采集終端與智能電表批量采集任務(wù)處理技術(shù)研究

張啟君 付映宇

關(guān)鍵詞：采集終端;智能電表;批量采集任務(wù)處理

引言

在智能電網(wǎng)建設(shè)中，用電信息采集系統(tǒng)為其提供了重要的物理基礎(chǔ)。依托自動(dòng)控制技術(shù)、精確傳感技術(shù)和快速通信技術(shù)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、線損統(tǒng)計(jì)分析負(fù)荷信息管理、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)等基本功能，為電網(wǎng)有效監(jiān)測(cè)用戶用電信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常用電情況和制定用戶用電引導(dǎo)策略提供了重要的技術(shù)支持。

1 研究現(xiàn)狀

電力信息采集系統(tǒng)也是智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，電力信息采集系統(tǒng)逐步完善，采集工作的核心已經(jīng)從建設(shè)階段轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)維管理階段。由于在施工過(guò)程中大量使用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，內(nèi)部系統(tǒng)多，組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障類型多樣，給運(yùn)行維護(hù)工作帶來(lái)很大困難，因此對(duì)及時(shí)、準(zhǔn)確的故障診斷提出了更高的要求。目前運(yùn)維人員主要為設(shè)備廠家人員、供電部門(mén)日常維護(hù)人員、運(yùn)維服務(wù)廠家等，這些運(yùn)維人員水平參差不齊，導(dǎo)致運(yùn)維效率低下。另外，傳統(tǒng)的運(yùn)維工作主要通過(guò)操作指導(dǎo)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、工作手冊(cè)指導(dǎo)等方式進(jìn)行，在很多領(lǐng)域都采用了依靠運(yùn)維人員的工作經(jīng)驗(yàn)推斷設(shè)備故障的方法，但這些方法效率低下，難以準(zhǔn)確、快速地發(fā)現(xiàn)故障，無(wú)法跟上日益增加的運(yùn)行維護(hù)工作量。截至目前，智能電表和用電信息采集覆蓋率已超過(guò)99%，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備智能自診斷、主動(dòng)上報(bào)機(jī)制等先進(jìn)應(yīng)用。根據(jù)長(zhǎng)期的收集、運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)收集、運(yùn)行和維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)遇到的常見(jiàn)故障問(wèn)題及其處理方法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)使用的方便性，全面完善收集，操作和維護(hù)效率。

2 智能化電能量采集終端應(yīng)用

通過(guò)對(duì)電能信息采集終端的研究，發(fā)現(xiàn)電能信息智能采集是電能信息采集的大趨勢(shì)，而電能信息自動(dòng)采集終端是智能電網(wǎng)的基石。智能電網(wǎng)的電力調(diào)度需要大量的用電數(shù)據(jù)作為智能電網(wǎng)進(jìn)行電力調(diào)度的基礎(chǔ)，因此，智能電網(wǎng)需要電能數(shù)據(jù)自動(dòng)采集終端，使其快速發(fā)展。首先，電力營(yíng)銷部向用戶售電，電能信息自動(dòng)采集設(shè)備采集用戶用電量。通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)端和用戶端的電力調(diào)度。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算，分析了電網(wǎng)各部分的功率損耗。采用顯示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)架構(gòu)圖。每一級(jí)都有不同的功能。各層之間通過(guò)預(yù)先設(shè)置接口進(jìn)行連接，可以大大減少程序之間的耦合，增強(qiáng)整個(gè)程序的擴(kuò)展能力，更有利于系統(tǒng)的管理和開(kāi)發(fā)。在顯示層，采用Struts框架技術(shù)，利用JSP（Java服務(wù)器頁(yè)面）技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能電能信息采集，并通過(guò)顯示頁(yè)面呈現(xiàn)。在業(yè)務(wù)邏輯層，利用spring框架良好的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)電能采集系統(tǒng)各項(xiàng)目不同邏輯的協(xié)同處理。

