用電信息采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

賈旭超

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國社會生產(chǎn)對電能的需求與日俱增。面對新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我國電力行業(yè)必須依靠先進(jìn)的信息控制技術(shù)來實現(xiàn)由傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)向智能電網(wǎng)系統(tǒng)的方向轉(zhuǎn)變。用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)正是這一智能電網(wǎng)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，可滿足電力企業(yè)各方面的需求，是一種新型的供用電關(guān)系。本文對用電信息采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)做出詳細(xì)分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：用電信息采集；電力企業(yè)；電網(wǎng)系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號： TM93 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）35-159-2

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會生產(chǎn)對電網(wǎng)系統(tǒng)不斷提出更高的要求。智能電網(wǎng)的構(gòu)建是為了滿足電力用戶的更多需求，實現(xiàn)電力運輸以及電力控制的信息化、智能化，提高電網(wǎng)運行系統(tǒng)的安全可靠性，提升電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。更進(jìn)一步地說，我國在推行智能電網(wǎng)這一標(biāo)準(zhǔn)方案下，全力建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)，以實現(xiàn)及時的采集數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計量、高效的服務(wù)方式等，全方位地實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)與用電用戶之間實時互動的電力信息業(yè)務(wù)。

1 用電信息采集系統(tǒng)基本概述

用電信息采集系統(tǒng)是電力系統(tǒng)營銷管理體系中的重要環(huán)節(jié)，也是該體系中關(guān)鍵的自動化系統(tǒng)部分，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測用電用戶的實時用電情況。其主要功能包括：電力數(shù)據(jù)的自動采集、數(shù)據(jù)計量、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)在線監(jiān)測以及電力質(zhì)量的在線管控等。依據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)成劃分，用電信息采集系統(tǒng)主要由主站系統(tǒng)、終端設(shè)備、電能表以及通信系統(tǒng)構(gòu)成。主站系統(tǒng)是集“集抄系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)、配變檢測系統(tǒng)”于一體的，滿足“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費”功能需求的系統(tǒng)。終端設(shè)備包括負(fù)控終端、集中器、采集器。電能表包括變電站關(guān)口表、臺區(qū)表和居民用戶表[1]。

2 用電信息采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 通信技術(shù)

2.1.1 本地通信技術(shù)

本地通信網(wǎng)絡(luò)用于現(xiàn)場終端與電表計量的通信連接，主要包括RS485通信、低壓電力線載波、M-BUS總線和微功率無線通信四種方式。下面依次做出簡要介紹。①RS485通信。此種通信應(yīng)用較為廣泛，是采用電表與多個采集的并向連接，通過兩條RS485線將計量表與終端設(shè)備直接連接在一起，實現(xiàn)采集設(shè)備與電表之間的通信。其優(yōu)點是：傳輸速率高、抗干擾性好，可應(yīng)用于多種傳輸系統(tǒng)。其不足之處是：如長距離布線帶來的不便、線路容易受損而很難定位故障點等。②低壓電力載波。在用電信息采集系統(tǒng)中，對電能表中數(shù)據(jù)的采集時依靠載波采集設(shè)備進(jìn)行采集的，低壓電力載波將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。此種通信具有投入成本低、維護(hù)成本低的優(yōu)點，其缺點是受負(fù)載影響大、信號衰減大等，此種通信適用于偏遠(yuǎn)農(nóng)村或偏僻的別墅區(qū)。③M-BUS總線通信。此種通信方式較為開放，可實現(xiàn)電能計量表的自動抄表，與RS485較為類似，且具有通信效率高、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點。④微功率無線通信。此種通信與低壓電力載波相似，采用數(shù)字信號單片射頻收發(fā)芯片將數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制、解調(diào)、放大、濾波等數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為高頻交流的電磁波進(jìn)行傳輸。主要適用于農(nóng)村中單戶單表的情況。

2.1.2 遠(yuǎn)程通信技術(shù)

遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于集中采集器與主站系統(tǒng)之間的傳輸，目前較為廣泛應(yīng)用的是無線公網(wǎng)、有線通信和光纖通信，下面做出具體介紹：首先是無線公網(wǎng)。無線公網(wǎng)即GPRS通信技術(shù)，在用電信息采集終端安裝SIM卡，便可產(chǎn)生通信編號與地址，來進(jìn)行與主站系統(tǒng)之間的通信，并可快速與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此種通信技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。其次是有線通信。有線通信即有線電話通信，是利用分頻技術(shù)將電話線分為三個獨立的通道，增加其抗干擾能力，通過調(diào)制調(diào)節(jié)器撥號有線電話，將采集到的電能數(shù)據(jù)傳送至主站系統(tǒng)，同時等待主站系統(tǒng)下達(dá)的指令。最后是光纖通信技術(shù)。此種技術(shù)是具有光波載體的信號傳輸，可有效滿足電能數(shù)據(jù)的大量傳輸以及長距離傳輸，并且具有很好的抗干擾能力，保證電能的傳輸質(zhì)量。無線通信和光線通信也是智能電網(wǎng)發(fā)展的主流方向。

