智能電表全事件采集測試方法及應(yīng)用研究

付映宇 張啟君

關(guān)鍵詞：智能電表;全事件采集;測試方法及應(yīng)用

引言

智能電網(wǎng)對于電能量數(shù)據(jù)采集有著很大的需求，但是配電系統(tǒng)中的電能統(tǒng)計(jì)表每家每戶都需要使用，所以數(shù)量非常的多并且電表所處的位置地形環(huán)境非常復(fù)雜、分布非常分散，并且由于電表安裝時(shí)間跨度非常大，所以電表種類非常多，統(tǒng)計(jì)起來非常困難，需要浪費(fèi)非常大的人力物力。

1 用電信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

采集系統(tǒng)主站是指通過通道采集、處理和管理集中器內(nèi)信息的設(shè)備的總稱，主要包括：（1）應(yīng)用服務(wù)器，其主要功能是管理采集系統(tǒng)的前端計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫，具備配網(wǎng)智能管理所需的數(shù)據(jù)接口;（2） 數(shù)據(jù)服務(wù)器，包括一臺(tái)主服務(wù)器和多臺(tái)備份服務(wù)器，負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份;（3） 前端服務(wù)器通常包括一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器，負(fù)責(zé)與采集系統(tǒng)進(jìn)行通信，根據(jù)主站的需要讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送相應(yīng)的命令。通信網(wǎng)絡(luò)可分為上行通信（主站與集中器之間的通信）和下行通信（集中器與采集終端之間的通信）。上行通信方式主要有有線電話網(wǎng)絡(luò)通信、GSM/GPRS無線通信和光纖以太網(wǎng)通信。下行通信方式主要有電力線載波通信、微功率無線組網(wǎng)通信、M總線通信和RS-485總線通信。集中器是采集終端采集、處理、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備，具有與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能，其組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。其主要性能包括：線路管理、遠(yuǎn)程控制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)凍結(jié)、數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)、自診斷、斷相或停電自動(dòng)報(bào)警、關(guān)鍵用戶管理等。電能表是現(xiàn)場安裝的計(jì)量裝置，負(fù)責(zé)收集電力系統(tǒng)原始用電信息。目前，電能表的類型主要有：單相電能表、三相電能表、單相及三相預(yù)付費(fèi)電能表、三相多功能電能表、網(wǎng)絡(luò)電能表。

2 智能電表全事件采集規(guī)則

1）1級(jí)突發(fā)事件，如用戶懷疑竊電等需要在第一時(shí)間主動(dòng)報(bào)告的事件（如開蓋事件、恒定磁場干擾事件等）。2） 二級(jí)重要事件是指可能影響設(shè)備正常運(yùn)行的事件（如停電事件、供電異常事件等），采集策略采用定期采集，通常每天采集一次。3） 第三級(jí)更重要的事件是可能影響用戶可靠用電的事件（如啟動(dòng)按鈕蓋事件、電壓不平衡事件等），采集策略采用周期采集模式，每月采集一次。4） 4級(jí)一般事件包括已被命令遠(yuǎn)程或本地操作設(shè)備并可根據(jù)管理需要進(jìn)行檢查和處理的事件，如事件清除、關(guān)閉等。采辦策略為按需采辦。

3 智能電表全事件采集測試方法研究

3.1 臺(tái)區(qū)體檢

站區(qū)是電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)之一，在連接供電站和終端用戶方面起著舉足輕重的作用。特別是配電網(wǎng)系統(tǒng)有大量的站點(diǎn)，并且與用戶保持著密切的聯(lián)系。加強(qiáng)站點(diǎn)指標(biāo)評(píng)估，快速準(zhǔn)確地評(píng)估站點(diǎn)健康狀況，對站點(diǎn)治理和管理具有重要意義。其中，基于挖掘數(shù)據(jù)的站區(qū)體檢是站區(qū)精細(xì)化管理的基本措施。對站區(qū)情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，從采集因素、檔案因素、測量因素、竊電因素、設(shè)備因素等方面對站區(qū)進(jìn)行全面體檢，量化站區(qū)健康狀況，為站區(qū)精細(xì)化管理和提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提供有效的決策參考。

3.2 用采測試環(huán)境的仿真測試平臺(tái)

由于真實(shí)電表模擬現(xiàn)場各種事件的復(fù)雜性，一些事件模擬很難進(jìn)行，例如，針對實(shí)際電表產(chǎn)生的各種事件的復(fù)雜性，以及一些難以模擬的事件，針對存在的問題和不足，本文提出了一種基于虛擬電度表模塊的智能電度表全事件采集與測試系統(tǒng)，包括虛擬電度表模塊、新型采集器、采集器載波通信模塊、終端載波通信模塊、，采集終端和功耗信息采集主站全事件采集和事件上報(bào)測試分為主動(dòng)上報(bào)、定期采集和按需采集三種方式。虛擬電能表模塊是根據(jù)DL/T645多功能電能表的通信協(xié)議，由計(jì)算機(jī)軟件完成的。可以任意創(chuàng)建多個(gè)虛擬電能表，設(shè)置電能表參數(shù)和通道參數(shù)，模擬測試過程中需要的各種事件，設(shè)置事件發(fā)生時(shí)間和事件記錄，將指定的事件設(shè)置為主動(dòng)報(bào)告模式;通過串口，通過RS232-RS485轉(zhuǎn)換模塊與新的采集器連接，轉(zhuǎn)換成虛擬載波表，取代真實(shí)載波表。新型采集器的plci36ch35芯片具有記錄集中器號(hào)的特點(diǎn)。負(fù)責(zé)將虛擬電度表模塊主動(dòng)上報(bào)的事件狀態(tài)字上傳到采集終端，并向虛擬電度表模塊發(fā)送確認(rèn)幀。

