喬雄 謝發(fā)濤 周盼

摘 要：隨著深入推進(jìn)電力體制改革、建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)、實(shí)施大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用等國(guó)家戰(zhàn)略的推進(jìn)，計(jì)量傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向新型業(yè)務(wù)拓展，營(yíng)銷業(yè)務(wù)向社會(huì)化全業(yè)務(wù)鏈延伸?？鐚I(yè)協(xié)同持續(xù)深化，對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的支撐能力提出新的要求。面對(duì)新形勢(shì)新挑戰(zhàn)，全面總結(jié)采集系統(tǒng)建設(shè)的基本情況和主要成效，梳理系統(tǒng)建設(shè)過程中的不足，分析面臨的內(nèi)外部形勢(shì)，結(jié)合業(yè)界成熟的新技術(shù)，提出新一代電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);電力系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

引言

在智能電網(wǎng)中，用電信息采集系統(tǒng)對(duì)分析用戶用電行為以及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)具有重要意義。用電信息監(jiān)測(cè)最重要的是實(shí)現(xiàn)無間斷的用電信息采集與遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)程通信指用電信息采集系統(tǒng)中采集終端與采集主站之間的數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)階段實(shí)際在運(yùn)的用采系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信，多采用GPRS/CDMA、專用230MHz等無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，高強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)意味著采集系統(tǒng)會(huì)對(duì)下屬的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全天候的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，用電信息的高頻率上報(bào)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)積壓，從而對(duì)無線傳輸造成嚴(yán)重的通信負(fù)荷。

1用電信息采集系統(tǒng)概述

1.1用電信息采集系統(tǒng)概念

用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)客戶用電信息進(jìn)行采集、分析、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，不但能為電力營(yíng)銷中階梯定價(jià)、負(fù)荷管理、線損分析等提供有效的數(shù)據(jù)支撐，而且也能為自動(dòng)化抄表、錯(cuò)峰用電、防竊電等工作提供便利。用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用，可顯著降低用電成本，提高電力營(yíng)銷服務(wù)水平，滿足客戶的用電需求，提升客戶的用電體驗(yàn)效果。

1.2用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)基本架構(gòu)分為采集系統(tǒng)主站、通信信道、采集設(shè)備三個(gè)層面。其中采集系統(tǒng)主站的功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、存儲(chǔ)和采集業(yè)務(wù)流程管理，主要包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、主站應(yīng)用等部分;通信信道包括遠(yuǎn)程通信和本地通信兩部分，遠(yuǎn)程通信有自建的230M無線專網(wǎng)、GPRS等無線公網(wǎng)、光纖專網(wǎng)等信道，本地通信包括窄帶載波、寬帶載波、微功率無線、485總線等信道;采集設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)備、采集終端的集合，主要包括電能表、集中器、專變終端等設(shè)備。

2用電采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1信息采集主站

用電信息采集過程中，電能表作為主要的計(jì)量裝置，可以負(fù)責(zé)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信息的處理，進(jìn)行不同級(jí)別的管控，同時(shí)能夠向舒展系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。一般來說，對(duì)于用電數(shù)據(jù)采集的最前端是通過用戶終端電能表，通過內(nèi)部的簡(jiǎn)單乘法器完成電能的測(cè)量，獲取電流信息、電壓信息、功率因數(shù)等。

2.2數(shù)據(jù)采集服務(wù)

數(shù)據(jù)采集服務(wù)主要負(fù)責(zé)通訊前置、報(bào)文解析、數(shù)據(jù)入庫(kù)。在海量數(shù)據(jù)接入的情況下，高峰負(fù)荷期間，單臺(tái)采集前置需要處理的通訊報(bào)文數(shù)量可能是現(xiàn)在的幾十倍乃至上百倍，對(duì)采集前置的并發(fā)處理能力帶來巨大壓力。雖然當(dāng)前采集前置一般采用分布式架構(gòu)，但每個(gè)采集節(jié)點(diǎn)承擔(dān)了任務(wù)生成、邏輯控制以及數(shù)據(jù)入庫(kù)等多個(gè)業(yè)務(wù)，造成單個(gè)節(jié)點(diǎn)承擔(dān)的業(yè)務(wù)過于繁重，尤其是數(shù)據(jù)入庫(kù)效率更是限制了采集前置的線性擴(kuò)展能力。

2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)利用

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)組織的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，將其作為數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)的主要參考依據(jù)，既保證了系統(tǒng)面向?qū)ο箝_放平臺(tái)與對(duì)象之間的可操作性。另一方面，從20世紀(jì)80年代起，電力系統(tǒng)的信息化得到了快速發(fā)展，當(dāng)前國(guó)內(nèi)所使用的協(xié)議也有多個(gè)版本，如果設(shè)備協(xié)議存在差異，那么也需要調(diào)整相關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)。

