電力大客戶用電信息采集系統的應用

摘要：簡述了杭州供電公司電力大客戶用電信息采集系統的發展過程，著重介紹當前用電信息采集系統的系統組成和技術特點，分析該系統應用發展產生的經濟和社會效益。

關鍵詞：用電信息采集系統；功能；效益

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）26-0110-03

一、用電信息采集系統的發展歷程

用電信息采集系統是對用電信息進行采集、處理和實時監控的系統，實現用電信息的自動采集、計量異常和電能質量監測、用電分析和管理，具備電網信息發布、分布式能源的監控、智能用電設備的信息交互等功能。

杭州供電公司電力大客戶用電信息采集系統歷經了多個階段，在20世紀90年代即開始研究和應用基于230M無線專網的負荷管理系統，隨著杭州經濟的快速發展，系統的規模建設和業務應用的拓展受到成本與通信技術的制約，原有的電力負荷管理系統已不能滿足有序用電、客戶服務、節電節能、用電營銷現代化、集約化管理的需求；2002年公司著手試點基于GPRS/CDMA/SMS的現場管理系統建設，試點項目大膽采用新的移動通信技術，充分利用其組網方便、通訊質量可靠、產品單價較低、通信網絡無需維護等優點，該應用得到快速應用，至2007年公司現場管理系統專變終端達8000余臺，并通過了省公司組織的科技成果鑒定，同年獲得省公司科技成果三等獎；2009年為認真貫徹落實國家電網公司“三集五大”的工作部署，加快堅強智能電網和“一強三優”現代公司建設，深化營銷發展方式轉變，根據國家電網公司《關于加快用電信息采集系統建設的意見》，按照五年實現“全面覆蓋電力用戶、全面采集用電信息、全面預付費管理”的要求，依照國家電網公司《用電信息采集系統系列標準》，浙江公司組織開發建設用電信息采集系統，2010年杭州供電公司用電信息采集系統正式上線，到2013年12月已安裝專變終端13182臺，接入用戶開關跳閘回路的終端3186臺，監視負荷1385萬千瓦，可控負荷482萬千瓦。市區安裝覆蓋率98.75%，負荷數據完整率98.96%，抄表結算應用率88.15 %。

經過多年的探索和應用，公司在電力大客戶用電信息采集系統領域已積累了一定的經驗，現對系統進行簡明探討。

二、系統組成

如圖1所示，系統是一個通過智能終端對現場信息進行采集、監視，再通過通信網絡傳輸給主站系統，主站系統進行分析、處理這樣一個過程。系統的組成包括了以下幾個部分：

1.通信服務部分

負責偵聽終端與前置機的通信報文，提供報文轉發及緩存功能的網關系統；負責通信調度和流量監控等業務的通信前置機系統；負責對報文進行封裝、解析的業務處理器。

2.業務功能應用

包括：基本應用；運行管理；高級應用；有序用電；統計查詢；系統管理。

3.接口

與營銷系統單點登錄接口；終端自動裝接接口；終端故障、異常告警處理流程接口。

4.后臺服務

提供任務、參數下發的后臺服務應用。

三、技術特點

1.性能優異

用電信息采集系統由智能終端、通信網絡、通信服務、業務應用、數據庫、接口、計算服務、后臺服務等多個環節組成，任何一個環節都可能影響系統的性能，因此，在考慮系統整體性能的時候，是用300萬終端的規模來要求系統組成的每個環節。

（1）通信服務：通信服務和數據庫的效率一直是本系統性能的基準線，因此通信服務的效率至關重要。首先，系統通過從底層結構上進行優化設計，將傳統復雜的通信機系統簡化為由通信網關、通信前置機、業務處理器組成的協作型互動式通信服務系統，這一設計實現了通信服務的高度模塊化，各司其職，大大提高了各個模塊的工作效率，理順了各個模塊間的分工界面，同時也提高了模塊間的協作能力，進而大幅度提高了通信服務的效率。其次，通信調度的批量策略上，為了降低資源消耗，減少與業務處理器的交易次數，系統采用了一個基于報文數量和時間戳的二維模型實現對通信的調度策略，當報文數量達到預設值或是時間到時就將報文發送給業務處理器。再次，采用了基于可分組報文的業務處理器負載均衡策略。對于一些管理著大量終端設備的通信系統來說，往往僅憑一臺業務處理器難以處理所有的通信報文，因此，需要多個業務處理器來分擔這些工作，并在這些業務處理設備的前端配置報文分發器來均衡多個業務處理器的負載，同時又希望同一組的報文由同一個業務處理器來處理，從而減少某些資源在不同業務處理器之間的競爭，并獲得較高的總體性能。也就是通常所說的希望同一個地市的報文并行時由同一個業務處理器來完成。

