邱萬明（國網(wǎng)眉山供電公司，四川 眉山 612000）

電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)研究

邱萬明
（國網(wǎng)眉山供電公司，四川 眉山 612000）

摘 要：電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)是基于電能信息采集領(lǐng)域的最新技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合了電力營銷業(yè)務(wù)、智能電網(wǎng)以及線損管理等用電需求所推出的新一代電能信息自動(dòng)化采集的解決方案。它不僅實(shí)現(xiàn)了電能信息的一體化監(jiān)測(cè)與采集功能，而且為電力營銷業(yè)務(wù)的有效開展與應(yīng)用，以及強(qiáng)化智能電網(wǎng)的建設(shè)，提供了雙向互動(dòng)的重要技術(shù)保障。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的概念、組結(jié)構(gòu)出發(fā)，并著重就電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)在電力營銷管理及用戶服務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了研究與探討。

關(guān)鍵詞：電能；采集及自動(dòng)化系統(tǒng)；應(yīng)用

一﹑電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的概念及發(fā)展

1 電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)概念

電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)（energy data acquire system），是結(jié)合了電子技術(shù)﹑通信技術(shù)﹑計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能電表等多種高新技術(shù)于一體，以實(shí)現(xiàn)電力用戶用電信息的自動(dòng)化采集﹑監(jiān)控與處理的一種現(xiàn)代化系統(tǒng)。它作為國家電網(wǎng)公司“SG186”營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重要組成部分，既可以通過中間庫﹑Web Service等方式，為電力營銷業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持與用電控制管理，也可以獨(dú)立運(yùn)行，完成采集點(diǎn)設(shè)置﹑遠(yuǎn)程抄表﹑電費(fèi)管理﹑電能損耗分析﹑異常用電管理等多種功能。

2 電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)在我國的應(yīng)用與發(fā)展

在2009年，國家電網(wǎng)公司正式提出了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，并對(duì)電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行了全面的部署。其中，2011～2015年是電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的全面建設(shè)階段，要求通過加強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)，以及不斷完善系統(tǒng)功能，以基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“全覆蓋﹑全采集與全費(fèi)控”。近年來，通過電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)在電力營銷及用戶服務(wù)等多種業(yè)務(wù)中的有效應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)在抄表﹑核算﹑收費(fèi)等營銷模式上的優(yōu)化與改革，而且徹底改變了傳統(tǒng)的負(fù)荷控制管理理念與方法，大幅度提升了電力企業(yè)自身的精益化管理水平以及對(duì)外服務(wù)水平，確保了電能信息管理的標(biāo)準(zhǔn)化﹑專業(yè)化與規(guī)范化。

二﹑電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與建設(shè)目標(biāo)

1 電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)主要是由主站﹑智能電表﹑采集終端﹑信道等多個(gè)部分所組成。根據(jù)物理結(jié)構(gòu)劃分，系統(tǒng)主要可劃分為主站層﹑數(shù)據(jù)采集層以及采集點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備層這三個(gè)層次，如圖1所示。

（1）主站層

電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的主站層，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理中心。它主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集﹑傳輸﹑處理﹑應(yīng)用﹑轉(zhuǎn)發(fā)等多種功能，并需要維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與使用安全。主站層又主要可分為業(yè)務(wù)應(yīng)用功能﹑前置采集功能及數(shù)據(jù)庫管理功能這三大部分。

其中，業(yè)務(wù)應(yīng)用功能主要包括了對(duì)系統(tǒng)各種基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)；前置采集功能，則主要負(fù)責(zé)與采集終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集﹑通信與指令的傳達(dá)；數(shù)據(jù)庫管理功能則主要負(fù)責(zé)對(duì)各類數(shù)據(jù)的處理﹑存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層是指各種電能信息的采集終端，它主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集﹑管理﹑傳輸以及執(zhí)行，并轉(zhuǎn)發(fā)主站層下發(fā)的控制命令。根據(jù)不同的應(yīng)用場所，數(shù)據(jù)采集層又可分為廠站采集終端﹑專用變壓器采集終端﹑公用變壓器采集終端﹑低壓集中抄表終端等幾種類型。數(shù)據(jù)采集層與主站層之間的數(shù)據(jù)傳輸由各種通信信道負(fù)責(zé)，目前常用的有光纖專網(wǎng)﹑230MHz無線專網(wǎng)﹑GPRS/CDMA無線公網(wǎng)等。

