王敬平 馮宇 劉宏遠(yuǎn) 張宗遠(yuǎn) 王維友 田虹

（國網(wǎng)吉林省電力有限公司遼源供電公司，吉林 遼源 136200）

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和能源發(fā)展格局的變化,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電能的依賴程度日益增強,依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)積極發(fā)展智能電網(wǎng),實現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,已成為國際電力行業(yè)積極應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。

未來的智能電網(wǎng)將實現(xiàn)電網(wǎng)運行和控制的信息化、智能化,以改善能源結(jié)構(gòu)和利用效率,滿足電力應(yīng)用的各種需求,提高電力傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。臺區(qū)采集終端通過自動采集電量數(shù)據(jù)，能夠有效達(dá)到低壓抄表、配電監(jiān)測與防竊電的作用。通過終端凍結(jié)數(shù)據(jù)與用戶電量的分析，能夠充分了解臺區(qū)的線損情況，用戶用電情況。所以保障采集終端正常穩(wěn)定運行具有重要意義。但是在實際工作中，經(jīng)常會有臺區(qū)故障停電的狀況，臺區(qū)終端失去工作電源期間關(guān)口不計量，也不能為電能計量系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，如果時間較長還可能造成電池過放電導(dǎo)致電池?fù)p壞。所以此項目是針對臺區(qū)終端在停電時，通過SZSW2650 設(shè)備，單獨對臺區(qū)終端供電，從而保證臺區(qū)終端在零點及時凍結(jié)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)回傳。

二、SZSW2650 設(shè)備的技術(shù)內(nèi)涵

臺區(qū)終端在停電的情況下，完全由SZSW2650 設(shè)備提供電源時，能夠支持設(shè)備運行的時間，這樣就可以掌握SZSW2650 設(shè)備投入的時間節(jié)點，來確保零點時有足夠的時間使臺區(qū)終端凍結(jié)數(shù)據(jù)并完成回傳。

SZSW2650 設(shè)備為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一般鋰電池都有專門的充電IC 來充的，先恒壓再恒流最后涓流充電。但有些移動電源廠商為了節(jié)省成本，沒用鋰電池專門充電IC 而是直接用保護(hù)板來實現(xiàn)這個功能，雖然用保護(hù)板可以做到不過充（因為電池到4.2V 的時候保護(hù)板也會起作用把電流切斷），但對電流的壽命卻會有很大的影響，同時也不安全，因為一般鋰電池充電IC 里面不僅集成了充電保護(hù)功能還有溫度監(jiān)測，如果溫度過高會保護(hù)起來的，這樣充電的時候相對來說對電池有雙保護(hù)作用，一是充電IC 本來沖到4.2V 左右會切斷電流的，同時保護(hù)IC 也會起作用，當(dāng)然在極端情況下，萬一充電IC 壞了或保護(hù)IC壞了，那這樣的雙保護(hù)措施就很重要了。

目前移動電源采用鋰聚合物電池或鋰離子電池作為核心儲能元件。對于充電電池，規(guī)格書都有安全的充電截止電壓和安全放電截止電壓，有標(biāo)定的額定最大工作電流。移動電源的設(shè)計，首先要安全的給聚合物電池充電，因為電池成本比較高，而且為了系統(tǒng)的安全可靠工作，要有一個充電管理系統(tǒng)。當(dāng)需要給便攜式設(shè)備充電時，聚合物電池對外放電，因為便攜式設(shè)備普遍輸入電壓為5V，所以有一個升壓5V 的系統(tǒng)。有些設(shè)備可能是9V 或12V 等其他輸入電壓，X44 移動電源都可以通過修改配置參數(shù)實現(xiàn)。

三、SZSW2650 設(shè)備需要用到塑料光纖技術(shù)

塑料光纖具有以下優(yōu)點：①快速安裝。POF 能夠很容易地通過狹小的穿線管。②容易連接。POF 不用拋光也能達(dá)到很好地連接效果，也不用為了連接而采用專用的設(shè)備。③低廉成本優(yōu)勢。采用POF 做傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，其造價要比石英光纖接入系統(tǒng)低。④堅固耐用。POF 光纜比石英光纜更加柔韌耐用，彎曲半徑也小。⑤簡單、安全的連通測試。

