淺談山西電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)

宋 榮

（太原供電分公司，山西 太原 030012）

1 背景

根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司“十一五”電力營(yíng)銷(xiāo)發(fā)展規(guī)劃》的總體目標(biāo)，為提升市場(chǎng)響應(yīng)快速化的水平，提高客戶的服務(wù)質(zhì)量，落實(shí)精益化管理的要求,逐步建立市場(chǎng)變化、快速反應(yīng)客戶需求的營(yíng)銷(xiāo)機(jī)制，必須實(shí)現(xiàn)電力用戶用電信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，切實(shí)服務(wù)于營(yíng)銷(xiāo)管理和各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求。用電信息采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)和用戶負(fù)荷、電量、電壓等重要信息的實(shí)時(shí)采集，及時(shí)、完整、準(zhǔn)確地為“SG186”信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理各環(huán)節(jié)的分析決策提供支撐，提升企業(yè)集約化、精益化和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。

2 目的和意義

用電信息采集系統(tǒng)能夠有效提高電能質(zhì)量、自動(dòng)抄表、預(yù)付費(fèi)等營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)處理的自動(dòng)化程度，提高營(yíng)銷(xiāo)管理的整體水平，能夠?yàn)椤癝G186”業(yè)務(wù)應(yīng)用提供及時(shí)、完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，滿足國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)各層面、各專(zhuān)業(yè)對(duì)用戶用電信息的迫切需求，推動(dòng)公司現(xiàn)代化水平的提高。建設(shè)電力用戶電能信息采集系統(tǒng)能夠適應(yīng)階梯電價(jià)的全面實(shí)行，為可靠供電、安全用電提供技術(shù)手段，對(duì)于進(jìn)一步提升服務(wù)能力、樹(shù)立優(yōu)質(zhì)服務(wù)品牌具有重要作用。

3 系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 基本情況

山西省電力公司用戶用電信息采集系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾年的持續(xù)投資建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，覆蓋了關(guān)口、變電站、小電廠、專(zhuān)線（50kVA以上）的大用戶，覆蓋面還在逐步擴(kuò)大。省公司目前主要有三大采集系統(tǒng)——省網(wǎng)關(guān)口電能量采集系統(tǒng)、電能量采集和負(fù)荷管理系統(tǒng)、試點(diǎn)建設(shè)的低壓用戶用電信息采集系統(tǒng)。

山西省省網(wǎng)關(guān)口電量采集系統(tǒng)由2005年5月開(kāi)始立項(xiàng)，2007年建設(shè)投運(yùn)。目前，系統(tǒng)采集范圍覆蓋全省11個(gè)地區(qū)的136個(gè)廠站，共接入采集終端170臺(tái)、采集電廠上網(wǎng)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)224個(gè)、省對(duì)地供電關(guān)口計(jì)量點(diǎn)365個(gè)、地對(duì)地供電關(guān)口計(jì)量點(diǎn)32個(gè)。省網(wǎng)關(guān)口電量采集系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)省網(wǎng)關(guān)口電量數(shù)據(jù)采集發(fā)布和計(jì)量裝置監(jiān)測(cè)。

3.2 主站

山西省于2006年開(kāi)始建設(shè)電能量采集和負(fù)荷管理系統(tǒng)，系統(tǒng)主站分11個(gè)分公司主站和一個(gè)省公司主站。該系統(tǒng)目前已覆蓋所有小電廠發(fā)電關(guān)口、上網(wǎng)關(guān)口，覆蓋所有50 KVA以上客戶（除季節(jié)性排灌用戶），共安裝終端91 469臺(tái)，主要功能是實(shí)現(xiàn)地縣關(guān)口、小電廠關(guān)口及電力用戶的電能信息采集、用電監(jiān)測(cè)、計(jì)量裝置異常監(jiān)測(cè)、預(yù)付費(fèi)購(gòu)電控制、防竊電和執(zhí)行有序用電方案等。省公司主站系統(tǒng)和11個(gè)分公司主站系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)利用省公司辦公內(nèi)網(wǎng)，數(shù)據(jù)接口采用中間庫(kù)同步復(fù)制，省公司可采集11個(gè)地市公司相關(guān)數(shù)據(jù)，形成全省的匯總數(shù)據(jù)。

省公司于2004年始開(kāi)展了小規(guī)模低壓用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)，目前全省投運(yùn)約40多萬(wàn)低壓用戶預(yù)付費(fèi)載波表，主要集中在臨汾、長(zhǎng)治兩個(gè)分公司。試點(diǎn)建設(shè)的低壓用戶用電信息采集系統(tǒng)主要采用全載波抄表方式，基本功能有數(shù)據(jù)抄收、線損率統(tǒng)計(jì)、電表故障在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制停送電催費(fèi)等功能。

