用电信息;采集系统

引言

随着电能在终端能源消费结构中的占比不断增加，智能电网成为世界各国的广泛共识。为实现电力流、信息流、业务流高度一体融合，必须将通信网与电力网集成，确保电力与信息的双向流动、信息实时交换，用电信息采集系统顺势而生。实时、准确、完整地采集基础数据，挖掘数据价值，对于提升电网发展和运营水平，提升电网公司服务社会、服务用户的水平，具有重要意义。目前关于用电信息采集系统的研究多集中于通信协议、报文处理等细节技术层面，关于当前国网公司在运采集系统的运行现状分析研究相对缺乏，因此本文从实际工作出发，详细介绍了用电信息采集系统基本建设架构、数据采集管理和故障运维现状，重点分析了当前存在的问题，针对性地提出优化解决方案。

1现状

电力信息采集系统也是智能电网建设的一部分，它为智能电网建设提供了基础技术支持。经过多年建设电力信息采集系统以逐步完善，采集工作的核心已由建设阶段转为运维管理阶段。目前用电信息采集系统已基本实现全覆盖、全采集、全费控建设目标，采集系统主站定时自动采集智能电能表的电压、电流、功率数据，采集失败用户，一般采用定时自动补抄数据方案，并支持人工实时招测数据，支撑新装调试、故障排查、隐患分析等需求。采集设备的运行维护水平直接影响数据采集成功率。目前采集运维主要依托采集运维闭环管理系统将采集异常和计量异常工单发送到运维人员的现场作业终端上，运维人员优先主站远程处理，如果无法消缺，再到现场进行故障排查和消缺处理。

2电力计量中的用电信息采集系统分析

2.1云平台与云技术

云平台是基于云计算和大数据技术的综合应用平台，通过变电站内终端智能电表、集中器以及各类信息信号采集仪表对数据进行整合上传，物联网云平台负责对这类数据进行收集整理，继续流转至生产库、流计算中心、中间库，通过对数据的进一步分析和计算，上传至大数据云平台，形成可视化可加工的数据。大数据云平台构架包括存储计算层、逻辑层、接入层和数据应用层。存储计算层主要包括终端采集数据的集群存储和计算，能够提供海量数据的上传下载以及非实时分布式分析处理。逻辑层主要提供分布式Mela服务，能够进行查询语句运算以及图计算离线处理。接入层主要用于计量采集信息用户中心。数据应用能够提供数据挖掘、数据分析和数据安全管理等智能应用。

2.2关键技术

结合电网现状，目前存在用电信息采集系统故障维护的工作流程及审批流程，从而建立标准化的抄表作业机制。根据电能表、通信单元、集中器、采集器、现场计量作业终端构成完整故障上报的处理方式和数据传输规约的建设与应用。采集终端、电能表、HPLC通信单元、主站系统等因素组成，利用网络技术实时连接用电采集系统，实现抄表与收费工作的系统化与一体化。数据的通讯方式包括上行数据通信、下行数据通信。主站和集中器之间产生的数据通信称为上行数据通信，主要的通信介质是电话、专线或者是无线，即在集中器端与主站端之间设置适用性强的通信设备，并使设备与主站计算机相连，具体连接在计算机的并口、串口或者USB接口处。为了实现数据采集时的高速性，可使多个接口共同工作，由主站软件对接口的实际工作情况进行合理判断。采集器和集中器之间产生的数据通信称为下行数据通信。主要的通信方式有电力线载波与485总线。基于通信方式的差异，采集模块与集中器、主站与集中器之间的具体通讯规约也呈现出多样性。集中器的具体类型可通过主站软件进行智能化判断，并且需要在正确通讯规约的前提下实现数据传送。

2.3完善采集运维水平

结合当前采集运维工作中的实际情况，系统层面和管理层面着力提升采集运维工作水平。系统层面。优化各类异常事件的生成算法，充分考虑复杂的设备现场情况等可能会对故障研判造成的干扰性因素，调试改进提升采集运维闭环管理系统对于采集异常分析和判定的准确性。系统内建立典型异常及相应远程处理方案，对于研判的典型异常工单，采集运维闭环管理系统自动进行远程处理，仅将自动远程处理无法消缺的异常工单派发给运维人员，减轻运维人员的工作量。管理层面。从企业文化、奖惩机制等方面，有效激励运维人员及时消缺的积极性;通过组织培训、系统学习、经验交流等多种方式，提升运维人员的故障研判和现场消缺能力。

2.4经验总结

对用电信息采集系统的日实时监控，通过信息数据的采集分析，及时掌握用户用电负荷情况，可以有效遏制用户窃电现象，但是因为现象发生后才能监测到问题，台区经理在日常工作中，应该加强巡视检查工作，及时了解台区线路的运行情况和重点用户用电情况，如果有异常可以提前处理。

2.5实现方案

电能表可以通过通信单元将异常事件上报至集中器的功能，HPLC表计端的STA及采集器通信单元，通过工频过零信号的变化情况，判断工频电源的故障事件。载波从通信单元将故障事件的发起节点信息通过广播的方式，传输到集中器侧的载波主节点中，载波主节点将故障事件上报给集中器。集中器接收HPLC本地网络上报的故障事件信息，并结合其交采模块的故障信息，生成相关局部表计故障现象，并将该信息上报到主站。主站针对停复电信息进行分析，发起相关的抢修工单，将工单发送至现场维护人员的计量现场作业终端上，人员可根据故障信息进行排查、更换故障设备。低压宽带载波技术提供更高通信带宽，为全双工双向通信机制。适合对通信实时性要求高、用户相对密集的区域及多业务应用场合。另外在有大量变频电气、可控硅设备使用的地方，用电谐波干扰大的环境下，也适合采用使用多路子载波调制的宽带载波通信技术。宽带芯片主要面向国内外智能电能表企业、电力公司及其他仪表和终端设备企业，提供安全、稳定的高速率宽带电力线载波芯片、终端及应用技术支持服务，主要面向电力抄表等方面应用。从而实现数据在电力線通信信道上的调制和解调以及数据传输和转发功能。

2.6系统硬件升级

考虑主站系统扩容改造，提高终端高并发接入、海量数据存储处理性能，从硬件配置层面提升采集系统的稳定性和扩展性。改善通信技术，提高速率带宽。伴随着5G技术成熟、基站建设和商用推广，数据传输能力的提高与成本降低，也为海量数据采集传输提供了可能。

结语

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]郑尧.电能计量技术手册[M].北京：中国电力出版社，2019.12-32.

[3]李珏煊.单相智能电能表故障模式及影响分析[D].华北电力大学，

2019.45-69.