2.4綜合應(yīng)用

該系統(tǒng)除了具有自動(dòng)化抄表功能，預(yù)付費(fèi)管理功能，用電異常情況跟蹤監(jiān)測(cè)功能，線損和變損情況計(jì)算分析功能，繳費(fèi)、停電、復(fù)電等信息發(fā)布功能外，還具有系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置及調(diào)整，系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)，報(bào)表管理，密碼權(quán)限管理，檔案、通信、路由、用電設(shè)備工況管理等功能，從而實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)信息共享和有效銜接。

3電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1構(gòu)建數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)

采集數(shù)據(jù)共享構(gòu)架通過用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器與其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、信息共享渠道，提供靜態(tài)數(shù)據(jù)共享、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息靜態(tài)數(shù)據(jù)共享：提取用電信息采集系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)、凍結(jié)電量，并按需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析推送到共享服務(wù)平臺(tái)。還可根據(jù)預(yù)設(shè)進(jìn)行靈活配置，完成各種定制需求。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享：通過在線及時(shí)獲取采集系統(tǒng)的各種上報(bào)異常事件及信息數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)為其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)信息，滿足提出的各類服務(wù)要求。特定共享：為滿足營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)等與用電信息采集系統(tǒng)之間復(fù)雜業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息交互要求，特設(shè)置特定共享專為營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)。共享服務(wù)平臺(tái)在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享的同時(shí)，必需具備在線監(jiān)控和規(guī)范管理。主要包括需求管控、配置管控、服務(wù)管控等基本管控功能?！靶枨蠊芸亍庇糜谕瓿蓪?duì)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享所需要的申請(qǐng)、審批、執(zhí)行等流程進(jìn)行規(guī)范管控?！芭渲霉芸亍敝饕獙?duì)配置共享服務(wù)平臺(tái)訪的問權(quán)限、配置平臺(tái)運(yùn)行參數(shù)、配置數(shù)據(jù)發(fā)布模型等權(quán)限進(jìn)行管控。“服務(wù)管控”用于對(duì)共享服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)用情況、交互流量、共享日志、采集數(shù)據(jù)質(zhì)量等信息進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)管控。

3.2數(shù)據(jù)分析處理

以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行用戶用電信息采集，通過數(shù)據(jù)分析明確用戶用電信息是否精確真實(shí)。若存在用戶用電信息異常數(shù)據(jù)采集現(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶進(jìn)行二次補(bǔ)采，確保用電信息采集的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。等到數(shù)據(jù)采集完畢，系統(tǒng)會(huì)按照預(yù)先設(shè)定規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行用電質(zhì)量、用電負(fù)荷等方面的分析與處理，計(jì)算在用電提供過程中存在的線損問題，進(jìn)一步提升用電服務(wù)質(zhì)量，避免用戶用電信息采集的不合理。

3.3系統(tǒng)功能規(guī)劃

（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集可以自動(dòng)獲取多種類型的電力用戶數(shù)據(jù)信息，包括用電事件、電網(wǎng)質(zhì)量、電能值等，為了保障電能質(zhì)量，需要盡量保持?jǐn)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，這也是電費(fèi)結(jié)算的主要參考依據(jù);（2）計(jì)量裝置監(jiān)測(cè)。這一部分的功能在于實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置遠(yuǎn)程信息的規(guī)劃，包括對(duì)故障信息與竊電信息的掌握，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)的產(chǎn)生;（3）供電質(zhì)量監(jiān)測(cè)。對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行定量考核，以多維度的參數(shù)作為判斷依據(jù)，包括電壓合格率、供電情況、諧波指數(shù)等;（4）統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析的目的在于對(duì)用戶的負(fù)荷用電信息進(jìn)行整合分析;（5）負(fù)荷控制與負(fù)荷分析預(yù)測(cè)。負(fù)荷控制的作用在于對(duì)用戶的負(fù)荷情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便于為供電系統(tǒng)需求側(cè)管理提供精確的負(fù)荷數(shù)據(jù)信息，根據(jù)信息的差異來得到用戶的負(fù)荷曲線，了解分時(shí)電量、最小負(fù)荷、最大負(fù)荷等關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)指標(biāo)，也能以此為基礎(chǔ)進(jìn)行更好的用電需求預(yù)測(cè)。（6）有序用電管理。有序用電管理根據(jù)當(dāng)前電力市場(chǎng)的供需關(guān)系來制定有序的用電方案。

結(jié)束語

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的全面建設(shè)，提升系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理及分析性能，實(shí)現(xiàn)采集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)智能感知，是電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。電力監(jiān)控采集系統(tǒng)憑借自身優(yōu)勢(shì)，融合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，能很好的滿足電氣企業(yè)發(fā)展和使用需求

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