智能計(jì)量管理終端的創(chuàng)新與應(yīng)用

梁 波，牛節(jié)省，劉東旭

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟(jì)南 250001；2.北京國旺盛源智能終端科技有限公司，北京 100089）

0 引言

智能電表及用電信息采集系統(tǒng)的全面推廣［1］，為智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展提供了豐富的數(shù)據(jù)來源。隨之而來的是各大信息化管控系統(tǒng)普及應(yīng)用，所有這些都要求設(shè)備檔案資產(chǎn)信息正確、電氣拓卜關(guān)系清晰、地理位置定位準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)采集傳輸高效［2－3］。 但在目前的低壓臺(tái)區(qū)管理過程中，由于臺(tái)區(qū)電能表歸屬問題無法在技術(shù)上徹底解決，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝與系統(tǒng)檔案無法做到一一對(duì)應(yīng)，給后期營配貫通、線損管理、搶修定位等帶來一系列問題。為解決上述問題，國網(wǎng)山東省電力公司與北京國網(wǎng)盛源智能終端科技有限公司聯(lián)合開發(fā)了智能計(jì)量管理終端，取得了良好效果。

1 實(shí)現(xiàn)功能

1.1 戶表檔案自動(dòng)識(shí)別

基于寬帶載波技術(shù)，對(duì)集中器進(jìn)行適應(yīng)性改造，分別在集中器與管理終端內(nèi)置臺(tái)區(qū)識(shí)別儀模塊。除正常的寬帶載波通信外，管理終端對(duì)上能接收集中器發(fā)出的臺(tái)區(qū)識(shí)別信號(hào)，從而判斷所屬臺(tái)區(qū)及所屬相位；對(duì)下自動(dòng)獲取電能表、表箱資產(chǎn)號(hào)信息，同時(shí)又將集中器與變壓器唯一信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了“電能表-計(jì)量箱-臺(tái)區(qū)變壓器”關(guān)系的自動(dòng)識(shí)別［4］。

1.2 停電故障自動(dòng)預(yù)警

智能計(jì)量管理終端通過RS485通信，實(shí)時(shí)采集每塊用戶電表的主回路電流、零線電流、有功功率、功率因數(shù)、內(nèi)置繼電器狀態(tài)。通過這些參數(shù)的關(guān)聯(lián)判斷，確定用戶停電是繼電器跳閘還是空開跳閘并通過事件主動(dòng)上報(bào)至集中器，集中器實(shí)時(shí)上報(bào)至主站用電采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶停電故障自動(dòng)預(yù)警。

1.3 表箱線損分級(jí)計(jì)量

智能計(jì)量管理終端通過內(nèi)置的單相或三相計(jì)量芯片，對(duì)互感器傳輸?shù)碾妷弘娏餍盘?hào)進(jìn)行計(jì)算、上傳，實(shí)現(xiàn)管理終端對(duì)計(jì)量箱內(nèi)進(jìn)線側(cè)的電壓、電流、功率等的計(jì)量功能［5］。通過集中器與需求側(cè)管理終端的配合，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的臺(tái)區(qū)識(shí)別功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線損、分級(jí)線損的準(zhǔn)確計(jì)算。

從而及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線損管理薄弱的環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)線損精細(xì)測(cè)算與治理。

1.4 全面兼容采集功能

智能計(jì)量管理終端采用模塊化設(shè)計(jì)，可完全替代傳統(tǒng)的國網(wǎng)I型采集器和Ⅱ型采集器，其安裝方式與Ⅰ、Ⅱ型采集器一致，現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。終端采用模塊化設(shè)計(jì)，可兼容各廠商模塊，支持寬帶載波、窄帶載波等通訊方式。

圖1 智能計(jì)量管理終端結(jié)構(gòu)

1.5 功能可擴(kuò)展性強(qiáng)

智能計(jì)量管理終端后續(xù)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求增加GPS定位、防竊電、客戶需求側(cè)管理、遠(yuǎn)程停復(fù)電預(yù)警等功能，功能可拓展性強(qiáng)。

