唐偉寧，鞠默欣，孔凡強，張 悅，張洪明，吳尚陽，彭海洋，王宇新

(1．國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021;2．東北電力大學(xué)，吉林 吉林 132012;3．國網(wǎng)西藏電力有限公司電力科學(xué)研究院，拉薩 850000)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，用電客戶對停電恢復(fù)的效率要求越來越高。傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)停電故障搶修，供電公司無法及時得知停電信息，只能在客戶報修后，開展搶修工作［1］，存在被動等待、處理效率低、客戶投訴風(fēng)險大和安全隱患多等問題。如何能讓搶修人員在停電發(fā)生第一時間獲知停電信息，進(jìn)一步提高配網(wǎng)搶修及時性、主動性，已成為供電企業(yè)不斷探索的重點課題［2］。以下提出一種智能電能表停電信息主動上報技術(shù)，以臺區(qū)原有的集中器、電能表為基礎(chǔ)，通過對集中器及采集主站的規(guī)約進(jìn)行相應(yīng)擴展，結(jié)合本地通信模塊事件上報功能，利用增加超級電容的寬帶模塊耦合能力將停電事件上報到鄰域未停電電能表，從而實現(xiàn)臺區(qū)用戶停電事件的快速主動上報。

1 智能電表停電信息主動上報技術(shù)

停電信息上報的技術(shù)難點在于如何在停電情況下保障電能表停電事件快速、準(zhǔn)確地上報至用電信息采集主站。電能表是通過載波通信將信息傳遞給集中器，此過程中存在以下問題。一是電能表停電(電能表故障、全臺區(qū)停電):表前線路正常，載波信號傳輸無影響;二是電能表停電(表前有空氣斷路器斷開):表前線路異常，載波信號傳輸有影響;三是電能表停電(表前有線路斷開):表前線路異常，載波信號傳輸有影響;四是供電問題:目前電能表備用電池在掉電狀態(tài)僅能維持基本的輪顯和按顯功能，需在不改動電能表情況下解決通訊所需要的電源問題;五是需要設(shè)計合理的避撞機制，實現(xiàn)停電事件快速準(zhǔn)確的上報，因此，在寬帶載波［3］模塊中增加超級電容，不需對電能表進(jìn)行改動，超級電容可以實現(xiàn)在小體積下具備法拉級的電容量，解決了掉電情況下的供電問題。在停電發(fā)生第一時刻，帶有超級電容的寬帶模塊進(jìn)行放電，載波信號在開關(guān)處進(jìn)行耦合將信號傳輸?shù)郊衅髀酚赡K。路由模塊將事件傳輸?shù)郊衅?，傳輸過程見圖1。

圖1 停電信號傳輸?shù)郊衅鬟^程

在集中器收到載波上報的事件后，回復(fù)確認(rèn)幀，電表停止上報，集中器將收集到的停電事件上報到主站，采用寬帶耦合方式將停電事件上報到鄰域未停電電能表時，若未停電模塊立即轉(zhuǎn)發(fā)停電報文，會加劇信道沖突。本文設(shè)計了相應(yīng)的避撞機制，將整個停電上報過程分為信息匯集和信息上報兩個階段(見圖2)。第一階段:停電節(jié)點本地廣播停電信息，且進(jìn)行匯總操作，按照層級進(jìn)行一定隨機，減少沖突概率。第二階段，未停電節(jié)點接收到第一幀停電報文后，開始計時30 s后啟動上報中央?yún)f(xié)調(diào)器(CCO)，目的是在停電節(jié)點匯總停電信息階段，盡量少發(fā)數(shù)據(jù)，減少信息通道的占用。通過避撞機制減少集中網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生，提高停電上報的可靠性。

圖2 停電事件上報的兩個階段

2 規(guī)約擴展

原有集中器上行通信協(xié)議Q/GDW 1376．1和下行通信協(xié)議Q/GDW 1376．2，沒有對應(yīng)低壓用戶停電事件的規(guī)約，需對協(xié)議進(jìn)行擴展。

集中器上行模塊事件上報，報文擴展:在Q/GDW 1376．1協(xié)議AFN為0EH中增加ERC為56，電表節(jié)點停電上報，事件記錄的數(shù)據(jù)格式見表1。

表1 事件記錄的數(shù)據(jù)格式

集中器路由模塊事件上報報文擴展:在 Q/GDW 1376．2協(xié)議中擴充AFN為06H、Fn為05H的從節(jié)點事件上報報文，數(shù)據(jù)單元格式見表2。

表2 上報從節(jié)點事件數(shù)據(jù)單元格式

3 現(xiàn)場測試

為方便現(xiàn)場測試以及直觀地了解現(xiàn)場測試流程，將電表及斷路器做了規(guī)定(見表3)。

表3 電表及斷路器所做規(guī)定

分別對單塊電表斷電及多塊電表同時斷電進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)見表4。

表4 測試數(shù)據(jù)

通過現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)可以看出，從停電到信息上報到主站僅需30 s左右，搶修人員能夠在停電第一時間得知現(xiàn)場發(fā)生停電情況，提高了故障處理的效率，為客戶的安全可靠用電提供了可靠保障。

4 結(jié)論

本文提出一種智能電能表停電信息主動上報技術(shù)，在原寬帶載波模塊增加超級電容，利用寬帶快速抄表技術(shù)和特有的避撞機制，有效解決停電時通訊無電源以及多表停電事件上報產(chǎn)生沖突的問題，提高了事件上報的準(zhǔn)確性和及時性，為停電信息實時傳送奠定了基礎(chǔ)，助力配電網(wǎng)停電故障搶修，轉(zhuǎn)被動為主動，為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。