（3）采集點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備層

采集點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備層是指電能信息的具體采集源與監(jiān)控對(duì)象，主要包括了智能電表﹑配電開關(guān)﹑動(dòng)作保護(hù)器﹑無功保護(hù)裝置以及其它現(xiàn)場智能設(shè)備等。這些采集點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備，多采用了集成化電子電路設(shè)備，并附帶有良好的遠(yuǎn)程通信功能，可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行電能的有效采集﹑計(jì)量與控制。

2 電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

為了保證電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)在電力安全生產(chǎn)﹑經(jīng)營管理﹑優(yōu)質(zhì)服務(wù)以及用電規(guī)劃等各項(xiàng)業(yè)務(wù)中得以有效的應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)提出了“全覆蓋﹑全采集和全費(fèi)控”的建設(shè)目標(biāo)。

圖1 電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表的業(yè)務(wù)流程圖

其中，全覆蓋是指電力用戶的全面覆蓋，用于我國電力用戶存在著面廣﹑量大的特點(diǎn)，且用電環(huán)境﹑用電終端類型以及信道方式都各有不同，這就需要建設(shè)統(tǒng)一化的電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)，并根據(jù)集約﹑規(guī)范的原則，盡量在一個(gè)系統(tǒng)上就實(shí)現(xiàn)電力用戶的全面覆蓋；全采集和全費(fèi)控，則是指用電信息的全面采集和電費(fèi)的全面控制，由于各電力企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)﹑經(jīng)營﹑管理﹑服務(wù)等方面的業(yè)務(wù)需求的不同，用電采集信息就會(huì)有所區(qū)別，電費(fèi)管理與控制的難度也較大，這就需要利用電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控技術(shù)﹑網(wǎng)絡(luò)技術(shù)﹑智能技術(shù)作為技術(shù)支撐，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類用電信息的全面采集以及電費(fèi)的全面控制。

三﹑電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的具體功能與應(yīng)用

1 在遠(yuǎn)程抄表中業(yè)務(wù)的應(yīng)用

（1）業(yè)務(wù)描述

隨著近年來智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，以及電能表安裝數(shù)量的逐步增多，如仍采用人工抄表的方式，不僅會(huì)存在抄表質(zhì)量差﹑效率低等多種問題，而且可能對(duì)電力企業(yè)的正常電費(fèi)結(jié)算造成較大的影響。而利用電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通道技術(shù)﹑終端設(shè)備等技術(shù)，則能實(shí)現(xiàn)抄表的自動(dòng)化與遠(yuǎn)程化，在提高抄表工作效率的同時(shí)，也能極大縮短抄表的周期，保證抄表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過遠(yuǎn)程抄表對(duì)于違章竊電管理﹑節(jié)約用電管理﹑電能損耗分析等電力營銷管理工作的開展，也是非常有利的。

（2）具體業(yè)務(wù)流程

遠(yuǎn)程抄表業(yè)務(wù)作為電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的主要營銷業(yè)務(wù)之一，它是以采集終端﹑網(wǎng)絡(luò)信道﹑智能電表﹑主站等作為技術(shù)支撐， 以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能和電能數(shù)據(jù)分析等功能的應(yīng)用。其具體業(yè)務(wù)流程，如圖2所示。

首先，由主站層的操作人員制定的抄表任務(wù)與規(guī)則，主要是根據(jù)具體線路﹑集中器﹑分局等的分布情況來制定遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表的任務(wù)；其次，主站通過GPRS/CDMA接口實(shí)時(shí)接收采集終端的上報(bào)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)中的電量﹑電流﹑戶號(hào)等信息存入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中；最后，采集終端則根據(jù)采集數(shù)據(jù)的要求轉(zhuǎn)發(fā)抄表指令給電能表，并同時(shí)接收與處理電能表的響應(yīng)數(shù)據(jù)。

2 在電費(fèi)管理中的應(yīng)用

（1）業(yè)務(wù)描述

電費(fèi)管理是發(fā)電﹑供電及用電整個(gè)生產(chǎn)體系中非常重要的一個(gè)組成部分，如果電力企業(yè)不能及時(shí)﹑足額的收取電費(fèi)，不僅將導(dǎo)致電力企業(yè)流動(dòng)資金運(yùn)轉(zhuǎn)的緩慢或停滯，甚至?xí)绊懙桨l(fā)電﹑供電的正常與安全。隨著近年來供配電網(wǎng)絡(luò)的不斷延伸，電費(fèi)管理的難度與成本也正日益增加，電費(fèi)管理已成為了一項(xiàng)非常復(fù)雜而艱巨的工作。因此，電力企業(yè)除應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格履行供電合同與執(zhí)行違約金制度以外，還應(yīng)當(dāng)不斷加大科技投入，通過裝設(shè)電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)電費(fèi)管理與控制的科學(xué)化與合理化。