3.3 采集終端

3.3.1 規(guī)模

截止2009年，省公司各類(lèi)用電信息采集終端設(shè)備總數(shù)70 555臺(tái)，其中負(fù)荷管理終端65 499臺(tái)，集中器5 056臺(tái)。

3.3.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)荷管理終端主要有96版本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和04版本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而低壓用戶采集設(shè)備主要是廠家自定義標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 通信信道

通信信道分為遠(yuǎn)程信道與本地信道。遠(yuǎn)程信道有GPRS、光纖方式；本地信道主要為電力線載波、RS-485和短距離無(wú)線（僅有少量試點(diǎn)）、電力線寬帶載波（僅有少量試點(diǎn)）等多種方式。專(zhuān)變用戶及共變考核計(jì)量點(diǎn)的本地?cái)?shù)據(jù)采集一般用RS-485。

3.5 電能表

電能表是用電信息采集系統(tǒng)的主要信息來(lái)源，電費(fèi)結(jié)算數(shù)據(jù)必須來(lái)自電能表，因此電能表的應(yīng)用情況與系統(tǒng)的建設(shè)密切相關(guān)。表1列出了省公司系統(tǒng)運(yùn)行電能表的使用情況。

表1 省公司系統(tǒng)運(yùn)行電能表使用情況

4 系統(tǒng)建設(shè)方案

為了從根本上解決以前各子系統(tǒng)建設(shè)中存在的問(wèn)題，山西省用電信息采集系統(tǒng)充分考慮“數(shù)據(jù)集群、信息分流、管理分區(qū)、功能分層、集中維護(hù)”的原則以及營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)的需求，并在此原則下充分考慮已經(jīng)存在系統(tǒng)的現(xiàn)狀，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備資源進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，建立了統(tǒng)一的用電信息采集平臺(tái)，在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了全省電力用戶的全面覆蓋。具體建設(shè)如下：

4.1 主站

主站系統(tǒng)由省公司一級(jí)主站系統(tǒng)和分公司二級(jí)主站組成，采用分步式1+11模式，即分步采集、匯總應(yīng)用。

4.2 系統(tǒng)架構(gòu)

4.2.1 邏輯架構(gòu)

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)主要從邏輯的角度對(duì)用電信息采集系統(tǒng)從主站、信道、終端、采集點(diǎn)等幾個(gè)層面進(jìn)行分類(lèi)。用電信息采集系統(tǒng)邏輯架構(gòu)見(jiàn)圖1。

一級(jí)主站

二級(jí)主站

圖1 用電信息采集系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

4.2.2 物理架構(gòu)

（1）用電信息采集系統(tǒng)從物理上可根據(jù)部署位置分為主站、通信信道、采集設(shè)備3部分。用電信息采集系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

（2）第一層主站是整個(gè)系統(tǒng)的管理中心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信息采集、用電管理、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)應(yīng)用等；第二層通信層負(fù)責(zé)對(duì)各采集點(diǎn)信息的采集和監(jiān)控，包括各種應(yīng)用場(chǎng)所的電能信息采集終端。通信網(wǎng)絡(luò)完成網(wǎng)絡(luò)各層之間的數(shù)據(jù)傳輸，它可以是光纖專(zhuān)網(wǎng)、專(zhuān)用或公用無(wú)線、有線通信網(wǎng)絡(luò)以及電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)；第三層終端層是電能信息采集源和監(jiān)控對(duì)象，主要包括專(zhuān)變終端、可遠(yuǎn)傳的多功能電表、集中器、采集器以及電能表計(jì)等。

圖2 用電信息采集系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)圖

4.3 用電信息采集模式

4.3.1 大型專(zhuān)變用戶采集模式

大型專(zhuān)變用戶安裝基于負(fù)荷管理功能的專(zhuān)變采集終端。該終端通過(guò)與電表間的實(shí)時(shí)抄表通信，實(shí)時(shí)采集電表輸出脈沖，獲取并存儲(chǔ)電表的計(jì)量數(shù)據(jù)和信息；通過(guò)對(duì)用戶用電開(kāi)關(guān)的直接監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電量控制和負(fù)荷控制功能；通過(guò)遠(yuǎn)程通信與系統(tǒng)主站建立直接數(shù)據(jù)通信，向系統(tǒng)主站傳送現(xiàn)場(chǎng)采集的用戶用電信息。