（2）業務應用：對一般系統而言，業務應用的效率主要是程序代碼的質量來保障，除了這個因素以外，由于本系統數據量龐大，工作人員工作時需要檢索大量的數據進行分析，如需要對某條線路三個月的負荷數據進行查詢，這樣的量大約就會有幾萬條。這樣，就需要根據業務進行分類，分散資源，使業務應用取得最佳的綜合效率。由此，采用web服務器的并發數限制方法解決這一問題，并收到很好的效果。

（3）數據庫：首先，系統采用了面向對象的短表設計方法和面向業務的長表設計方法相結合的模式既減少了系統的存儲量，提高了數據訪問的性能，又保持了系統的可擴展性。其次，采用了業務處理器基于MERGE的臨時表批量寫入方法，這一設計方法的應用大幅度提高了數據寫入的性能，減少了數據庫IO的消耗，為數據查詢提供了更多可供支配的開銷資源，而且還解決了上報數據重復的問題。再次，實現基于Oracle RAC的集群，再根據業務的不同情況，針對性地制定表的分區策略，大大提高系統的效率。另外，將核心業務表主鍵定義為業務編碼，取消與業務無關的內碼ID，大幅度提高了數據庫的檢索效率。

2.穩定可靠

依據系統的組成方案構建多層次、針對性的負載均衡、熱備策略，如圖2所示：

通信網關的可靠性由負載均衡器來實現，通信前置機通過守護進程的監視實現HA備份，業務處理器通過前置機的調度策略來實現其負載均衡，數據庫通過Oracle RAC實現數據庫集群，應用服務器通過負載均衡器實現均衡地提供給用戶使用。

3.智能化

（1）基于計劃的用電信息采集終端自動調試系統。終端自動調試系統是指依據預設計劃通過主站軟件自動完成終端安裝后的通訊測試和參數、任務的下發，在無需主站人員配合的情況下完成終端調試過程。

（2）主站智能分析專家系統。主站智能分析專家系統是指根據系統采集的用電數據，按照智能分析算法進行分析。這一系統解決了終端上送告警誤報率高的問題，可以較為準確地定位用電異常、竊電嫌疑等事件。重點實現電壓斷相、電壓缺相、電流缺相、功率異常、電表停走、CT二次側短路可信度分析、抄表數據異常、用戶日電量突變、電壓超上限等。

（3）用戶側的抗災搶險快速定位系統，受浙江沿海地勢影響，臺風等自然災害較多，用電信息采集系統能通過智能終端上送的停電告警以及數據上送情況分析快速定位、快速反應，有利于災中反應，災后恢復。

（4）智能互動測試模擬終端系統。為確保系統穩定運行，滿足幾十萬級別的終端接入要求，開發了智能互動測試模擬終端系統，并對其進行了大量的技術改造，使其能模擬終端的多種狀態，其測試過程和結果對上線評估起到了重要的作用，徹底解決了過去一直缺乏對通信服務進行仿真壓力測試有效手段的難題。

（5）基于多維數據模型的自動批量采集任務設置，任何一種終端的采集任務均可以在終端型號、用戶特性（是否控制）、任務模版組成的多維空間找到對應的坐標，基于這個多維數據模型系統能自動智能配對每個終端的采集任務，并根據要求自動下發給終端，達到批量下發、規模化管理的目的，整個設置投運全過程可視、可控。

4.互動化

（1）經濟用電咨詢指導。用電信息采集系統的日趨成熟，為用戶經濟用電咨詢服務提供了有力的技術手段，利用其數據采集及實時監控等功能，為系統提供了及時、準確、完整的用電數據。通過對這些用電數據的加工、分析、挖掘來優化用戶的用電方式，提高其用電效率，保護其用電設備，從而實現“用戶省錢、供電企業省心”。

