電力用戶用電信息采集系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

康麗雁，張 冶，蔡穎凱

(遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

自2010年以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)始大力推廣智能電能表應(yīng)用與采集系統(tǒng)建設(shè)。采集系統(tǒng)建設(shè)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，是智能用電的重要支撐，是推廣居民階梯電價(jià)的基礎(chǔ)。采集系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)為利用5年時(shí)間，實(shí)現(xiàn)覆蓋全部用戶、采集全部用電信息、支持全面電費(fèi)控制的系統(tǒng)。

1 采集系統(tǒng)的構(gòu)成

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。采集系統(tǒng)主要由主站、通信信道、采集終端和智能電能表組成。采集系統(tǒng)主站應(yīng)用部署模式有集中和分布2種形式。目前，國(guó)網(wǎng)公司范圍內(nèi)大部分網(wǎng)省采用集中式部署模式。集中式部署是全省 (直轄市)僅部署一套主站系統(tǒng)，主站由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、前置機(jī)、負(fù)載均衡設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及備份設(shè)備等組成。地市公司通過(guò)信息內(nèi)網(wǎng)登錄到省公司采集系統(tǒng)主站。通信信道由遠(yuǎn)程通信和本地通信2部分通信網(wǎng)絡(luò)有機(jī)構(gòu)成。通過(guò)遠(yuǎn)程信道，系統(tǒng)主站與用戶側(cè)的采集終端設(shè)備間建立聯(lián)系，下達(dá)指令和參數(shù)信息，收集用戶用電信息。本地通信信道實(shí)現(xiàn)采集終端與智能電能表的信息傳輸。采集設(shè)備是指安裝在現(xiàn)場(chǎng)的終端［1］，主要包括專(zhuān)變終端、集中器、采集器等。用戶端安裝智能電能表或具有遠(yuǎn)程傳輸功能的GPRS電表。主站、通信信道、采集終端和智能電能表4部分有機(jī)組合，構(gòu)成了采集系統(tǒng)。

2 采集系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用情況現(xiàn)狀

截止2013年1月末，國(guó)網(wǎng)公司范圍內(nèi)累計(jì)安裝智能電能表1.26億只，智能電能表覆蓋率為41.2%，累計(jì)實(shí)現(xiàn)采集1.12億只，27個(gè)省公司采集系統(tǒng)主站全面上線，系統(tǒng)處于全面推廣應(yīng)用階段。系統(tǒng)主站具備基本應(yīng)用、高級(jí)應(yīng)用、運(yùn)行管理、統(tǒng)計(jì)查詢、系統(tǒng)管理五大菜單，各省結(jié)合本單位實(shí)際情況開(kāi)展了采集系統(tǒng)應(yīng)用，目前主要實(shí)現(xiàn)功能應(yīng)用如下。

2.1 自動(dòng)抄表

自動(dòng)抄表發(fā)行的應(yīng)用是對(duì)采集數(shù)據(jù)的基本應(yīng)用，采集系統(tǒng)和營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)之間以接口形式完成數(shù)據(jù)交換，采集系統(tǒng)同步復(fù)制營(yíng)銷(xiāo)客戶檔案以及抄表任務(wù)計(jì)劃，在采集系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行采集任務(wù)，完成的數(shù)據(jù)上裝到營(yíng)銷(xiāo)信息系統(tǒng)，供抄表發(fā)行應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)“無(wú)人抄表”;采集系統(tǒng)還可以通過(guò)與一體化繳費(fèi)平臺(tái)接口，將催費(fèi)信息通過(guò)短信、E－mail、有線電視網(wǎng)絡(luò)等平臺(tái)開(kāi)展催費(fèi)工作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人抄表、無(wú)人催費(fèi)的“雙無(wú)”抄表模式。

2.2 控制功能

負(fù)荷控制功能［2］是原有負(fù)控系統(tǒng)功能的完善和延續(xù)。當(dāng)電力供需緊張時(shí)，采集系統(tǒng)可以通過(guò)給采集終端下發(fā)電量定值或功率定值，通過(guò)實(shí)時(shí)召測(cè)用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)用戶用電超過(guò)定值時(shí)，對(duì)用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程跳合閘操作［3］。目前，隨著電力供需矛盾的緩解，負(fù)荷控制功能在采集系統(tǒng)中應(yīng)用較少。目前應(yīng)用較多的控制功能是費(fèi)控功能。即現(xiàn)場(chǎng)安裝具備費(fèi)控功能的智能電表，采集系統(tǒng)主站通過(guò)接口接收實(shí)時(shí)算費(fèi)系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的催費(fèi)命令，通過(guò)采集系統(tǒng)自動(dòng)下發(fā)告警及跳、合閘命令，實(shí)現(xiàn)采集終端或電能表的遠(yuǎn)程跳閘，達(dá)到催繳電費(fèi)的作用。

