電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)分析

摘要：電力系統(tǒng)工作內(nèi)容漸趨多樣，其服務(wù)效能也得到普遍關(guān)注，未來需要應(yīng)用各類現(xiàn)代技術(shù)提升電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信水平。以電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)要求為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上分析相關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，就建設(shè)穩(wěn)定的通信技術(shù)框架、強(qiáng)調(diào)多信道服務(wù)、引用抗干擾技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行分析，最后簡單就該技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，服務(wù)未來相關(guān)通信系統(tǒng)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)

AnalysisofCommunicationTechnologyforEnergyMeasurementInformationCollectioninPowerSystems

ZHUDan

StateGridSuzhouPowerSupplyCompany，Suzhou，JiangsuProvince，215000China

Abstract：Theworkcontentofthepowersystemisbecomingincreasinglydiverse，anditsserviceefficiencyhasalsoreceivedwidespreadattention.Inthefuture，itisnecessarytoapplyvariousmoderntechnologiestoimprovethecommunicationlevelofenergymeasurementinformationcollectioninpowersystems.Startingfromtherequirementsofcommunicationtechnologyforenergymeasurementinformationcollectioninpowersystems，andonthisbasis，thispaperanalyzestheimplementationmethodsofrelevanttechnologies，andanalyzesthecontentsincludingtheconstructionofastablecommunicationtechnologyframework，emphasizingmulti-channelservices，andintroducinganti-interferencetechnologies.Finally，abriefoutlookonthefuturedevelopmenttrendofthistechnologyisprovidedtoservetheconstructionofrelatedcommunicationsystemsinthefuture.

KeyWords：Powersystem;Energymeasurement;Informationcollection;Communicationtechnology

電能計(jì)量信息采集，是指以電能使用計(jì)量信息為目標(biāo)，組織的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理等工作，主要以實(shí)時(shí)信息為對(duì)象，統(tǒng)計(jì)電能用戶的用電量、輸配電一端的工作數(shù)據(jù)，以組織電費(fèi)計(jì)算、輸配電參數(shù)分析等。電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展使電能計(jì)量信息采集工作壓力有所增加，也需要其在現(xiàn)有基礎(chǔ)上尋求技術(shù)突破，包括通信技術(shù)在內(nèi)。從趨勢上看，隨著智能電網(wǎng)、智能電力系統(tǒng)建設(shè)成為主流，加強(qiáng)電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)也更顯必要，以匹配智能系統(tǒng)無人化、精準(zhǔn)化工作的需要[1]。在此背景下，分析電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)要求、實(shí)現(xiàn)方式等，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)要求

1.1穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)基本要求為穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是指通信工作框架、組織、信息傳遞過程可以保持穩(wěn)定，不會(huì)因一些基礎(chǔ)故障、干擾等因素出現(xiàn)波動(dòng)。如面向民眾提供輸配電服務(wù)的供電企業(yè)，需要面向被服務(wù)對(duì)象全面組織電能計(jì)量信息采集，其通信系統(tǒng)也需要滿足大量信息同步處理、指令異步下達(dá)的需求，必須具有較高的穩(wěn)定性[2]。此外，即便系統(tǒng)因某些異常出現(xiàn)小范圍破壞，也應(yīng)能夠得到處理，不至于影響電力系統(tǒng)工作全局。

1.2實(shí)時(shí)性

電能計(jì)量信息采集工作一般是實(shí)時(shí)開展的，以了解各電力用戶、輸配電環(huán)節(jié)的電能使用和輸配有關(guān)信息，這要求其通信技術(shù)能夠滿足實(shí)時(shí)性要求，在組織工作的過程中可以實(shí)時(shí)完成信息傳遞、交互以及必要的存儲(chǔ)加工需要[3]。就民用電力系統(tǒng)而言，實(shí)時(shí)性的電能計(jì)量信息采集往往允許有一定的時(shí)間差，如針對(duì)一位用戶組織的信息采集，因其用電信息多不可能在短時(shí)間內(nèi)快速波動(dòng)，可以1h或更長時(shí)間為間隔進(jìn)行采集。但由于民用電網(wǎng)的服務(wù)對(duì)象較多，依然需要關(guān)注電能計(jì)量信息采集工作的實(shí)時(shí)效應(yīng)，這也對(duì)其通信網(wǎng)絡(luò)承載能力、數(shù)據(jù)處理能力提出了很高要求。

