一種基于光纖網絡的用電信息采集系統

張成文，門志勇，單 毅，方 超，宋 濤

（大連供電公司，遼寧 大連 116001）

一種基于光纖網絡的用電信息采集系統

張成文，門志勇，單 毅，方 超，宋 濤

（大連供電公司，遼寧 大連 116001）

介紹一種具有光纖通信模塊的智能電能表（光纖表），通過光纖網絡和采集主站組成了用電信息采集系統。該系統具有網絡速度快、實時性好、采集成功率高等優點，在大連開發區某小區試點應用，效果顯著，具有推廣價值。

光纖通信模塊；智能電能表；光纖通信網絡；用電信息采集系統

國家電網公司自2009年開始進行智能電能表推廣應用和用電信息采集系統建設。低壓用電信息采集方式主要是在低壓臺區安裝具有低壓電力線載波通信模塊的智能電能表，并安裝具有GPRS/CDMA通信模塊的集中器，集中器通過低壓電力線載波采集智能電能表用電信息，通過移動通信公司無線網絡上傳數據。由于低壓電力線載波通信易受高頻諧波干擾，致使一些臺區采集成功率不高，低壓電力線載波采集速度較慢，實時性不好，移動通信公司無線信號覆蓋范圍不夠或信號強度不夠的情況下，易造成整個臺區用電信息不能上傳到主站。

為提高采集速度和采集成功率，大連供電公司與某電氣股份有限公司聯合開發了具有光纖通信模塊的智能電能表（光纖表），并通過由光纖表與光纖網絡、采集主站組成的用電信息采集系統實現用電信息采集。該采集系統在大連開發區東部供電分公司優山美地小區試點應用。

1 系統拓撲結構

由光纖表與光纖網絡、采集主站組成的用電信息采集系統拓撲結構如圖1所示。

圖1 用電信息采集系統拓撲結構

智能電能表中的ONU光纖通信模塊通過無源分光器上聯中心OLT設備，通過OLT設備接入大連供電公司局域網，組成EPON用電信息采集網絡系統，整個網絡采用光纖通信。智能電能表與ONU光纖通信模塊之間使用UART接口通信，外部使用EPON光釬接口上聯至OLT設備，采用標準的TCP/IP的數據協議進行登錄和用電信息采集。

2 系統實現及工作原理

用電信息采集系統建設是智能電網建設的重要組成部分，現場安裝具有光通信模塊的智能電能表（光纖表），采用高性能點對多點、高穩定性、高帶寬、可管理的EPON方式實現光纖到戶的用電信息采集業務。大連供電公司電力光纖鋪設至開發區東部供電分公司優山美地小區配電變壓器，配電變壓器到電能計量箱（電能表箱）采用電力電纜夾帶光纖方式同纜敷設。電能計量箱處安裝分光器，分光器與智能電能表ONU光纖通信模塊連接。

智能電能表ONU光通信模塊設計遵循標準如下。

（1）Q/GDW 374.3—2009《電力用戶用電信息采集系統技術規范：通信單元技術規范》及編制說明。［1］

（2）Q/GDW 375.1—2009《電力用戶用電信息采集系統型式規范：專變采集終端型式規范》及編制說明。［2］

（3）Q/GDW 375.2—2009《電力用戶用電信息采集系統型式規范：集中器型式規范》及編制說明。［3］

（4）Q/GDW 375.3—2009《電力用戶用電信息采集系統型式規范：采集器型式規范》及編制說明。［4］

（5）Q/GDW 376.1—2009《電力用戶用電信息采集系統通信協議：主站與采集終端通信協議》及編制說明。［5］

（6）Q/GDW 355—2009《單相智能電能表型式規范》。［6］

（7）Q/GDW 356—2009《三相智能電能表型式規范》。［7］

（8）Q/GDW 483—2010《單相費控智能電能表（光纖）技術規范》。［8］

（9）Q/GDW 484—2010《三相費控智能電能表（光纖）技術規范》。［9］

采用EPON實現遠程通信技術分析：點到多點通信由用電信息采集系統終端數量和分布的特點決定各終端之間無需信息交互，符合EPON星型網絡結構。分光設備對環境因素不敏感。1.25G帶寬資源豐富，光纖傳輸穩定可靠。網絡擴展性好，擴展不影響整網架構。

現有遠程通信ONU模塊分為集中器ONU模塊：P100C；采集器及單相電表ONU模塊：P100A；專變采集終端III型：P100K等。大連試點地區在單相電能表中使用P100A遠程通信模塊實現EPON系統的搭建，完成對單相電能表的用電信息采集業務。

用電信息采集業務中，電能表把相關數據采用標準645協議封裝，ONU模塊需要開發嵌入645相關電能表數據協議，并使用376.1協議實現與上行網絡主站服務器交互數據，從而實現對電能表用電信息采集業務。