2.3 線損分析功能

通過(guò)實(shí)時(shí)、同步采集臺(tái)區(qū)總表及臺(tái)區(qū)用戶智能電能表信息，可以準(zhǔn)確計(jì)算臺(tái)區(qū)線損，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線損分析。利用采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線損分析可以保證數(shù)據(jù)的同時(shí)性，避免因抄表時(shí)間差引起的線損計(jì)算誤差。通過(guò)與關(guān)口調(diào)度平臺(tái)接口共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)10 kV線損分析，并為全網(wǎng)降損提供數(shù)據(jù)支撐。

3 采集系統(tǒng)功能的主要發(fā)展方向

采集系統(tǒng)的建設(shè)整合了原有各類(lèi)分散的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了支持多種終端采集，支持多種通信方式，隨著采集系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，采集系統(tǒng)將發(fā)展成為數(shù)據(jù)采集量大、采集實(shí)時(shí)的全面的采集分析系統(tǒng)，并將與高級(jí)量測(cè)體系不斷融合，為智能電網(wǎng)用電提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

3.1 信息發(fā)布與雙向互動(dòng)［4］

采集系統(tǒng)采集了大量的用戶側(cè)信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析、挖掘、應(yīng)用，這是采集系統(tǒng)建設(shè)的主要方向。一是根據(jù)采集用戶實(shí)時(shí)用電電量信息，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算用戶剩余電費(fèi)情況，分析出電費(fèi) (電量)余額不足用戶。對(duì)于執(zhí)行階梯電價(jià)的居民用戶，可以根據(jù)階梯電價(jià)的梯度或用戶人為設(shè)定提醒限值，分析出居民用戶階梯電量跨檔預(yù)警信息，自動(dòng)分析的結(jié)果應(yīng)用手機(jī)短信、電話語(yǔ)音、電子郵件或有線電視等方式對(duì)用戶進(jìn)行電費(fèi)催繳，滿足用戶人性化服務(wù)需求。二是提供大用戶用電情況定制與增值服務(wù)。利用采集終端雙向互動(dòng)的特點(diǎn)，用戶自行編制訂閱模板，根據(jù)用戶定制需求，向電力用戶提供電網(wǎng)供需狀況，電網(wǎng)的電量與負(fù)荷的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)有、無(wú)功數(shù)據(jù)以及用戶自身用能分析等增值服務(wù)，提供統(tǒng)計(jì)到日的電量、電費(fèi)、付費(fèi)余額等用電信息，以及負(fù)荷、需量等準(zhǔn)實(shí)時(shí)用電信息查詢服務(wù)，滿足用戶差異化服務(wù)需求。三是提供高危及重要用戶安全用電服務(wù)，利用采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)用戶用電負(fù)荷，延伸監(jiān)測(cè)用戶電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，管理用戶周期巡檢、設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)、隱患治理等信息，指導(dǎo)用戶安全用電。

3.2 市場(chǎng)分析與需求側(cè)管理應(yīng)用

電力市場(chǎng)分析與需求側(cè)管理應(yīng)用需要大量的用戶側(cè)數(shù)據(jù)支撐，采集系統(tǒng)的建設(shè)正是在智能電網(wǎng)的用電側(cè)提供了高效、海量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。采集系統(tǒng)支撐市場(chǎng)分析與需求側(cè)管理應(yīng)用。一是支撐電力銷(xiāo)售市場(chǎng)分析預(yù)測(cè)，利用采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分地區(qū)、分供電單位、分線路、分行業(yè)大用戶及特性負(fù)荷定期用電量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析功能，充分利用采集系統(tǒng)歷史及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提高市場(chǎng)分析預(yù)測(cè)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性及信息化水平。二是支撐有序用電管理，充分挖掘采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握?qǐng)?zhí)行區(qū)域供需平衡狀態(tài)、用戶負(fù)荷信息，為編制有序用電方案提供科學(xué)依據(jù);利用采集系統(tǒng)與營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的緊密耦合，實(shí)現(xiàn)有序用電方案及執(zhí)行效果在采集系統(tǒng)與營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)及時(shí)流轉(zhuǎn)，提高有序用電方案執(zhí)行的規(guī)范性、高效性、公平性和及時(shí)性。三是支撐大用戶能效服務(wù)，根據(jù)大用戶需求，依托采集系統(tǒng)功能，擴(kuò)充采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約，構(gòu)建向大用戶內(nèi)部用電設(shè)備延伸的采集平臺(tái)，提供大用戶內(nèi)部的分項(xiàng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)、能效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合能效數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，提供能效數(shù)據(jù)分析，開(kāi)展能效服務(wù)。

