電能采集及自動化系統研究

邱萬明（國網眉山供電公司，四川 眉山 612000）

電能采集及自動化系統研究

邱萬明
（國網眉山供電公司，四川 眉山 612000）

摘 要：電能采集及自動化系統是基于電能信息采集領域的最新技術規范，并結合了電力營銷業務、智能電網以及線損管理等用電需求所推出的新一代電能信息自動化采集的解決方案。它不僅實現了電能信息的一體化監測與采集功能，而且為電力營銷業務的有效開展與應用，以及強化智能電網的建設，提供了雙向互動的重要技術保障。本文結合實際工作經驗，從電能采集及自動化系統的概念、組結構出發，并著重就電能采集及自動化系統在電力營銷管理及用戶服務等各項業務中的具體應用進行了研究與探討。

關鍵詞：電能；采集及自動化系統；應用

一﹑電能采集及自動化系統的概念及發展

1 電能采集及自動化系統概念

電能采集及自動化系統（energy data acquire system），是結合了電子技術﹑通信技術﹑計算機技術以及智能電表等多種高新技術于一體，以實現電力用戶用電信息的自動化采集﹑監控與處理的一種現代化系統。它作為國家電網公司“SG186”營銷業務系統的重要組成部分，既可以通過中間庫﹑Web Service等方式，為電力營銷業務提供基礎數據支持與用電控制管理，也可以獨立運行，完成采集點設置﹑遠程抄表﹑電費管理﹑電能損耗分析﹑異常用電管理等多種功能。

2 電能采集及自動化系統在我國的應用與發展

在2009年，國家電網公司正式提出了建設堅強智能電網的發展戰略，并對電能采集及自動化系統的建設進行了全面的部署。其中，2011～2015年是電能采集及自動化系統的全面建設階段，要求通過加強系統建設，以及不斷完善系統功能，以基本實現系統的“全覆蓋﹑全采集與全費控”。近年來，通過電能采集及自動化系統在電力營銷及用戶服務等多種業務中的有效應用，不僅實現了電力企業在抄表﹑核算﹑收費等營銷模式上的優化與改革，而且徹底改變了傳統的負荷控制管理理念與方法，大幅度提升了電力企業自身的精益化管理水平以及對外服務水平，確保了電能信息管理的標準化﹑專業化與規范化。

二﹑電能采集及自動化系統的組成結構與建設目標

1 電能采集及自動化系統的組成結構

電能采集及自動化系統主要是由主站﹑智能電表﹑采集終端﹑信道等多個部分所組成。根據物理結構劃分，系統主要可劃分為主站層﹑數據采集層以及采集點監控設備層這三個層次，如圖1所示。

（1）主站層

電能采集及自動化系統的主站層，是整個系統的數據管理中心。它主要負責整個系統的數據采集﹑傳輸﹑處理﹑應用﹑轉發等多種功能，并需要維護系統的正常運行與使用安全。主站層又主要可分為業務應用功能﹑前置采集功能及數據庫管理功能這三大部分。

其中，業務應用功能主要包括了對系統各種基礎業務的實現；前置采集功能，則主要負責與采集終端之間進行數據的采集﹑通信與指令的傳達；數據庫管理功能則主要負責對各類數據的處理﹑存儲與轉發。

（2）數據采集層

數據采集層是指各種電能信息的采集終端，它主要負責數據的采集﹑管理﹑傳輸以及執行，并轉發主站層下發的控制命令。根據不同的應用場所，數據采集層又可分為廠站采集終端﹑專用變壓器采集終端﹑公用變壓器采集終端﹑低壓集中抄表終端等幾種類型。數據采集層與主站層之間的數據傳輸由各種通信信道負責，目前常用的有光纖專網﹑230MHz無線專網﹑GPRS/CDMA無線公網等。

（3）采集點監控設備層

采集點監控設備層是指電能信息的具體采集源與監控對象，主要包括了智能電表﹑配電開關﹑動作保護器﹑無功保護裝置以及其它現場智能設備等。這些采集點監控設備，多采用了集成化電子電路設備，并附帶有良好的遠程通信功能，可以與計算機聯網進行電能的有效采集﹑計量與控制。

2 電能采集及自動化系統的建設目標

為了保證電能采集及自動化系統在電力安全生產﹑經營管理﹑優質服務以及用電規劃等各項業務中得以有效的應用，對當前電能采集及自動化系統提出了“全覆蓋﹑全采集和全費控”的建設目標。

圖1 電能采集及自動化系統的組成結構圖

圖2 系統遠程抄表的業務流程圖

其中，全覆蓋是指電力用戶的全面覆蓋，用于我國電力用戶存在著面廣﹑量大的特點，且用電環境﹑用電終端類型以及信道方式都各有不同，這就需要建設統一化的電能采集及自動化系統，并根據集約﹑規范的原則，盡量在一個系統上就實現電力用戶的全面覆蓋；全采集和全費控，則是指用電信息的全面采集和電費的全面控制，由于各電力企業在實際生產﹑經營﹑管理﹑服務等方面的業務需求的不同，用電采集信息就會有所區別，電費管理與控制的難度也較大，這就需要利用電能采集及自動化系統的遠程遙控技術﹑網絡技術﹑智能技術作為技術支撐，以實現對各類用電信息的全面采集以及電費的全面控制。

