智能電能表停電信息主動(dòng)上報(bào)技術(shù)研究

唐偉寧，鞠默欣，孔凡強(qiáng)，張 悅，張洪明，吳尚陽(yáng)，彭海洋，王宇新

(1．國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021;2．東北電力大學(xué)，吉林 吉林 132012;3．國(guó)網(wǎng)西藏電力有限公司電力科學(xué)研究院，拉薩 850000)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電客戶對(duì)停電恢復(fù)的效率要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)停電故障搶修，供電公司無(wú)法及時(shí)得知停電信息，只能在客戶報(bào)修后，開展搶修工作［1］，存在被動(dòng)等待、處理效率低、客戶投訴風(fēng)險(xiǎn)大和安全隱患多等問(wèn)題。如何能讓搶修人員在停電發(fā)生第一時(shí)間獲知停電信息，進(jìn)一步提高配網(wǎng)搶修及時(shí)性、主動(dòng)性，已成為供電企業(yè)不斷探索的重點(diǎn)課題［2］。以下提出一種智能電能表停電信息主動(dòng)上報(bào)技術(shù)，以臺(tái)區(qū)原有的集中器、電能表為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)集中器及采集主站的規(guī)約進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)展，結(jié)合本地通信模塊事件上報(bào)功能，利用增加超級(jí)電容的寬帶模塊耦合能力將停電事件上報(bào)到鄰域未停電電能表，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)用戶停電事件的快速主動(dòng)上報(bào)。

1 智能電表停電信息主動(dòng)上報(bào)技術(shù)

停電信息上報(bào)的技術(shù)難點(diǎn)在于如何在停電情況下保障電能表停電事件快速、準(zhǔn)確地上報(bào)至用電信息采集主站。電能表是通過(guò)載波通信將信息傳遞給集中器，此過(guò)程中存在以下問(wèn)題。一是電能表停電(電能表故障、全臺(tái)區(qū)停電):表前線路正常，載波信號(hào)傳輸無(wú)影響;二是電能表停電(表前有空氣斷路器斷開):表前線路異常，載波信號(hào)傳輸有影響;三是電能表停電(表前有線路斷開):表前線路異常，載波信號(hào)傳輸有影響;四是供電問(wèn)題:目前電能表備用電池在掉電狀態(tài)僅能維持基本的輪顯和按顯功能，需在不改動(dòng)電能表情況下解決通訊所需要的電源問(wèn)題;五是需要設(shè)計(jì)合理的避撞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)停電事件快速準(zhǔn)確的上報(bào)，因此，在寬帶載波［3］模塊中增加超級(jí)電容，不需對(duì)電能表進(jìn)行改動(dòng)，超級(jí)電容可以實(shí)現(xiàn)在小體積下具備法拉級(jí)的電容量，解決了掉電情況下的供電問(wèn)題。在停電發(fā)生第一時(shí)刻，帶有超級(jí)電容的寬帶模塊進(jìn)行放電，載波信號(hào)在開關(guān)處進(jìn)行耦合將信號(hào)傳輸?shù)郊衅髀酚赡K。路由模塊將事件傳輸?shù)郊衅鳎瑐鬏斶^(guò)程見圖1。

圖1 停電信號(hào)傳輸?shù)郊衅鬟^(guò)程

在集中器收到載波上報(bào)的事件后，回復(fù)確認(rèn)幀，電表停止上報(bào)，集中器將收集到的停電事件上報(bào)到主站，采用寬帶耦合方式將停電事件上報(bào)到鄰域未停電電能表時(shí)，若未停電模塊立即轉(zhuǎn)發(fā)停電報(bào)文，會(huì)加劇信道沖突。本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的避撞機(jī)制，將整個(gè)停電上報(bào)過(guò)程分為信息匯集和信息上報(bào)兩個(gè)階段(見圖2)。第一階段:停電節(jié)點(diǎn)本地廣播停電信息，且進(jìn)行匯總操作，按照層級(jí)進(jìn)行一定隨機(jī)，減少?zèng)_突概率。第二階段，未停電節(jié)點(diǎn)接收到第一幀停電報(bào)文后，開始計(jì)時(shí)30 s后啟動(dòng)上報(bào)中央?yún)f(xié)調(diào)器(CCO)，目的是在停電節(jié)點(diǎn)匯總停電信息階段，盡量少發(fā)數(shù)據(jù)，減少信息通道的占用。通過(guò)避撞機(jī)制減少集中網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生，提高停電上報(bào)的可靠性。

圖2 停電事件上報(bào)的兩個(gè)階段

2 規(guī)約擴(kuò)展

原有集中器上行通信協(xié)議Q/GDW 1376．1和下行通信協(xié)議Q/GDW 1376．2，沒(méi)有對(duì)應(yīng)低壓用戶停電事件的規(guī)約，需對(duì)協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展。

集中器上行模塊事件上報(bào)，報(bào)文擴(kuò)展:在Q/GDW 1376．1協(xié)議AFN為0EH中增加ERC為56，電表節(jié)點(diǎn)停電上報(bào)，事件記錄的數(shù)據(jù)格式見表1。

表1 事件記錄的數(shù)據(jù)格式

集中器路由模塊事件上報(bào)報(bào)文擴(kuò)展:在 Q/GDW 1376．2協(xié)議中擴(kuò)充AFN為06H、Fn為05H的從節(jié)點(diǎn)事件上報(bào)報(bào)文，數(shù)據(jù)單元格式見表2。

表2 上報(bào)從節(jié)點(diǎn)事件數(shù)據(jù)單元格式

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

為方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及直觀地了解現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流程，將電表及斷路器做了規(guī)定(見表3)。

表3 電表及斷路器所做規(guī)定

分別對(duì)單塊電表斷電及多塊電表同時(shí)斷電進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見表4。

表4 測(cè)試數(shù)據(jù)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，從停電到信息上報(bào)到主站僅需30 s左右，搶修人員能夠在停電第一時(shí)間得知現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生停電情況，提高了故障處理的效率，為客戶的安全可靠用電提供了可靠保障。

4 結(jié)論

本文提出一種智能電能表停電信息主動(dòng)上報(bào)技術(shù)，在原寬帶載波模塊增加超級(jí)電容，利用寬帶快速抄表技術(shù)和特有的避撞機(jī)制，有效解決停電時(shí)通訊無(wú)電源以及多表停電事件上報(bào)產(chǎn)生沖突的問(wèn)題，提高了事件上報(bào)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，為停電信息實(shí)時(shí)傳送奠定了基礎(chǔ)，助力配電網(wǎng)停電故障搶修，轉(zhuǎn)被動(dòng)為主動(dòng)，為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。