1.3可擴(kuò)展性

電力系統(tǒng)內(nèi)的各功能單元，包括電能計(jì)量信息采集工作單元在內(nèi)，均需要保持一定的可擴(kuò)展性，以滿足業(yè)擴(kuò)后用戶數(shù)目增加、采集壓力提高帶來的工作變化。如未來其電網(wǎng)建設(shè)趨向現(xiàn)代化，用戶一端必然大面積使用智能電表，這些電表可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化信息采集，但需要在遠(yuǎn)程端為其提供信息傳輸有關(guān)的平臺(tái)和作業(yè)系統(tǒng)，這就客觀要求電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)具有必要的可擴(kuò)展性，以匹配電網(wǎng)發(fā)展的一般趨勢[4]。

2電力系統(tǒng)電能計(jì)量采集通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式

2.1建設(shè)穩(wěn)定的通信技術(shù)框架

嘗試在穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性要求下，應(yīng)用電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)，需要首先建設(shè)穩(wěn)定的通信技術(shù)框架，建議以物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)、有線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，搭建工作框架。

物聯(lián)網(wǎng)主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各主要工作主體的關(guān)聯(lián)，以滿足通信實(shí)時(shí)化的要求，包括電力系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)負(fù)責(zé)電能計(jì)量信息采集的設(shè)施，以及遠(yuǎn)程端的工作人員、處理設(shè)備和工具等。該網(wǎng)絡(luò)以5G承載網(wǎng)為基礎(chǔ)，要求至少滿足500mb/s以上的通信需要[5]。有線通信則服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)各主體實(shí)時(shí)信息的傳遞需要，考慮到5G技術(shù)下無線通信技術(shù)仍可能受到各類因素干擾，降低可讀性，遠(yuǎn)程端、現(xiàn)場端以及各類必要的控制指令依然需要以有線通信形式開展，以光纖作業(yè)法為首選。有線通信技術(shù)、無線通信技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用框架如圖1所示。

為保證電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，完成通信技術(shù)框架建設(shè)后，應(yīng)組織測試，以核準(zhǔn)其滿足通訊需要，再投入具體工作中。

2.2強(qiáng)調(diào)多信道服務(wù)

多信道服務(wù)是未來電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集工作的必然要求，這也要求其通信技術(shù)能夠在接口協(xié)議、傳輸管理工作中保持一定的靈活性，能夠匹配多信道作業(yè)的基本要求。結(jié)合電力系統(tǒng)工作一般特點(diǎn)，主張采用以CAN總線技術(shù)為中心的工作模式，滿足大量信息多信道同步傳輸、多指令下達(dá)的工作需求。其工作模式簡圖如圖2所示。

按圖2所示模式，采集設(shè)備對(duì)電能用戶的用電信息進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)向電力系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，由于信息的來源多樣，且不同用戶的用電信息需要獨(dú)立統(tǒng)計(jì)，可借助CAN總線系統(tǒng)對(duì)各類信息進(jìn)行處理，使其能借助獨(dú)立信道得到傳輸，互相之間不會(huì)出現(xiàn)干擾，保證信息清晰可讀。電力系統(tǒng)的各項(xiàng)工作指令，也通過總線系統(tǒng)進(jìn)行處理、下達(dá)到各現(xiàn)場工作端，實(shí)現(xiàn)高效率、清晰化的通信管理。

2.3以智能化技術(shù)提供服務(wù)

考慮到電力系統(tǒng)工作內(nèi)容比較復(fù)雜、多樣，為保證電能計(jì)量信息采集工作質(zhì)量，未來在其通信技術(shù)應(yīng)用過程中，還應(yīng)引入智能化技術(shù)，對(duì)一些基礎(chǔ)性、重復(fù)性工作進(jìn)行處理，減少人力工作的精力消耗，也提升通信質(zhì)量，避免常規(guī)工作中常見的數(shù)據(jù)波動(dòng)、信息失真問題。

例如：智能化的信息挖掘。默認(rèn)某電力系統(tǒng)需要向A地區(qū)輸送電能，面向該地提供服務(wù)時(shí)，未能妥善保存既往工作資料，且當(dāng)?shù)仉娏τ脩粲秒娗闆r各有不同，用電總量波動(dòng)較大，影響輸電量管理，系統(tǒng)無法精準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)工作，可以在后續(xù)輸電過程中采用智能技術(shù)提供輔助，利用智能軟件記錄每日輸電信息，利用通信技術(shù)反饋A地區(qū)電能用戶的用電信息，默認(rèn)以X為A地區(qū)用電量的平均值。實(shí)際工作中，當(dāng)?shù)赜秒娏客鶉@X上下波動(dòng)：

X=[min；D9；G8；A7；X；6E；07；G；max]