3.3 配變監(jiān)測

低壓監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)和詳細(xì)顯示各單元、各類型的低壓情況。首先，該模塊可以根據(jù)供電單位供電站（運(yùn)維團(tuán)隊(duì)）、時(shí)間段等條件，查詢低壓用戶數(shù)據(jù)并生成報(bào)表，顯示用戶的電壓、電流等信息;然后以站區(qū)為單元，分析了低壓及其下級(jí)用戶的低壓情況;然后自動(dòng)分析低壓產(chǎn)生的原因并給出解決方案;最后生成數(shù)據(jù)診斷報(bào)告，包括總體情況及問題分析、解決建議等。負(fù)荷率分析模塊主要根據(jù)變壓器容量，結(jié)合配電變壓器負(fù)荷數(shù)據(jù)，研究判斷是否有重負(fù)荷，車站區(qū)域內(nèi)的超載和其他荷載，分析車站區(qū)域容量、平均荷載率、最大荷載及其發(fā)生時(shí)間，最后顯示荷載率的統(tǒng)計(jì)和詳細(xì)信息。可開啟容量分析模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)測日用電負(fù)荷，比較系統(tǒng)額定容量和負(fù)荷監(jiān)測結(jié)果，從而獲得各站區(qū)當(dāng)前可用的包裝容量，然后研究判斷站區(qū)處于何種狀態(tài)：可開啟容量充足，可開放容量和允許臨時(shí)訪問的預(yù)警，可開放容量和禁止訪問的報(bào)警，最后顯示可開放容量統(tǒng)計(jì)和詳細(xì)信息的相關(guān)信息。

3.4 通過大數(shù)據(jù)異常檢測技術(shù)

運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，基于異常判定規(guī)則對電量異常進(jìn)行識(shí)別判斷。日電量基于抄表日抄讀數(shù)據(jù)換算而來，電費(fèi)基于日電量根據(jù)各費(fèi)率換算。由于抄表日示數(shù)是累加值，電費(fèi)受多費(fèi)率各電價(jià)等其他因素影響，日電量數(shù)據(jù)可觀測程度更高，異常檢測更加容易。通過現(xiàn)有的 HPLC 智能表，實(shí)現(xiàn)表后電流的分鐘級(jí)監(jiān)控，通過智能開關(guān)、表后智能微型斷路器，結(jié)合總開關(guān)和分開關(guān)跳合閘和停上電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)從分路開關(guān)到用戶戶內(nèi)開關(guān)各級(jí)停電故障的研判，能夠準(zhǔn)確定位故障位置并明確跳閘原因（比如用戶欠費(fèi)停電、電能表故障停電、各分支開關(guān)停電等），為低壓故障搶修效率和主動(dòng)服務(wù)能力提升提供支撐。

3.5 有序用電和負(fù)荷控制

基于用采數(shù)據(jù)的有序用電系統(tǒng)具有負(fù)荷預(yù)測和有序用電管理兩個(gè)模塊，子功能涉及有序用電指標(biāo)管理、有序用電方案管理、有序用電任務(wù)編制、有序用電任務(wù)執(zhí)行、有序用電任務(wù)解除、有序用電分析、有序用電信息發(fā)布、有序用電綜合分析等。其中，負(fù)荷預(yù)測模塊借助于各城市用電負(fù)荷曲線，通過日負(fù)荷特征分析以預(yù)測未來短期負(fù)荷特征，從而制定相應(yīng)負(fù)荷引導(dǎo)策略，達(dá)到電力負(fù)荷控制和用戶有序用電的目的。有序用電管理模塊依托數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，支持電網(wǎng)用戶管理、執(zhí)行效果監(jiān)測、有序用電電量查詢、有序用電壓降查詢和任務(wù)執(zhí)行等多個(gè)功能。一項(xiàng)有序用電方案的執(zhí)行涉及營銷服務(wù)系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)。

結(jié)束語

在當(dāng)前智能電網(wǎng)的背景下，電網(wǎng)公司已經(jīng)建設(shè)了“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”的用戶用電信息采集系統(tǒng)，完成了國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)一部署目標(biāo)。并且，基于信息共享、能源互聯(lián)網(wǎng)交互和大數(shù)據(jù)處理等新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 祁兵，曾璐琨，葉秋子，等.面向新能源消納的需求側(cè)聚合負(fù)荷協(xié)同控制[J].電網(wǎng)技術(shù)，2019，43（1）：324-331.

[2] 劉水，趙震宇.用電信息采集仿真測試平臺(tái)∶中國，CN103926552B[P]，2015-9-30.

作者簡介：付映宇 出生年月：19940220 籍貫：湖南省邵陽市，性別：男 民族：苗 研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，電氣工程

張啟君 出生年月：19860421 籍貫：青海省西寧市 性別：男 民族：漢 研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，電氣工程