4.3.2 中小型專(zhuān)變用戶采集模式

中小型專(zhuān)變用戶安裝專(zhuān)變采集終端，工作方式同4.3.1所述。

4.3.3 低壓?jiǎn)蜗嗪腿喙ど虡I(yè)用戶采集模式

實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量電表的遠(yuǎn)程抄表，系統(tǒng)強(qiáng)化對(duì)其用電信息、計(jì)量信息的實(shí)時(shí)采集和異常分析；在系統(tǒng)主站的監(jiān)控下，通過(guò)對(duì)電表的直接控制實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)管理功能。

4.3.4 居民用戶和公配變計(jì)量點(diǎn)采集模式

居民集中抄表以公用配變臺(tái)區(qū)為采集單位，先由集中器將該配變臺(tái)區(qū)的全部居民電表（還包括該配變臺(tái)區(qū)的單相和三相工商業(yè)用戶電表）通過(guò)本地抄表通信，集中采集各電表的計(jì)量數(shù)據(jù)。同時(shí)，同一個(gè)集中抄表終端亦完成對(duì)該配變臺(tái)區(qū)總表的電能信息采集，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。集中抄表終端通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，上傳抄表數(shù)據(jù)等配變臺(tái)區(qū)所管轄的用戶用電信息給系統(tǒng)主站，接受主站的管理指令，并在系統(tǒng)主站的監(jiān)管下通過(guò)電表實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)管理功能。

4.4 數(shù)據(jù)通信模式

4.4.1 遠(yuǎn)程通信方式

目前可供用戶用電信息采集系統(tǒng)開(kāi)展數(shù)據(jù)源傳輸?shù)耐ㄐ刨Y源主要有GPRS/CDMA虛擬專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和公司自有的配電線路光纖專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)兩種。兩種不同通信信道的比較見(jiàn)表2。

表2 遠(yuǎn)程信道分析比較

根據(jù)分析，結(jié)合山西省用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求來(lái)看，建設(shè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通信信道應(yīng)按以下方式進(jìn)行：

首先，選擇電力營(yíng)銷(xiāo)專(zhuān)用光纖網(wǎng)絡(luò)，在山西99個(gè)縣城的城網(wǎng)用戶用電信息采集中采用光纖專(zhuān)網(wǎng)；

其次，應(yīng)用營(yíng)運(yùn)商提供的GPRS/CDMA通信技術(shù)，構(gòu)建虛擬專(zhuān)用數(shù)傳通信網(wǎng)絡(luò)，在農(nóng)網(wǎng)的用戶用電信息采集中采用GPRS/CDMA公網(wǎng)，并以電話撥號(hào)為補(bǔ)充。

4.4.2 本地通信方式

目前應(yīng)用中主要采用的本地信道有載波、RS-485和無(wú)線信道。

4.4.3 系統(tǒng)建設(shè)模式

山西省電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)采用的模式見(jiàn)表3。

表3 山西省用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)模式

5 效益分析

5.1 企業(yè)效益

5.1.1 經(jīng)濟(jì)效益

表4以山西省城網(wǎng)10 kV建設(shè)投資效益為對(duì)象進(jìn)行分析，分析結(jié)果為每年的收益。

表4 山西省城網(wǎng)10 kV建設(shè)投資效益分析

5.1.2 管理效益

（1）促進(jìn)營(yíng)銷(xiāo)管理機(jī)制創(chuàng)新。

（2）加速公司各類(lèi)現(xiàn)代化建設(shè)。

5.2 社會(huì)效益

（1）實(shí)現(xiàn)安全可靠供電，保障社會(huì)穩(wěn)定。

（2）實(shí)行階梯電價(jià)，推動(dòng)節(jié)能減排工作。

（3）履行企業(yè)社會(huì)責(zé)任，指導(dǎo)社會(huì)科學(xué)合理用電。

（4）支持國(guó)家拉動(dòng)內(nèi)需、“保增長(zhǎng)”政策，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。

6 結(jié)束語(yǔ)

按照用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)五年規(guī)劃，2010年將實(shí)現(xiàn)全省用戶采集覆蓋率30%以上，完成光纖專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)、主站建設(shè)、所有專(zhuān)變采集和部分公變低壓用戶采集試點(diǎn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)綜合用電分析、重點(diǎn)用戶監(jiān)測(cè)、用電異常監(jiān)測(cè)等高級(jí)應(yīng)用功能。2015年將實(shí)現(xiàn)全省用戶采集覆蓋率70%，2020年將實(shí)現(xiàn)全省用戶采集覆蓋率100%，用電信息采集成果將在電網(wǎng)規(guī)劃、安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理、優(yōu)質(zhì)服務(wù)工作中全面應(yīng)用。