HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率低的原因分析及改進措施

周 賢任先國王 杲馮保全杜 賽

(國網(wǎng)河北省電力有限公司辛集市供電分公司,河北 石家莊 052360)

0 引言

電力線通信按工作頻帶可分為窄帶載波通信和寬帶載波(HPLC)通信[12],在當前智能電表已經(jīng)高度普及的情況下,采用窄帶模塊通信的早期智能電表雖然大大改善了傳統(tǒng)的人工抄表方式的弊端,但仍然有一些缺陷,很難完全滿足實時通信的應(yīng)用需求。實際的工作中,經(jīng)常會因為需要同一批數(shù)字化信息劃成多組來進行數(shù)字化傳輸,此時若采用窄帶無線通信模塊,則會造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎退俣认陆?也不利于提高電力系統(tǒng)運維的質(zhì)量,這與預期效果存在一定差距[34]。

隨著國家電網(wǎng)公司對低壓集抄系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的增加,管理要求的提升,提出了“全量采集”的概念[5]。智能電網(wǎng)的“全采集,全費控”功能,不僅是針對所有在網(wǎng)智能電能表的換裝,更重要的是體現(xiàn)已經(jīng)被替換過的電能表都能全部在網(wǎng),并且可以保證持續(xù)的穩(wěn)定性抄讀,能夠隨時針對主站的召測進行響應(yīng),能夠持續(xù)的主動上報既定事件等[6-7]。而窄帶載波通信電能表無法達到要求。HPLC高頻載波通信技術(shù)與目前普遍采用的窄帶載波通信技術(shù)相較而言,雖然具備明顯的優(yōu)勢[8],但是基于HPLC的高頻載波通信技術(shù)在我國用電信息采集系統(tǒng)的推廣和深化應(yīng)用的過程中,仍然還存在一些問題,需要及時予以解決[910]。本文分析了影響HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率的原因,以期提高HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率,指導供電企業(yè)經(jīng)濟運行。

1 HPLC臺區(qū)采集現(xiàn)狀

HPLC高頻載波通信是國家電網(wǎng)公司基于寬帶電力線通信技術(shù)定義的國網(wǎng)企業(yè)內(nèi)使用的用電信息采集通信方案。克服了窄帶載波通信技術(shù)傳輸效率低,傳輸容量小,覆蓋范圍小,抗干擾能力弱,數(shù)據(jù)可靠性差等缺點,HPLC 高頻載波通信技術(shù)已成為智能電網(wǎng)的主要通信手段。

電力市場以每15 min為交易時刻,采用日清月結(jié)模式,產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是交易指標分析、市場化規(guī)律分析、申報偏差分析、交易目標優(yōu)化的基礎(chǔ)和支撐[11]。而采用窄帶載波通信模塊,每隔60 min采集一次數(shù)據(jù),無法滿足市場化交易的需求[12]。隨著HPLC通信技術(shù)的推廣,實現(xiàn)了低壓用戶電壓、電流、無功功率、有功功率等高頻數(shù)據(jù)的采集,將智能電表的電壓、電流等數(shù)據(jù)每隔15 min采集一次并存儲在通信單元中,每天統(tǒng)一由集中器進行抄讀[1314]。目 前HPLC 高 頻載波通信技術(shù)仍處于推廣階段,與其對應(yīng)的HPLC高頻載波全量采集的成功率還處于提升階段,造成高頻載波全量采集成功率不能滿足實用化指標的要求,無法給各個相關(guān)專業(yè)提供大量的數(shù)據(jù)支持。因此,提高高頻全量采集率迫在眉睫。窄帶通信與寬帶通信對比見表1。

表1 窄帶通信和寬帶通信對比

2 HPLC臺區(qū)全量采集成功率影響因素

HPLC高頻載波通信技術(shù)在推廣應(yīng)用過程中,需對目前現(xiàn)場安裝窄帶通信模塊的智能電表進行改造,將窄帶載波通信模塊更換為HPLC 寬帶載波通信模塊,若仍無法實現(xiàn)全量采集,需對影響全量采集成功率的原因進行分析。工作流程如圖1所示。