2.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

2.2.1 集群技術(shù)

集群技術(shù)同樣是輸用電信息采集系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)，通過集群技術(shù)將多臺獨立網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)連接成整體，進(jìn)行統(tǒng)一管控，最終實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的大運量計算，可面對大量數(shù)據(jù)的共同訪問，對數(shù)據(jù)流量進(jìn)行合理分配，有效提升了信息數(shù)據(jù)的計算效率，并可保證其準(zhǔn)確性。

2.2.2 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)是提升對信息采集數(shù)據(jù)處理能力的有效途徑，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)即從內(nèi)存中直接進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的存儲，優(yōu)化了采集數(shù)據(jù)的信息讀寫能力，有效提升了數(shù)據(jù)信息的訪問性能，最終實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的實時查詢，很好地完善了用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，尤其是對大批量數(shù)據(jù)的集中處理。在對大批量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理的同時，還要對數(shù)據(jù)庫的SQL語句以及數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，比如說，對每個數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)限定在2GB的存量范圍，并將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類存盤保管，以方便后期的查詢等。

2.3 設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)

在設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)中重點介紹用電信息的安全防護(hù)技術(shù)。用電信息采集系統(tǒng)所面對的電力數(shù)據(jù)信息量較大、其覆蓋范圍較廣，在系統(tǒng)運行過程中可能會接觸到眾多的安全隱患問題，因此，針對系統(tǒng)各階段面臨的安全隱患，對用電信息采集系統(tǒng)攝入了安全防護(hù)技術(shù)。此項技術(shù)主要是由系統(tǒng)主站、密碼機(jī)和采集終端三部分構(gòu)成。在系統(tǒng)主站中設(shè)置具有高速運行特點的密碼機(jī)，用來完成主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)的加密、解密，具體是進(jìn)行身份識別認(rèn)證、核心數(shù)據(jù)的加密解密、密鑰的協(xié)商和更新以及數(shù)據(jù)信息的校驗等功能。除此之外，還要對系統(tǒng)的采集終端、智能電表和集中器中設(shè)置密碼加密模塊，用來完成主站、采集終端和電表之間的身份認(rèn)證、核心數(shù)據(jù)的傳輸，以及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的加密、解密等，總體來講就是保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和保密性。這里密碼加密機(jī)和終端系統(tǒng)的加密塊都是由國家密碼管理局認(rèn)定的密鑰加密算法和硬件加密，此外，安全防護(hù)系統(tǒng)使得采集終端的監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)傳輸功能以及數(shù)據(jù)交換功能等更加完善，有效起到了防御預(yù)警作用。

2.4 業(yè)務(wù)處理技術(shù)

業(yè)務(wù)處理技術(shù)主要介紹智能費控技術(shù)和移動作業(yè)技術(shù)。第一，智能費控技術(shù)。用電信息采集系統(tǒng)中智能費控技術(shù)的運用主要是實現(xiàn)用電用戶先交費后用電的管理模式，通過系統(tǒng)對用戶用電量的采集監(jiān)控，在電費余額不足時提醒用戶充值繳費，并在余額為零時自動跳閘停止使用。智能費控技術(shù)與安全防護(hù)技術(shù)同樣，貫穿系統(tǒng)主站、采集終端和智能電表中，其中主站費控技術(shù)主要適用于居民用戶和各類專變用戶，采集終端費控技術(shù)適用于專變用戶，智能電表費控技術(shù)適用于居民用戶，并在用電量大的情況下減輕主站的壓力。除此之外，費控技術(shù)對本地通信的電力線載波通信的工作要求較高，載波通信工作必須具有極強(qiáng)的可靠性、穩(wěn)定性以及實時性，才能為費控技術(shù)提供有效的技術(shù)支持。第二，移動作業(yè)技術(shù)。傳統(tǒng)的電表計量作業(yè)是在打印好工作單的基礎(chǔ)上采用人工抄表的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)登錄，其工作效率低，且不能保證準(zhǔn)確性，而現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的是移動作用支持系統(tǒng)，移動作業(yè)平臺可實現(xiàn)電表抄收、電表計量以及業(yè)務(wù)辦理等功能，有效降低人員的勞動力，提升了工作效率，實現(xiàn)了計量作業(yè)的精細(xì)化管理。

3 結(jié)束語

本文通過對用電信息采集系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)以及各項關(guān)鍵技術(shù)的研究得出，用電信息采集系統(tǒng)是構(gòu)建智能電網(wǎng)系統(tǒng)的必然要求，可更好地實現(xiàn)電力營銷業(yè)務(wù)的自動化處理，做到優(yōu)化資源配置，提升電力企業(yè)的工作效率。因此，繼續(xù)加強(qiáng)用電信息采集系統(tǒng)的技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王立鵬，任順航，呂鵬鵬，尚秋峰.基于用電信息采集系統(tǒng)的通信技術(shù)[J].電子科技，2013，11：170-172.