3.3 輔助電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與可靠性統(tǒng)計(jì)應(yīng)用

一是開(kāi)展臺(tái)區(qū)電壓監(jiān)測(cè)，通過(guò)采集系統(tǒng)采集臺(tái)區(qū)總表的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)在采集任務(wù)配置中增加臺(tái)區(qū)總表電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)巡測(cè)任務(wù)的方式，定時(shí)監(jiān)測(cè)配變臺(tái)區(qū)變壓器出口及部分用戶電壓狀況，輔助電壓質(zhì)量監(jiān)測(cè)。二是開(kāi)展臺(tái)區(qū)三相不平衡監(jiān)測(cè)，通過(guò)采集終端三相電壓電流幅值數(shù)據(jù)，定時(shí)監(jiān)測(cè)配變臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡度，為低壓負(fù)荷平衡提供數(shù)據(jù)支撐。三是輔助開(kāi)展供電可靠性統(tǒng)計(jì)，挖掘電能表掉電、全失壓等事件記錄及統(tǒng)計(jì)功能，支撐基于用戶電能表的供電可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)機(jī)制。

3.4 輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、故障搶修業(yè)務(wù)應(yīng)用

業(yè)擴(kuò)報(bào)裝是營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)的重要內(nèi)容，故障搶修是體現(xiàn)電力營(yíng)銷(xiāo)優(yōu)質(zhì)服務(wù)的重要窗口。此兩項(xiàng)業(yè)務(wù)均可以利用采集系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)服務(wù)的提升。一是輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝方案制定［4］，依托營(yíng)銷(xiāo)、配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)融合，增加采集系統(tǒng)與營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)WebService接口，由采集系統(tǒng)提供指定臺(tái)區(qū)變壓器、線路的日最大負(fù)荷，根據(jù)變壓器線路或變壓器額定容量計(jì)算可用容量。結(jié)合營(yíng)銷(xiāo)GIS應(yīng)用，為供電方案制訂提供依據(jù)。二是輔助故障搶修業(yè)務(wù)應(yīng)用，梳理分析故障搶修業(yè)務(wù)采集數(shù)據(jù)需求，充分運(yùn)用采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過(guò)采集設(shè)備及計(jì)量裝置斷電信息推送服務(wù)，構(gòu)建配網(wǎng)故障智能定位數(shù)據(jù)模型，提高故障判斷和定位能力，提升故障搶修協(xié)同服務(wù)水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

采集系統(tǒng)在降損增收、節(jié)約管理與人工成本方面發(fā)揮了顯著的經(jīng)濟(jì)效益;在支撐“大營(yíng)銷(xiāo)”體系建設(shè)、居民階梯電價(jià)執(zhí)行、防范電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)、提高用工效率等方面取得明顯管理成效;在智能電網(wǎng)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、有序用電、節(jié)能減排、分布式電源接入等方面提供了堅(jiān)強(qiáng)技術(shù)支撐，取得突出社會(huì)效益。采集系統(tǒng)是用電營(yíng)銷(xiāo)管理中不可缺少的技術(shù)支持，為供電企業(yè)做好電力需求側(cè)管理以及加強(qiáng)與客戶之間的信息交流，提供了一個(gè)有效的技術(shù)平臺(tái)［5］。作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著用戶用電信息采集、實(shí)現(xiàn)資源共享、實(shí)施監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行，保證電網(wǎng)安全有序運(yùn)行以及全面電費(fèi)控制的重要職能。成為溝通供電企業(yè)與電力客戶之間最便捷的橋梁和一種立足于雙重服務(wù)的信息中心。通過(guò)深入挖掘采集數(shù)據(jù)價(jià)值與應(yīng)用，促進(jìn)采集系統(tǒng)應(yīng)用范圍和效益最大化，全面提升營(yíng)銷(xiāo)管理與服務(wù)的信息化、自動(dòng)化、智能化、互動(dòng)化水平。

［1］楊 燁.用電信息采集系統(tǒng)及低壓集中抄表終端建設(shè)淺析［J］.青海科技，2010，20(3):50－51.

［2］孫 莉，董化新.客戶用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展方向初探［J］.山東電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010，13(4):4－7.

［3］刁培忠.用電信息采集系統(tǒng)在電力企業(yè)的應(yīng)用分析 ［J］.中國(guó)電力教育，2010，29(9):254－256.

［4］國(guó)家電網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)〔2013〕101號(hào).國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于加快用電信息采集系統(tǒng)深入應(yīng)用的意見(jiàn)［S］.

［5］王曉峰，李庚清.用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展新趨勢(shì)［J］.電力需求側(cè)管理，2010，12(5):59－61.