借助智能技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)反饋所獲的通信信息進(jìn)行篩查，當(dāng)其達(dá)到X或X以上時(shí)，列入“高用電量”數(shù)據(jù)庫，當(dāng)其未達(dá)到X時(shí)，列入“低用電量”數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)高用電量日數(shù)的比重、超出比重，可比較精準(zhǔn)地了解A地區(qū)用戶的用電增長規(guī)律，反之則可以了解當(dāng)?shù)赜脩舻挠秒娤陆狄?guī)律，以智能技術(shù)快速完成信息統(tǒng)計(jì)和記錄，使實(shí)時(shí)通信信息得到有效挖掘和利用，改善電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集工作質(zhì)量。

2.4改善通信系統(tǒng)魯棒性

包括電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集工作在內(nèi)，各類系統(tǒng)的通信活動(dòng)均可能受到電磁因素、物理因素影響，出現(xiàn)信息可讀性下降、通信干擾等問題，為予以應(yīng)對(duì)，建議在電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集模塊引用抗干擾技術(shù)，并建立備份系統(tǒng)以改善其工作的魯棒性。

以有線通信干擾控制為例，可以在電力系統(tǒng)信息接收端內(nèi)置提純設(shè)施，所有來自遠(yuǎn)程端的計(jì)量信息，以數(shù)字化形式進(jìn)入電力系統(tǒng)前，均以提純設(shè)施進(jìn)行提純處理，改善其可讀性，消除信號(hào)內(nèi)的各類噪聲。在此基礎(chǔ)上，由于諧波、太陽黑子、電磁干擾無法根本消除，還應(yīng)考慮干擾過大時(shí)的信號(hào)讀取需求，可以建立備用的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)常規(guī)情況下不投入工作，但本地通信工作受到影響且較嚴(yán)重時(shí)，啟動(dòng)備份系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場端采集的所有實(shí)時(shí)信息進(jìn)行記錄，記錄所獲信息不做傳輸，只在現(xiàn)場端保留。在通信干擾問題得到控制，或已經(jīng)不影響信號(hào)傳輸、讀取時(shí)，再由遠(yuǎn)程端下達(dá)指令，將備份系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送到電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程工作站，進(jìn)行當(dāng)日用戶用電信息的重新處理。此模式下，因干擾造成的通信異常問題可以得到一定程度的控制，提升了電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集工作魯棒性，也不會(huì)顯著增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度和工作負(fù)擔(dān)，具有一定的可行性。

3電力系統(tǒng)電能計(jì)量采集通信技術(shù)未來展望

3.1區(qū)域工作獨(dú)立性

對(duì)電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信技術(shù)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)其未來發(fā)展可能更關(guān)注區(qū)域工作的獨(dú)立性，以區(qū)塊鏈模式替代一般意義上的數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理模式。此模式下，電力系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)分布情況、增減變化情況，建設(shè)若干具有遠(yuǎn)程管控能力的獨(dú)立工作站，面向小范圍的電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集活動(dòng)提供遠(yuǎn)程控制支持，以避免大量信息采集后集中傳遞至電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程工作端，導(dǎo)致后者工作壓力過大的問題。

3.2服務(wù)內(nèi)容一體性

服務(wù)內(nèi)容一體性，是指未來電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集以及與之相關(guān)的其他工作，可以在通訊過程中或通信完成后快速得到處理，無須進(jìn)行反復(fù)加工，以減少系統(tǒng)工作的繁瑣性，提升電力系統(tǒng)綜合服務(wù)效應(yīng)。如用戶電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)、電費(fèi)計(jì)算、安全隱患分析、用電量異常提醒等功能，未來可以集成到一塊芯片中，在現(xiàn)場端組織信息采集時(shí)一體提供給用戶，幫助后者進(jìn)行處理，以改善電力系統(tǒng)總體服務(wù)能力。

4結(jié)語

綜上所述，電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集工作作用突出，其通信技術(shù)應(yīng)強(qiáng)調(diào)工作穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性和可實(shí)現(xiàn)性。在此要求下，主張?jiān)趯?shí)際工作中建設(shè)穩(wěn)定的通信技術(shù)框架，同時(shí)強(qiáng)調(diào)多信道服務(wù)、引用抗干擾技術(shù)，并以智能化技術(shù)提供服務(wù)，通過備份系統(tǒng)和多技術(shù)通信的方式改善通訊系統(tǒng)魯棒性，針對(duì)重點(diǎn)問題提供處理方案，以保證電力系統(tǒng)電能計(jì)量信息采集通信滿足工作需要。未來該技術(shù)的發(fā)展可能更強(qiáng)調(diào)區(qū)域工作獨(dú)立性、服務(wù)內(nèi)容一體性，以提升信息采集的綜合效率，為電力系統(tǒng)綜合作業(yè)提供服務(wù)。

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