淺談提高電力終端高頻數(shù)據(jù)采集成功率的方法

摘要：在電力采集系統(tǒng)中，利用電力寬帶載波（HPLC）高速率特點(diǎn)，可以有效提升電能表抄表速度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表電壓、電流等高頻數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)而有效開展供電線路老化趨勢(shì)分析，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓質(zhì)量和負(fù)荷波動(dòng)情況。但目前電力終端實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)采集的方法五花八門，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且采集成功率高低不一。現(xiàn)介紹一種利用HPLC實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)采集及補(bǔ)抄的方法，對(duì)提高高頻數(shù)據(jù)采集率有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：電力采集終端;HPLC;高頻采集

0 引言

目前，低壓電力采集終端（以下簡(jiǎn)稱“集中器”）上的下行通信模塊即將大規(guī)模升級(jí)成寬帶載波（HPLC）。在寬帶載波臺(tái)區(qū)，電力線通信的可靠性和穩(wěn)定性顯著提升。相比于窄帶臺(tái)區(qū)，使用HPLC技術(shù)的集中器除了要采集日凍結(jié)數(shù)據(jù)外，還要對(duì)臺(tái)區(qū)下所有電能表的高頻實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。但對(duì)于規(guī)模大或者信道條件差的臺(tái)區(qū)，HPLC的通信質(zhì)量容易受時(shí)段影響，很難保證當(dāng)天所有電能表的數(shù)據(jù)都抄讀成功。因此，需要針對(duì)HPLC臺(tái)區(qū)下的集中器進(jìn)行抄表算法的優(yōu)化，以適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的臺(tái)區(qū)環(huán)境和日益增多的數(shù)據(jù)抄讀量，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)采集成功率。

1 高頻數(shù)據(jù)采集工作原理

在電力采集系統(tǒng)中，HPLC臺(tái)區(qū)下的集中器需要每天采集96點(diǎn)實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)用于供電質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)分析，高頻數(shù)據(jù)一般包括電壓、電流、功率因數(shù)等[1]。集中器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電能表的情況，定期采集電能表中的數(shù)據(jù)，將采集成功的數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)存儲(chǔ)至集中器中，等待主站召測(cè)或主動(dòng)上報(bào)。

1.1 ? ?現(xiàn)有采集方法

1.1.1 ? ?臺(tái)區(qū)下電能表不支持負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)

集中器從每天00：00開始，采集臺(tái)區(qū)下電能表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。采集間隔為15 min，采集間隔起始從0分開始。以集中器當(dāng)前時(shí)間為基準(zhǔn)，按照15 min的倍數(shù)處理后作為時(shí)標(biāo)，如數(shù)據(jù)返回時(shí)集中器當(dāng)前時(shí)間為2021-07-18T15：23：23，則時(shí)標(biāo)為2021-07-18T15：15：00。

1.1.2 ? ?臺(tái)區(qū)下電能表支持負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)

集中器按照時(shí)標(biāo)抄讀電能表中前一天或前一時(shí)間點(diǎn)的負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)，并根據(jù)抄讀時(shí)標(biāo)將電能表返回的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到集中器中。為保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，建議抄前一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的負(fù)荷曲線。負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)的抄讀格式如表1所示。

1.2 ? ?目前存在的問(wèn)題

集中器每天除了需要抄讀高頻數(shù)據(jù)，還要抄讀電能表的日凍結(jié)數(shù)據(jù)、需量數(shù)據(jù)、全事件等，這些數(shù)據(jù)的抄讀優(yōu)先級(jí)比高頻數(shù)據(jù)高[2]。因此，在00：00以后，集中器無(wú)法抄讀高頻數(shù)據(jù)，導(dǎo)致無(wú)法抄讀的時(shí)間段內(nèi)存在數(shù)據(jù)“漏點(diǎn)”。

2 問(wèn)題分析

鑒于1.2中的問(wèn)題，本文將介紹一種基于HPLC的高頻數(shù)據(jù)補(bǔ)抄方法，本方法在1.1.2的基礎(chǔ)上，引入了針對(duì)負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)的補(bǔ)抄方案。在保證日凍結(jié)數(shù)據(jù)優(yōu)先抄讀的前提下，分階段對(duì)漏抄的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)抄。經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，本方案不僅能抄完正常臺(tái)區(qū)下所有電能表當(dāng)天的高頻數(shù)據(jù)，還能往前補(bǔ)抄前兩天漏抄的高頻數(shù)據(jù)。