圖1 HPLC臺區(qū)全量采集工作流程

結(jié)合圖1可知,影響HPLC 全量采集的因素主要有5個:現(xiàn)場表計老舊,終端軟件版本不支持主動上報,終端任務(wù)未正常配置,4G 通信卡未全覆蓋,臺區(qū)戶數(shù)300戶以上。

2.1 現(xiàn)場表計老舊

現(xiàn)場運行2009版單相表計在更換HPLC 通信模塊之后,支持全量采集,但是效果較差,采集穩(wěn)定性較弱,現(xiàn)場運行2009 版三相表無法安裝HPLC模塊,不支持高頻全量采集。2009版老舊表計需要更換,才可以實現(xiàn)HPLC臺區(qū)全量采集,提高全量采集成功率。

2.2 終端軟件版本不支持主動上報

部分版本終端不支持全量采集,可通過國網(wǎng)河北省電力有限公司用電信息采集系統(tǒng)召測集中器運行版本。召測版本路徑:基本應(yīng)用→軟件升級→升級版本管理→終端版本招測。抄讀效果不好的集中器,需升級到最新版本。

2.3 終端任務(wù)未正常配置

為實現(xiàn)每隔15 min采集一次數(shù)據(jù),需下發(fā)96點終端任務(wù)。終端任務(wù)缺失會導致抄表返回空值,為實現(xiàn)HPLC臺區(qū)高頻全量采集功能,需要配置終端抄表任務(wù)。

2.4 4G 通信卡未全覆蓋

相較于2G/3G卡,4G 網(wǎng)卡的最高傳輸速度大幅提高,如果把2G 卡通信比喻為高速公路的“輔路”,3G 卡通信則比喻為“高速公路”,4G 通信傳輸速度網(wǎng)速則將可能會直接提高到“磁浮”。4G無線通信技術(shù)能夠有效解決2G/3G 數(shù)據(jù)卡中網(wǎng)絡(luò)信號不穩(wěn)定的問題,并且能夠提供更高的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率,更大的數(shù)據(jù)容量與高速寬帶。

2.5 臺區(qū)戶數(shù)300戶以上

由于HPLC通信載波頻率較高,相對窄帶載波通信來說衰減隨著距離的增加增大,若現(xiàn)場臺區(qū)兩相鄰節(jié)點(電能表用戶)之間距離太遠,則可能出現(xiàn)載波信號過弱的情況。

3 HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率提升措施

針對影響HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率的主要因素,提出針對性的改進措施。

3.1 更換老舊表計

依據(jù)老舊表計占臺區(qū)用戶總數(shù)的百分比進行劃分,分批制定表計更換計劃。老舊表計占比大于60%及以上的臺區(qū),優(yōu)先制定換表計劃,確保當天換表,當天實現(xiàn)采集;老舊表計占比大于10%且小于60%的臺區(qū),放在第2輪換表計劃之內(nèi);老舊表計占比低于10%的臺區(qū),日常開展采集故障處理、營業(yè)普查、用電檢查等工作的同時進行表計更換。通過以上措施,確保老舊表計應(yīng)換盡換,無一遺漏。

3.2 升級終端軟件版本

終端廠家能夠滿足抄讀全量采集數(shù)據(jù)的程序版本如表2所示。

表2 終端軟件最新版本

3.3 終端任務(wù)配置

HPLC終端任務(wù)配置主要在國網(wǎng)河北省電力有限公司用電信息采集系統(tǒng)中完成。

3.3.1 采集接口自動任務(wù)配置

經(jīng)營銷與采集系統(tǒng)調(diào)試后,采集系統(tǒng)會根據(jù)HPLC標識為HPLC臺區(qū)配置終端日采集芯片ID、相位、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點層次等數(shù)據(jù)召測項,頻率為每日1次。

3.3.2 高頻數(shù)據(jù)采集任務(wù)配置

HPLC臺區(qū)可實現(xiàn)每15 min采集一次數(shù)據(jù),每日可實現(xiàn)96點數(shù)據(jù)采集。根據(jù)省公司終端任務(wù)配置規(guī)則,需要在用電信息采集系統(tǒng)對每個HPLC臺區(qū)下發(fā)50、51、52、68、65、69 號任務(wù),實現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)項的采集。終端任務(wù)模板見表3。