3 智能電表批量采集任務(wù)處理技術(shù)

3.1 研究通信模塊在故障自動(dòng)診斷方面的應(yīng)用

HPLC通信單元根據(jù)協(xié)議文件傳輸數(shù)據(jù)，自動(dòng)管理下級(jí)節(jié)點(diǎn)的中繼路由關(guān)系，無(wú)需人工干預(yù)。當(dāng)路由中的中繼節(jié)點(diǎn)被拆除或出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能立即自動(dòng)找到新路由;當(dāng)一個(gè)新節(jié)點(diǎn)添加到系統(tǒng)中時(shí)，它還可以立即建立一個(gè)新路由。通信裝置應(yīng)具有載波感應(yīng)和防撞功能。電能表的載波通信單元應(yīng)具有主動(dòng)報(bào)告電能表斷電的功能。停電后，依靠自身超級(jí)電容器電源，主動(dòng)上報(bào)停電信息;開(kāi)機(jī)后主動(dòng)上報(bào)開(kāi)機(jī)信息。集中器本地通信單元可以采集電能表的停電情況，主動(dòng)上報(bào)事件并上報(bào)主站。電度表的載波通信單元應(yīng)具有基于集中器接線的相位識(shí)別功能。在申請(qǐng)?zhí)囟ㄈ蝿?wù)后，無(wú)論讀取成功與否，模塊應(yīng)在不超過(guò)5分鐘內(nèi)回復(fù)集中器。同時(shí)，電能表載波通信單元應(yīng)具有異常事件報(bào)告功能。

3.2 時(shí)鐘欠壓在線校時(shí)

（1） 采集終端上行鏈路：通過(guò)主站心跳采集主站時(shí)鐘，并根據(jù)自身時(shí)鐘與主站時(shí)鐘的差異以及采集器時(shí)鐘電池電壓是否欠壓判斷自身時(shí)鐘是否有效。如果終端時(shí)間與主站時(shí)間相同，則終端時(shí)間有效且無(wú)需計(jì)時(shí);如果終端時(shí)間與主站時(shí)間之差大于設(shè)定閾值，則終端時(shí)鐘電池電壓正常，主站和終端時(shí)鐘無(wú)效，需要結(jié)合家用表時(shí)鐘綜合判斷;如果終端時(shí)間和主站時(shí)間之間的差值大于閾值，并且終端時(shí)鐘蓄電池電壓過(guò)低，則終端時(shí)鐘無(wú)效。需要根據(jù)戶表時(shí)鐘進(jìn)一步判斷主站時(shí)鐘是否有效。（2） 采集終端下行鏈路：集中器讀取戶表時(shí)鐘數(shù)據(jù)，根據(jù)戶表時(shí)間和主站時(shí)間綜合判斷主站時(shí)間是否有效，最后取有效時(shí)間對(duì)采集終端進(jìn)行定時(shí)。如果終端時(shí)鐘電池電壓異常且家用電表時(shí)間有效，則選擇家用電表時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。