（2）用戶信息彩信服務。移動通信技術的發展為用戶服務提供更為有效的手段，以往普通短信無法發送用戶的實時負荷曲線、功率因數曲線，而彩信恰好解決了這一問題。通過彩信為用戶提供溫馨提示、負荷曲線、電量曲線、抄表示度、最大需量、用電異常等情況。

四、經濟和社會效益

從管理效益來分析：一是通過準時、全面抄錄電能量，可以及時發現偷漏電情況，能有效降低管理線損。二是系統采集數據直接進入營銷業務應用系統，為電力客戶的用電分析提供數據支撐。三是消除人工抄表的管理差錯和人為差錯，為客戶優質服務和電價調整創造和諧的供用電氛圍。四是采集系統建設將實現抄表、核算、收費的全過程封閉管理，加快營銷管理變革步伐。五是豐富用電檢查、稽查技術手段，實現10kV線路、臺區的線損實時分析，提高線損管理現代化水平。六是實現費控功能，增加企業現金流，防范欠費風險。七是以系統數據和分析的一致性，業務流轉和觸發的連動性，促進各職能、專業的橫向聯系，加強協同，有效提高規模效益，降低運營成本。八是促進公司管理向信息化方向發展，使生產經營管理可控、能控、在控，加快管理現代化進程。

從經濟效益角度分析：用電信息采集系統全面建成后，通過減少抄表人員和現場維護人員，降低車輛、物資等運營成本，降低10kV公用線線損率，提高計量裝置靈敏度，增加售電量，減少人為差錯，采用分次結算或預付費，減少財務費用等多種手段，經過財務分析，在2年多收回全部成本。總體而言，本項目具有極強的經濟效益性。

從社會效益來分析：建設用電信息采集系統，可以為電力用戶提供經濟用電咨詢指導和能效管理提供技術支撐；可以為“資源節約型、環境友好型”社會建設和節能減排工作提供用電基礎數據、為建設堅強智能電網提供數據支撐；可以為促進經濟社會發展、保障社會穩定提供有力技術保障；可以為政府出臺階梯電價及后續電價等政策提供超前先進的技術支撐；可以為落實政府主導的電力需求側管理和有序用電提供必要的手段。

五、結束語

杭州供電公司大客戶用電信息采集系統上線和全面推廣完成是杭州供電公司遠方數據采集領域的重大突破，是電力行業特大型集中式用電信息采集系統建設的破冰之旅。系統除了在傳統業務領域繼續發揮作用外，在電費風險防范、計量裝置在線監視、用戶經濟用電咨詢指導、能效管理等方面將發揮新的和更為重要的作用。

動態有序用電功能的應用降低了負荷調控的難度，提高了負荷控制快速反應能力，可精確執行調度限電負荷數遙控限電，真正實現“限得下，不多限，用得上”，避免了大規模拉閘限電，最大限度地減少用戶和電力企業由于拉限電帶來的經濟損失。

主站智能分析專家庫的應用可及時發現用電設備超載、用電現場異常、計量裝置故障和竊電嫌疑等事件，并實現閉環流程管理。

創造性地提出終端自動裝接技術，如表計一樣安裝、管理、跟蹤終端，自動完成調試和設置工作，整個裝接過程變成接線、關門、等待短信通知、離開現場這么簡單。

大客戶遠程抄表分次結算應用，電費結算、收取適當提前，實行每月多次抄表多次結算或劃撥，有效防范電費回收風險，加快電費資金回籠，增加利息收入。

企業用電狀況跟蹤分析可以為用戶提供無功過補償、欠補償、過流、三相不平衡等告警提示，減少損失；同時能實時監控超容量用電等問題，減少供電企業基本電費損失。

參考文獻：

[1]涂瑩，江櫻.大規模電能信息采集與管理系統建設中的技術管理探討[J].電力信息化，2008，（S1）.

[2]王海燕，李曉輝，湯佩林.用電信息采集系統的建設與應用[J].電力信化，2012，（9）.

（責任編輯：王祝萍）