表3 HPLC臺區(qū)96點終端任務(wù)配置

3.3.3 載波頻段設(shè)置

HPLC模塊出廠默認載波頻段為“頻段2”,該頻段是綜合考慮了抄表速度、通信穩(wěn)定性、干擾能力均衡后的最優(yōu)選擇。模塊支持的全部4個工作頻段可根據(jù)現(xiàn)場通信環(huán)境需要,通過主站遠程下發(fā)或集中器界面手動更改。HPLC 載波頻段設(shè)置如表4所示。

表4 HPLC載波頻段

3.4 4G 通信卡全覆蓋

根據(jù)技術(shù)要求,為更好地支持高頻全量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,通信方式建議使用4G 通信網(wǎng)絡(luò),SIM卡流量套餐選擇建議300 M 以上。無線公網(wǎng)信號應(yīng)保持良好,以適應(yīng)實時數(shù)據(jù)抄讀。

3.5 改造戶數(shù)300戶以上臺區(qū)

推廣安裝HPLC模塊不宜選擇通信半徑過大或存在兩相鄰電表距離過遠的臺區(qū),尤其是集中器與最近的電表模塊距離較遠的臺區(qū),相鄰節(jié)點距離在200 m 以內(nèi)為宜。低壓電力每個臺區(qū)的規(guī)模典型環(huán)境下300個節(jié)點左右,HPLC 高頻全量數(shù)據(jù)采集方案應(yīng)用臺區(qū)的用戶規(guī)模在300戶以內(nèi)為宜?？梢钥紤]加裝集中器,并做好相關(guān)檔案分配。臺區(qū)半徑過大,可在距離較遠兩節(jié)點間加裝HPLC中繼器的方式解決。

4 應(yīng)用實例分析

本文以國網(wǎng)河北省電力有限公司辛集市供電分公司(簡稱“國網(wǎng)辛集供電公司”)為例,對HPLC 通信技術(shù)推廣應(yīng)用過程中,影響高頻全量采集成功率的因素進行分析。國網(wǎng)辛集市供電公司公用變壓器臺區(qū)數(shù)量7 163臺,低壓用戶數(shù)量330 291。在原有的窄帶載波通信解決方案下,電量日凍結(jié)后的數(shù)據(jù)一次采集成功率可達100%,全量采集成功率為78%。對影響國網(wǎng)辛集市供電公司HPLC 臺區(qū)高頻全量采集成功率的原因統(tǒng)計,見表5。

表5 HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率原因統(tǒng)計表

由表5統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),影響國網(wǎng)辛集市供電公司HPLC 臺區(qū)高頻全量采集成功率的原因中,現(xiàn)場表計老舊、終端任務(wù)未正常配置和4G 卡未全覆蓋所占比例最大,這3個原因是影響HPLC 高頻全量采集成功率的主要因素。針對上述原因,按照第3 部分中對應(yīng)措施對HPLC 臺區(qū)進行改造,改造后經(jīng)統(tǒng)計分析,電量日凍結(jié)一次成功率為100%,高頻全量采集成功率達到98.5%以上。數(shù)據(jù)高頻采集、計量異常管理等工作應(yīng)用效果良好。

5 結(jié)束語

本文分析了影響HPLC臺區(qū)高頻全量采集成功率的影響因素,并制定了改進措施。措施實施以后,極大程度提升了HPLC 臺區(qū)全量采集成功率,同時實現(xiàn)了對用電數(shù)據(jù)高頻全量采集及主動監(jiān)測功能,不斷地提升了采集數(shù)據(jù)的精度和準確率,豐富了數(shù)據(jù)資源,實現(xiàn)了用電能量信息采集的全覆蓋以及電量費控等功能。改進措施實施后雖然提高了HPLC 全量采集成功率,但是無法實現(xiàn)每個臺區(qū)HPLC全量采集成功率達到100%。后續(xù)還將繼續(xù)加強后臺監(jiān)控,通過現(xiàn)場試驗、后臺模擬等手段,力爭實現(xiàn)HPLC 全量采集成功率100%的目標。