2 實(shí)現(xiàn)原理

2.1 戶表檔案自動(dòng)識(shí)別

1）智能計(jì)量管理終端通過RS485口，搜索其管理的所有電表，并記錄檔案信息。

2）集中器內(nèi)置臺(tái)區(qū)識(shí)別模塊，分別從U、V、W三相發(fā)射臺(tái)區(qū)識(shí)別信號(hào)，信號(hào)包含相位和集中器地址。管理終端收到該臺(tái)區(qū)識(shí)別儀信號(hào)后，會(huì)自動(dòng)保存相位和集中器地址。

3）集中器啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)流程，從節(jié)點(diǎn)以載波通信方式進(jìn)行主動(dòng)注冊(cè)。注冊(cè)完成后，集中器啟動(dòng)從節(jié)點(diǎn)狀態(tài)輪巡流程，通過比對(duì)從節(jié)點(diǎn)返回的相位和集中器地址，可確定從節(jié)點(diǎn)是否屬于本臺(tái)區(qū)及相位。

4）流程執(zhí)行完畢，集中器會(huì)主動(dòng)上報(bào)該變壓器管理的實(shí)際表箱檔案以及每塊電表相位。

5）在安裝智能計(jì)量管理終端時(shí)，通過手持設(shè)備設(shè)置了每個(gè)表箱的GPS信息，所以主站在流程注冊(cè)完成后，能自動(dòng)繪制臺(tái)區(qū)電氣拓?fù)鋱D。

2.2 用戶停電自動(dòng)預(yù)警

智能計(jì)量管理終端通過RS485通信，實(shí)時(shí)采集每塊用戶電表的主回路電流、零線電流、有功功率、功率因數(shù)、內(nèi)置繼電器狀態(tài)。通過這些參數(shù)的關(guān)聯(lián)判斷，確定用戶電表的電流。功率為0時(shí)，是繼電器跳閘、空開跳閘或是用戶沒有開啟用電設(shè)別。該方法通過純軟件算法實(shí)現(xiàn)，成本低，尤其隨著用戶生活水平的提高，一般用戶都有一些電氣設(shè)備需要24 h供電，通過軟件算法可以準(zhǔn)確判斷出用戶是否空開跳閘。為了防止誤報(bào)，對(duì)于長期電流為0的用戶電表，只返回電流預(yù)警信息，不產(chǎn)生事件。

2.3 分級(jí)線損計(jì)算分析

智能計(jì)量管理終端內(nèi)置高精度計(jì)量模塊及精準(zhǔn)時(shí)鐘，可對(duì)每個(gè)表箱的進(jìn)線側(cè)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，并在跨點(diǎn)、跨日、跨月進(jìn)行電能計(jì)量凍結(jié)。由于每個(gè)表箱都可以實(shí)現(xiàn)總表、分表計(jì)量，所以可以自動(dòng)計(jì)算整點(diǎn)線損、日線損、月線損。通過實(shí)時(shí)線損分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶竊電行為，并精準(zhǔn)定位存在竊電行為的表箱位置。

2.4 終端現(xiàn)場(chǎng)安裝架構(gòu)

智能計(jì)量管理終端現(xiàn)場(chǎng)安裝架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能計(jì)量管理終端現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)構(gòu)圖

3 應(yīng)用效果

目前，智能計(jì)量管理終端已經(jīng)開始在山東菏澤、煙臺(tái)等地區(qū)進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，取得了良好效果。

3.1 實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)對(duì)標(biāo)指標(biāo)的良好管控

1）計(jì)量指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)寬載抄表，抄表速度快，抄表成功率100%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電壓、電流等采集任務(wù)全面下發(fā)，有效支撐配電臺(tái)區(qū)狀態(tài)評(píng)價(jià)。

2）遠(yuǎn)程停復(fù)電指標(biāo)。使用寬帶載波模塊，遠(yuǎn)程停復(fù)電速率快，效率高，有效避免客戶繳費(fèi)后無法及時(shí)復(fù)電現(xiàn)象。

3）臺(tái)區(qū)戶表對(duì)應(yīng)指標(biāo)。用戶表計(jì)檔案、計(jì)量箱資產(chǎn)號(hào)自動(dòng)采集、緊密關(guān)聯(lián)，戶表對(duì)應(yīng)率100%。