（2）業(yè)務(wù)流程

電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的電費(fèi)管理功能，是由主站﹑智能終端﹑智能電能表等多個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一協(xié)調(diào)與執(zhí)行的，并可具體分為主站電費(fèi)管理﹑采集終端電費(fèi)管理以及電能表電費(fèi)管理這三種業(yè)務(wù)形式。以主站電費(fèi)管理為例，其具體業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

主站層實(shí)施電費(fèi)管理，主要是依據(jù)用戶的繳費(fèi)信息﹑用戶電能表信息等數(shù)據(jù)，以科學(xué)計(jì)算剩余的電費(fèi)。當(dāng)剩余電費(fèi)接近報(bào)警限值時(shí)，即通過系統(tǒng)主站向用戶發(fā)送催費(fèi)信息，以通知用戶及時(shí)進(jìn)行費(fèi)用的繳納；當(dāng)剩余電費(fèi)低于報(bào)警限值時(shí)，則主站下達(dá)遠(yuǎn)程跳閘命令對(duì)供電進(jìn)行切斷，當(dāng)繳費(fèi)成功以后則下達(dá)合閘命令以繼續(xù)供電。通過這種電費(fèi)管理方式，不僅能更加有效﹑及時(shí)的對(duì)電費(fèi)進(jìn)行回收，而且對(duì)于電費(fèi)管理中的價(jià)格變動(dòng)﹑優(yōu)惠價(jià)格以及階梯計(jì)價(jià)等復(fù)雜的費(fèi)用控制中，都有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖3 系統(tǒng)主站電費(fèi)管理流程圖

3 在電能損耗分析中的應(yīng)用

（1）業(yè)務(wù)描述

電能損耗主要包括了線路損耗﹑變壓器損耗﹑電容器損耗等，它將給電力企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失。通常而言，在供電過程中所發(fā)生的電能損耗是較難以發(fā)現(xiàn)的，而且追補(bǔ)也非常困難，這對(duì)于電力企業(yè)的自身發(fā)展以及供電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都是極為不利的。因此，電力企業(yè)有必要通過加強(qiáng)對(duì)電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)施，從而為電能損耗的分析與管理提供科學(xué)﹑可靠的技術(shù)手段，以滿足電力企業(yè)增收與減損的需要。

（2）具體業(yè)務(wù)流程

電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的電能損耗分析功能，主要包括了計(jì)算模型維護(hù)﹑運(yùn)行數(shù)據(jù)提取﹑計(jì)算時(shí)間確定﹑計(jì)算方法設(shè)定﹑電能損耗分析﹑報(bào)表匯總﹑形成降損方案等具體流程。利用這些匯總的數(shù)據(jù)與所形成的降損方案，不僅有助于電力企業(yè)進(jìn)一步改善供電質(zhì)量，而且對(duì)于降低電能損耗以及實(shí)現(xiàn)收費(fèi)決策的優(yōu)化，都提供了科學(xué)﹑可靠的技術(shù)支持。

4 在異常用電分析中的應(yīng)用

竊電問題是我國用電管理中一個(gè)普遍存在的問題，而通過電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)，則能對(duì)用戶的用電異常狀況（電量突變﹑電量長期為零﹑電量長期過低等）進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，以有效控制與避免竊電行為的發(fā)生。在實(shí)際應(yīng)用中，電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)一方面能對(duì)供電進(jìn)行自動(dòng)終止，另一方面還能準(zhǔn)確定位出異常點(diǎn)，從而為人工排查﹑及時(shí)封堵﹑及時(shí)預(yù)防提供科學(xué)的依據(jù)，以有效提升整個(gè)電網(wǎng)的防竊電能力，以及電力企業(yè)的營銷效益。

結(jié)語

本文從電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)的組成與架構(gòu)出發(fā)，并著重就電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)在電力營銷業(yè)務(wù)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了研究與探討。隨著我國智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，電能采集及自動(dòng)化系統(tǒng)作為電力營銷智能化的重要技術(shù)手段，在未來必然將有著更為廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景，并將帶動(dòng)電力企業(yè)管理水平與服務(wù)水平的進(jìn)一步提升。

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中圖分類號(hào)：TM76

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A