三﹑電能采集及自動化系統的具體功能與應用

1 在遠程抄表中業務的應用

（1）業務描述

隨著近年來智能電網的建設與發展，以及電能表安裝數量的逐步增多，如仍采用人工抄表的方式，不僅會存在抄表質量差﹑效率低等多種問題，而且可能對電力企業的正常電費結算造成較大的影響。而利用電能采集及自動化系統的網絡通道技術﹑終端設備等技術，則能實現抄表的自動化與遠程化，在提高抄表工作效率的同時，也能極大縮短抄表的周期，保證抄表數據的準確性。同時，通過遠程抄表對于違章竊電管理﹑節約用電管理﹑電能損耗分析等電力營銷管理工作的開展，也是非常有利的。

（2）具體業務流程

遠程抄表業務作為電能采集及自動化系統的主要營銷業務之一，它是以采集終端﹑網絡信道﹑智能電表﹑主站等作為技術支撐， 以實現遠程抄表功能和電能數據分析等功能的應用。其具體業務流程，如圖2所示。

首先，由主站層的操作人員制定的抄表任務與規則，主要是根據具體線路﹑集中器﹑分局等的分布情況來制定遠程自動抄表的任務；其次，主站通過GPRS/CDMA接口實時接收采集終端的上報數據，并將數據中的電量﹑電流﹑戶號等信息存入到數據庫當中；最后，采集終端則根據采集數據的要求轉發抄表指令給電能表，并同時接收與處理電能表的響應數據。

2 在電費管理中的應用

（1）業務描述

電費管理是發電﹑供電及用電整個生產體系中非常重要的一個組成部分，如果電力企業不能及時﹑足額的收取電費，不僅將導致電力企業流動資金運轉的緩慢或停滯，甚至會影響到發電﹑供電的正常與安全。隨著近年來供配電網絡的不斷延伸，電費管理的難度與成本也正日益增加，電費管理已成為了一項非常復雜而艱巨的工作。因此，電力企業除應當嚴格履行供電合同與執行違約金制度以外，還應當不斷加大科技投入，通過裝設電能采集及自動化系統以實現電費管理與控制的科學化與合理化。

（2）業務流程

電能采集及自動化系統的電費管理功能，是由主站﹑智能終端﹑智能電能表等多個環節統一協調與執行的，并可具體分為主站電費管理﹑采集終端電費管理以及電能表電費管理這三種業務形式。以主站電費管理為例，其具體業務流程如圖3所示。

主站層實施電費管理，主要是依據用戶的繳費信息﹑用戶電能表信息等數據，以科學計算剩余的電費。當剩余電費接近報警限值時，即通過系統主站向用戶發送催費信息，以通知用戶及時進行費用的繳納；當剩余電費低于報警限值時，則主站下達遠程跳閘命令對供電進行切斷，當繳費成功以后則下達合閘命令以繼續供電。通過這種電費管理方式，不僅能更加有效﹑及時的對電費進行回收，而且對于電費管理中的價格變動﹑優惠價格以及階梯計價等復雜的費用控制中，都有著非常明顯的優勢。

圖3 系統主站電費管理流程圖

3 在電能損耗分析中的應用

（1）業務描述

電能損耗主要包括了線路損耗﹑變壓器損耗﹑電容器損耗等，它將給電力企業帶來直接的經濟損失。通常而言，在供電過程中所發生的電能損耗是較難以發現的，而且追補也非常困難，這對于電力企業的自身發展以及供電網絡的經濟運行都是極為不利的。因此，電力企業有必要通過加強對電能采集及自動化系統的建設與實施，從而為電能損耗的分析與管理提供科學﹑可靠的技術手段，以滿足電力企業增收與減損的需要。

（2）具體業務流程

電能采集及自動化系統的電能損耗分析功能，主要包括了計算模型維護﹑運行數據提取﹑計算時間確定﹑計算方法設定﹑電能損耗分析﹑報表匯總﹑形成降損方案等具體流程。利用這些匯總的數據與所形成的降損方案，不僅有助于電力企業進一步改善供電質量，而且對于降低電能損耗以及實現收費決策的優化，都提供了科學﹑可靠的技術支持。

4 在異常用電分析中的應用

竊電問題是我國用電管理中一個普遍存在的問題，而通過電能采集及自動化系統，則能對用戶的用電異常狀況（電量突變﹑電量長期為零﹑電量長期過低等）進行實時的監測，以有效控制與避免竊電行為的發生。在實際應用中，電能采集及自動化系統一方面能對供電進行自動終止，另一方面還能準確定位出異常點，從而為人工排查﹑及時封堵﹑及時預防提供科學的依據，以有效提升整個電網的防竊電能力，以及電力企業的營銷效益。

結語

本文從電能采集及自動化系統的組成與架構出發，并著重就電能采集及自動化系統在電力營銷業務中的具體應用進行了研究與探討。隨著我國智能電網的建設與發展，電能采集及自動化系統作為電力營銷智能化的重要技術手段，在未來必然將有著更為廣闊的應用與發展前景，并將帶動電力企業管理水平與服務水平的進一步提升。

參考文獻

[1]林填芝.淺談電能采集及自動化系統的功能作用與發展前景[J].大科技，2014 （03）.

[2]黃偉.電能計量技術[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]劉相成.用電信息采集系統應用技術[M].北京：中國電力出版社，2012.

[4]張晶，徐新華，等.智能電網—電能采集及自動化系統技術與應用[M].北京：中國電力出版社，2013.

中圖分類號：TM76

文獻標識碼：A