3 優(yōu)化措施

集中器每天抄完日凍結(jié)數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行高頻數(shù)據(jù)的抄讀;抄讀高頻數(shù)據(jù)時(shí)，每15 min為一個(gè)抄表周期，在抄表周期內(nèi)優(yōu)先抄讀當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)。抄完后，緊接著對(duì)之前漏抄的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)抄。在每個(gè)周期的補(bǔ)抄時(shí)間內(nèi)，將之前漏抄的數(shù)據(jù)點(diǎn)按照距離當(dāng)前時(shí)間的大小，劃分為上1個(gè)，上2個(gè)，…，上n個(gè)點(diǎn)，并且將數(shù)據(jù)項(xiàng)的抄讀機(jī)會(huì)均勻地分配給每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，避免少數(shù)電能表?yè)碛刑貦?quán)。臺(tái)區(qū)下有些電能表不支持負(fù)荷曲線的方式抄讀，對(duì)其抄讀會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間。為進(jìn)一步提升采集效率，引入黑名單機(jī)制，在抄讀數(shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)電能表的返回報(bào)文進(jìn)行分析，如果認(rèn)定該電能表不支持負(fù)荷曲線，則將該電能表拉入黑名單，本輪不再抄讀。

具體操作流程如下：

假設(shè)某臺(tái)區(qū)采用寬帶載波方案，下面接有k塊電能表，分別為P1～Pk。每天需要抄讀電能表的日凍結(jié)數(shù)據(jù)a項(xiàng)，分別為F1～Fa，以及電能表的負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)b項(xiàng)，分別為H1～Hb。

（1）流程開始，首先抄讀電能表的日凍結(jié)數(shù)據(jù)，一共k×a項(xiàng)，耗時(shí)x分鐘;

（2）開始曲線抄讀任務(wù)，并保證HPLC中CCO為集中器主動(dòng)模式;

（3）在抄讀曲線數(shù)據(jù)前，根據(jù)日凍結(jié)數(shù)據(jù)的抄讀時(shí)間，為所有電能表計(jì)算出需要補(bǔ)抄的時(shí)間點(diǎn)y=x/15，記為p1-d1—p1-dy…pk-d1—pk-dy;

（4）按照電能表順序，依次抄讀當(dāng)前時(shí)間段所有電能表的曲線數(shù)據(jù);

（5）如果電能表回否認(rèn)報(bào)文，將該電能表置于黑名單中，本輪不再抄讀;

（6）當(dāng)前時(shí)間段曲線數(shù)據(jù)抄完后，根據(jù)剩余時(shí)間，制訂當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的補(bǔ)抄計(jì)劃，計(jì)算公式為：補(bǔ)抄點(diǎn)數(shù)n1=[（剩余時(shí)間T1/單個(gè)ID平均抄讀時(shí)間T2）/測(cè)量點(diǎn)個(gè)數(shù)k]/曲線數(shù)據(jù)項(xiàng)個(gè)數(shù)b;

（7）開始補(bǔ)抄流程，找到距離當(dāng)前時(shí)間最近的一個(gè)點(diǎn)d1，根據(jù)步驟（6）計(jì)算的補(bǔ)抄點(diǎn)，對(duì)所有需要補(bǔ)抄的數(shù)據(jù)項(xiàng)按照p1-d1—pk-d1的順序補(bǔ)抄;

（8）步驟（7）執(zhí)行完成后，繼續(xù)找到距離當(dāng)前時(shí)間最近的一個(gè)點(diǎn)d2，對(duì)所有需要補(bǔ)抄的數(shù)據(jù)項(xiàng)按照p1-d2—pk-d2的順序補(bǔ)抄;

（9）重復(fù)執(zhí)行步驟（7），直到補(bǔ)抄完所有n1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù);

（10）開始下一輪曲線抄表，按照步驟（6）計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的補(bǔ)抄個(gè)數(shù)n2，重復(fù)執(zhí)行步驟（7）;

（11）重復(fù)執(zhí)行步驟（9）和步驟（10），執(zhí)行次數(shù)為m，直到n1+n2+n3+…+nm=y;

（12）全部抄讀完畢，流程結(jié)束。

高頻數(shù)據(jù)采集流程圖如圖1所示。

4 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)果

將改進(jìn)措施在四川現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試掛測(cè)試，發(fā)現(xiàn)具有補(bǔ)抄功能的集中器高頻數(shù)據(jù)采集率較原先有較大幅度提高，特別是500塊電能表以上的大臺(tái)區(qū)，每日96點(diǎn)高頻數(shù)據(jù)采集成功率由最低87%左右提升至99%以上。具體結(jié)果差異如表2、表3所示，其中應(yīng)采集點(diǎn)數(shù)和實(shí)際采集點(diǎn)數(shù)均為電壓、電流、功率三類數(shù)據(jù)按照15 min間隔、每天采集96個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)總和。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了電力系統(tǒng)中對(duì)高頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的兩種常用方法，對(duì)采集過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并提出了一種基于負(fù)荷曲線的優(yōu)化措施，該措施可以有效解決高頻數(shù)據(jù)采集和日凍結(jié)數(shù)據(jù)采集或其他數(shù)據(jù)采集的沖突，進(jìn)一步提高高頻數(shù)據(jù)的采集成功率。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 唐永紅，鄭曉雨，馬進(jìn).實(shí)際電網(wǎng)中提高負(fù)荷模型實(shí)用性的方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，34（7）：47-51.

[2] 于晶晶.電力線載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2006.

收稿日期：2021-07-21

作者簡(jiǎn)介：黃旺（1994—），男，江西宜春人，研究方向：載波抄表。