塑料光纖作為信號傳輸載體的智能用電信息采集系統(tǒng)如圖1 所示。由圖可見，智能用電信息采集系統(tǒng)主要由主站、通信信道、采集終端和智能電能表組成，可實現(xiàn)電力用戶用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、鉀能用電設(shè)備的信息交互等功能、

四、塑料光纖通信技術(shù)應(yīng)用

針對本地區(qū)已有的低壓電力集抄臺區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)可行性試點建設(shè)，先后選取4 個臺區(qū)共612 戶居民進(jìn)行試點工程，其中A、B 臺區(qū)為單相電子式電能表臺區(qū)，僅有RS-485 接口可供數(shù)據(jù)采集通信。C、D2 個臺區(qū)為新增居民用戶臺區(qū)，配備有智能電能表，通信模塊采用深圳物聯(lián)光通公司生產(chǎn)的塑料光纖通信模塊。

對比上述方案，無論方案1 或方案2，均是利用光纖專網(wǎng)作為遠(yuǎn)程信道進(jìn)行居民用電信息的傳輸。光纖通道既可以是配電房已有的光纖線路，也可以向第三方運營商(如電信、移動、廣電)租用光纖資源。但是，方案1 和2 在實際應(yīng)用中存在一些差別，具體如下：在方案1 中，居民用電信息經(jīng)RS-485 總線匯集至電力線載波采集器或微功率無線采集器，采集器利用已有的電力線信道或微功率無線信道將數(shù)據(jù)傳輸至集中器終端，這種方式稱為半載波或半無線方式。對于這種臺區(qū)的改造，只需要將原有采集器替換成具有光通信功能的采集器，同時在原有集中器上加裝光纖路由模塊即可。該方案適用于對原有舊臺區(qū)改造的場合。

方案2 屬于全光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，方案中所有的集中器、采集器和智能電能表均使用光纖通信模塊。由于采用TCP／IP 協(xié)議進(jìn)行用電信息的傳輸，即便光纖通信模塊出現(xiàn)故障，也可以選擇其他廠家的光纖產(chǎn)品進(jìn)行直接替換，而不必像電力線載波或微功率無線集抄系統(tǒng)那樣，在進(jìn)行通信模塊替換時，需要整套更改，無法解決各廠家產(chǎn)品互聯(lián)互通的問題。

對試點臺區(qū)改造完畢后，在主站上位機“測試管理軟件”上以最高0.5s／次的采集頻率對試點臺區(qū)所有電能表進(jìn)行10 萬次不間斷的通信測試，結(jié)果如圖3 所示，成功比率為100%。如此高的采集頻次及通信成功率是低壓電力線載波、RS-485 總線和微功率無線技術(shù)所不能比擬的.而后，對試點臺區(qū)2015 年4 月隨機5 個工作日的運行結(jié)果與2014 年同期進(jìn)行了對比分析。通過以上數(shù)據(jù)對比可知，全光纖網(wǎng)絡(luò)集抄方案不僅可以有效提高居民用電信息的采集成功率，幾乎每次都達(dá)到了100%，在采集時效性。上較窄帶載波方案更是體現(xiàn)了質(zhì)的飛升，將整個臺區(qū)的平均輪抄耗時控制在了秒級。憑借全光纖網(wǎng)絡(luò)集抄方案高速、穩(wěn)固的工作效率，可助力供電營銷方對用電區(qū)域、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面的市場分析，為電力計量遠(yuǎn)程費控功能的實現(xiàn)提供堅強的網(wǎng)絡(luò)保證。

五、SZSW2650 設(shè)備的應(yīng)用效果

本設(shè)備涉及一種具有充電功能的應(yīng)急電源，包括控制電路、充電電路、直流電路、電池以及輸出充電兼用口，控制電路包括相互電連接的按鍵和控制芯片，控制芯片在按鍵的控制下在輸出、充電、休眠三種狀態(tài)中順序循環(huán)切換，處于輸出狀態(tài)時控制芯片發(fā)送控制脈沖，處于充電狀態(tài)時控制芯片發(fā)送充電信號，處于休眠狀態(tài)時應(yīng)急電源進(jìn)入休眠狀態(tài)；控制脈沖的占空比根據(jù)直流電路反饋的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整；充電電路在收到充電信號時接收輸出充電兼用口輸入的電能，并通過直流電路為電池充電；直流電路在輸出狀態(tài)下根據(jù)控制脈沖的占空比控制通斷時間，通過輸出充電兼用口輸出應(yīng)急電能，并向控制電路反饋輸出電壓。SZSW2650 設(shè)備電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、成本較低。