4）線損治理指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)表箱二級(jí)線損治理，有效鎖定用戶竊電違約用電行為，臺(tái)區(qū)線損可以控制在7%以下。

5）搶修及時(shí)率指標(biāo)。用戶故障主動(dòng)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)搶修，搶修及時(shí)率100%，客戶滿意率100%。

6）千戶投訴率指標(biāo)。戶表檔案自動(dòng)采集對(duì)應(yīng)，檔案準(zhǔn)確無誤，計(jì)量類錯(cuò)建檔投訴降為0。

3.2 提高工作效率降低成本

1）降低現(xiàn)場(chǎng)安裝成本。寬帶載波較II層模式安裝費(fèi)用低，以單個(gè)計(jì)量箱為例，兩層方案需要安裝成本80元／個(gè)，寬載方案需要45元／個(gè)，費(fèi)用節(jié)省近1／2。

2）降低人工建檔成本。人工建檔每戶需要費(fèi)用2元，而寬載方案，戶表資產(chǎn)檔案自動(dòng)采集，無需人工建檔，可節(jié)省全部人工建檔費(fèi)用。

3）減少戶表核對(duì)成本。人工戶表核對(duì)成本每戶需要費(fèi)用2元，智能計(jì)量管理終端利用營配貫通戶表檔案自核對(duì)功能可節(jié)省全部人工戶表核對(duì)成本。

4）減少線損治理成本。智能計(jì)量管理終端的線損治理功能解決了因戶表檔案不對(duì)應(yīng)，臺(tái)區(qū)線損數(shù)據(jù)不真實(shí)和無法對(duì)線損精細(xì)分析、精準(zhǔn)防竊電產(chǎn)生的臺(tái)區(qū)線損居高不下及后期線損治理困難的情況，對(duì)比原有的處理方法在根本上節(jié)省了大量的人力、物力成本。

5）減少現(xiàn)場(chǎng)復(fù)電成本。智能計(jì)量管理終端可以很好地處理因無法遠(yuǎn)程復(fù)電而需要人工現(xiàn)場(chǎng)掌機(jī)復(fù)電的情況，從而減少了人工現(xiàn)場(chǎng)停復(fù)電成本。

6）降低投訴處理成本。智能計(jì)量管理終端避免了因搶修不及時(shí)、計(jì)量檔案不對(duì)應(yīng)引發(fā)的投訴，最大程度地降低了投訴風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 實(shí)現(xiàn)了對(duì)新技術(shù)的有益實(shí)踐

國家電網(wǎng)公司2017年計(jì)量工作指導(dǎo)意見中提出加強(qiáng)計(jì)量新技術(shù)研究和應(yīng)用的工作要求：一是要開展模組化采集終端、寬帶電力線載波與寬頻微功率無線融合通信等智能計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)研究、驗(yàn)證和試點(diǎn)應(yīng)用；二是研究柔性智能費(fèi)控技術(shù)，緩解服務(wù)壓力，改善客戶感知；三是研究電能表“即裝即采”實(shí)現(xiàn)技術(shù)；四是試點(diǎn)應(yīng)用采集檔案自動(dòng)維護(hù)、用戶狀態(tài)全網(wǎng)感知等技術(shù)。智能計(jì)量管理終端正是針對(duì)國網(wǎng)公司計(jì)量實(shí)施意見的有益實(shí)踐和嘗試，通過該終端的研發(fā)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)采集終端模組化、采集檔案自動(dòng)維護(hù)、用戶狀態(tài)感知、即裝即采等功能，并為柔性費(fèi)控、寬帶電力線載波與寬頻微功率無線融合、不入戶查串戶等新技術(shù)研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

智能計(jì)量管理終端實(shí)現(xiàn)了用電信息采集、戶表自動(dòng)識(shí)別、停電自動(dòng)預(yù)警、線損二級(jí)計(jì)算等功能，其應(yīng)用能大幅降低計(jì)量施工運(yùn)維人員工作量，有效提高工作效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率，有力促進(jìn)營配貫通、線損治理等工作成效。該終端可擴(kuò)展性強(qiáng)，后續(xù)可以根據(jù)需求附加如GPS定位、客戶需求側(cè)管理等功能，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。