3.3 遠(yuǎn)程開(kāi)戶

低壓本地費(fèi)控用戶在安裝或更換電能表后需要開(kāi)戶、領(lǐng)卡和購(gòu)電。過(guò)去電網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳通常采用傳統(tǒng)的開(kāi)戶方式，即用戶在安裝或更換電能表后，需要在營(yíng)業(yè)時(shí)間到營(yíng)業(yè)廳領(lǐng)取購(gòu)電卡。但營(yíng)業(yè)廳營(yíng)業(yè)時(shí)間往往與客戶工作時(shí)間重疊，營(yíng)業(yè)廳輻射面積大，給客戶取卡帶來(lái)不便。另外，客戶收到卡后，需要插入電表繼續(xù)購(gòu)電，這很容易造成客戶多次往返。大量現(xiàn)有客戶開(kāi)戶后未插卡進(jìn)行遠(yuǎn)程購(gòu)電，導(dǎo)致購(gòu)電次數(shù)不一致，購(gòu)電失敗，影響客戶遠(yuǎn)程購(gòu)電體驗(yàn)。為解決批量換表、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)戶不變的問(wèn)題，電網(wǎng)各營(yíng)業(yè)廳在現(xiàn)有業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)程開(kāi)戶業(yè)務(wù)。遠(yuǎn)程開(kāi)戶后，新安裝客戶可以直接遠(yuǎn)程購(gòu)電，減少因購(gòu)電次數(shù)不一致而影響客戶遠(yuǎn)程購(gòu)電的問(wèn)題，提高遠(yuǎn)程購(gòu)電成功率?？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)遠(yuǎn)程或卡（舊卡）繼續(xù)換電，不需要在營(yíng)業(yè)廳換新卡，基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)意義的電表更換，提高了客戶對(duì)用電的滿意度。遠(yuǎn)程開(kāi)戶流程如下：用戶新安裝或更換流程完成后，營(yíng)銷系統(tǒng)生成遠(yuǎn)程開(kāi)戶任務(wù)發(fā)送給采集系統(tǒng)，采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程發(fā)送給用戶現(xiàn)場(chǎng)電能表。開(kāi)戶成功后，用戶將在營(yíng)銷系統(tǒng)中自動(dòng)開(kāi)啟遠(yuǎn)程充值服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶無(wú)意義的換表。目前，遠(yuǎn)程開(kāi)戶任務(wù)發(fā)送到采集系統(tǒng)后，在前1小時(shí)內(nèi)每隔15分鐘進(jìn)行一次驗(yàn)證，分發(fā)間隔為1小時(shí)后1小時(shí)。在發(fā)放開(kāi)戶信息之前，將驗(yàn)證電能表聯(lián)網(wǎng)是否成功。如果分銷成功，結(jié)果將及時(shí)反饋給營(yíng)銷部門(mén)。如果配電失敗，用戶將撥打電話測(cè)試電能表賬號(hào)信息，驗(yàn)證并糾正配電狀態(tài)，配電失敗48小時(shí)后，用戶將強(qiáng)制將結(jié)果返回營(yíng)銷系統(tǒng)。

3.4 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決故障定位

許多電氣故障要借助各種儀器儀表，對(duì)故障設(shè)備的電參數(shù)如電壓、電流、頻率等進(jìn)行測(cè)量，以確定故障部位。應(yīng)用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依托現(xiàn)有HPLC智能表，實(shí)現(xiàn)表后電流分級(jí)監(jiān)控;依靠智能開(kāi)關(guān)和表后智能微型斷路器，根據(jù)各級(jí)開(kāi)關(guān)跳合閘及停上電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全臺(tái)區(qū)從分路開(kāi)關(guān)到用戶戶內(nèi)開(kāi)關(guān)各級(jí)停電故障研判，精準(zhǔn)定位故障位置并確定跳閘原因，為低壓故障搶修效率和主動(dòng)服務(wù)能力提升提供支撐。

結(jié)束語(yǔ)

在電網(wǎng)企業(yè)中，雖然現(xiàn)有技術(shù)能夠很大程度上實(shí)現(xiàn)及早發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，優(yōu)化故障設(shè)備的定位，縮小故障點(diǎn)的排查范圍，提高低壓集抄系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的處理效率，節(jié)省大量的人力資源。但是由于低壓臺(tái)區(qū)設(shè)備數(shù)量多、類型復(fù)雜、通信協(xié)議不一致及無(wú)統(tǒng)一接入主站等原因，仍需完善故障診斷系統(tǒng)，提高管理水平，尤其是隨著新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，需提升故障排查能力和解決速度，為電網(wǎng)運(yùn)維提供更加完備的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：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

付映宇 出生年月：19940220 籍貫：湖南省邵陽(yáng)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