為了積極響應(yīng)節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略部署，實現(xiàn)電能服務(wù)“集約化發(fā)展、精細(xì)化管理”，實現(xiàn)電力用戶的節(jié)能服務(wù)信息化，各用電單位都在想方設(shè)法推出各自的方法。對分散的用電客戶和二級計量能耗控制的客戶包括大型建筑公共行業(yè)、制鋼行業(yè)、水泥行業(yè)等用電大戶迫切需要自身的能耗消耗和能耗管理，市場應(yīng)用前景很大。智能售用電管理系統(tǒng)可以滿足不同客戶的需求，智能售用電系統(tǒng)通過通信技術(shù)整合、主站系統(tǒng)優(yōu)化等手段，開放用電信息，為用戶不同部門提供完善的用電數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程充值、本地充值和移動充值等技術(shù)相輔相成，可滿足客戶不同的繳費收費的管理需求。智能售用電管理系統(tǒng)在豐富充值繳費功能的增值服務(wù)外，系統(tǒng)的主要功能還體現(xiàn)在：

（一）數(shù)據(jù)采集

根據(jù)不同用電用戶對采集數(shù)據(jù)的要求，系統(tǒng)可編制不同的自動采集任務(wù)，并管理各種采集任務(wù)的執(zhí)行，檢查執(zhí)行情況。采集的主要數(shù)據(jù)項有電能量數(shù)據(jù)、交采數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)、事件記錄等。

（二）數(shù)據(jù)管理

應(yīng)用服務(wù)器會定時對采集數(shù)據(jù)的完整性、正確性進(jìn)行檢查和分析，對于異常數(shù)據(jù)不自動修復(fù)，保證原始數(shù)據(jù)采集的可追溯性、唯一性和真實性，但限制其發(fā)布。

（三）控制

功率定值控制、電量定值控制、費率定值控制、遙控通斷電和保電。

（四）綜合應(yīng)用

自動抄表管理、有序用電管理、用電情況統(tǒng)計分析、異常用電數(shù)據(jù)分析、線損數(shù)據(jù)分析、用電趨勢和負(fù)荷預(yù)測等。

六、結(jié)語

試點臺區(qū)的建設(shè)結(jié)果表明，SZSW2650 設(shè)備技術(shù)可以有效解決智能用電信息采集系統(tǒng)中采集成功率低、采集時效性差等問題，具有組網(wǎng)速度快、集抄效率高等優(yōu)點。在實際工程實施過程中，SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案的一些劣勢也有所顯現(xiàn)，尤其對于一些表計集中安裝的臺區(qū)，SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案使用的集中器數(shù)量要多于普通的電力線載波集中器或微功率無線集中器，究其原因主要是POF 收發(fā)設(shè)備的光信號傳輸距離有限(可達(dá)250m 左右)，需要增加光信號中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置來形成穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。因此SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案的設(shè)備購置費用要高于電力線載波集抄方案或微功率無線集抄方案；另外，從工程實施安裝調(diào)試費用以及運行維護(hù)費用方面比較，SZSW2650設(shè)備技術(shù)方案并沒有明顯的優(yōu)勢。然而，對于分散臺區(qū)內(nèi)部分未抄讀成功或抄讀不穩(wěn)定的表計，可以采用SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案作為有益補充，從而達(dá)到很好的采集效果。由以上分析可知，在以下場合推薦使用SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案：①通信實時性要求較高的場合(需要遠(yuǎn)程控制以及預(yù)付費相關(guān)功能操作)；②其他設(shè)備技術(shù)方案抄讀不穩(wěn)定、運行效果不佳的場合；③臺區(qū)現(xiàn)場負(fù)荷變化明顯，噪聲干擾大等場合；④各種表計所屬檔案信息記錄不明晰的場合。