3 系統功能

3.1 遠程抄表功能

（1）系統可以按抄表例日抄表，并可通過接口將抄回的數據傳到電力營銷管理信息系統進行電費計算發行。

（2）系統可以進行實時抄表，根據抄回的數據判斷現場電能表是否出現故障、用戶用電是否有異常。

3.2 遠程控制功能

系統可以實現遠程控制功能。當用戶購電余額為0時，系統發出跳閘指令，實施遠程停電。當用戶重新購電后，系統發出合閘指令遠程送電，從而達到防止欠費的目的。

3.3 防竊電功能

系統具有電能表參數遠程回讀功能，如回讀參數與控制中心保存的設置參數不符，系統則報警，可以發現非法修改電能表參數進行竊電的非法行為。當現場多功能電能表出現失壓、失流、錯誤接線等故障時可自動上報到控制中心，用電檢查人員可以根據電能表上報的信息判斷用戶是否有竊電嫌疑，并可以及時到現場進行檢查。系統的這種功能可以有效地防止竊電行為。

3.4 線損分析功能

系統可以根據采集的關口考核表、配電考核表及其所帶的子表數據進行線損計算分析。

3.5 負荷管理功能

系統可以采集考核表、用戶表的電壓、電流、功率、電量等數據，應用于負荷分析管理。

（1）可以根據電流數據，繪制負荷曲線，監測用電負荷變化情況。

（2）可以根據功率數據，對超負荷用電的用戶進行控制。通過控制中心向現場智能電能表發出跳閘指令，由智能電能表輸出跳閘信號進行跳閘操作。

（3）根據電壓數據，計算電壓合格率。

4 預期經濟效益

4.1 直接經濟效益

（1）由于采用遠程抄表，可節省大量抄表員的人力費用。

（2）由于可對現場電能表運行狀況進行在線監測，可以有效防止竊電行為，減少電量的不明損失。

（3）由于可采集現場負荷數據，可以適時調整負荷，使變壓器處于經濟運行狀態，有效降低設備損耗。

4.2 間接經濟效益和社會效益

該系統從現場采集大量數據，使線損分析更加準確，可通過采取調整運行方式等有效措施大面積降低線損。由于可獲得現場負荷曲線，適時調整負荷，及時對電網進行改造，這就大大提高了電網運行的安全性和供電可靠性，從而增加了售電量。遠程抄表可以避免人工抄表差錯，及時發現電能表故障，從而提高了服務水平，提高了用戶滿意率。該系統的間接經濟效益和社會效益巨大。

5 結束語

具有光通信模塊的智能電能表（光纖表）的試點應用，在國內外尚屬首例。利用光纖表及光纖網絡組成的用電信息采集系統，從現場智能電能表到用電信息采集主站完全采用光通信，具有技術先進性。它克服了由于低壓電力線載波通信易受高頻諧波干擾導致一些臺區采集成功率不高的缺點，克服了無線信號覆蓋范圍不夠或者信號強度不夠導致整個臺區用電信息不能上傳到主站的缺點，具有網絡速度快、實時性好、采集成功率高等優點，產生的直接經濟效益顯著，同時具有良好的間接經濟效益和社會效益，極具推廣價值。

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［1］Q/GDW 374.3—2009，電力用戶用電信息采集系統技術規范：通信單元技術規范［S］.2009.

［2］Q/GDW 375.1—2009，電力用戶用電信息采集系統型式規范：專變采集終端型式規范［S］.2009.

［3］Q/GDW 375.2—2009，電力用戶用電信息采集系統型式規范：集中器型式規范［S］.2009.

［4］Q/GDW 375.3—2009，電力用戶用電信息采集系統型式規范：采集器型式規范［S］.2009.

［5］Q/GDW 376.1—2009，電力用戶用電信息采集系統通信協議：主站與采集終端通信協議［S］.2009.

［6］Q/GDW 355—2009，單相智能電能表型式規范［S］.2009.

［7］Q/GDW 356—2009，三相智能電能表型式規范［S］.2009.

［8］Q/GDW 483—2010，單相費控智能電能表（光纖）技術規范［S］.2009.

［9］Q/GDW 484—2010，三相費控智能電能表（光纖）技術規范［S］.2009.

［10］宗建華，閆華光，史樹冬，等.智能電能表［M］.北京：中國電力出版社，2010.

Electricity information collection system formed by the optical fiber meter and optical fiber Network

ZHANG Cheng?wen，MEN Zhi?yong，SHAN Yi，FANG Chao，SONG Tao
（Dalian Elecctric Power Supply Company，Dalian 116001，China）

This paper develops a kind of smart meter（opti?cal fiber meter）with optical communication module ，and forms electricity information collection system with the optical fiber net?work and main collection system.This system has many advantag?es，featuring fast transmission speed，excellent real?time feature and high success rate of acquisition，and it has been successfully applied as pilot project in a residential area of Dalian development zone.It is with extreme promotion value.

optical fiber communication module;smart me?ter;optical fiber communication network;electricity information collection system

F407.61；TN915.02

B

1009-1831（2014）05-0059-03

2014-07-02

張成文（1966），男，遼寧大連人，碩士，高級工程師，主要從事電能計量技術的研究與應用工作；門志勇（1984），男，遼寧大連人，學士，助理工程師，主要從事智能用電管理工作；單毅（1983），男，遼寧大連人，學士，助理工程師，主要從事農電綜合管理工作；方超（1984），男，遼寧大連人，碩士，工程師，主要從事用電檢查管理工作；宋濤（1975），男，遼寧大連人，學士，工程師，主要從事電能計量技術管理工作。

（

徐文紅）