用電信息采集系統(tǒng)的安裝、調試及消缺措施

陳曉露，李少遠

（上海交通大學 自動化系，上海 200240）

0 引言

國外用電信息采集系統(tǒng)要比自動化抄表系統(tǒng)起步早，20世紀七八十年代，歐美一些發(fā)達國家已經對遠程抄表進行研究，并在實際應用中取得了較大的成就。國內是在20世紀90年代才起步，各省市電力公司陸續(xù)開展用電信息采集系統(tǒng)試點建設，包括負荷管理系統(tǒng)、集中抄表系統(tǒng)等項目。經過多年營銷信息化的工作推進，客戶用電信息自動采集覆蓋率逐年提高，應用范圍和效果逐步擴大。

用電信息采集系統(tǒng)是國家電網公司智能電網建設的重要組成部分，為有效改變長期以來無法及時、完整、準確掌控電力客戶用電信息的局面，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設”的原則，實現(xiàn)用電信息“全覆蓋、全采集、全費控”的目標。因此，加快采集系統(tǒng)建設，已經成為建設“大營銷”體系和統(tǒng)一堅強智能電網，實現(xiàn)公司發(fā)展方式和電網發(fā)展方式轉變的必然要求。

在推廣用電信息采集系統(tǒng)的過程中，針對低壓客戶用電信息采集系統(tǒng)安裝和采集設備調試過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，需要從技術和管理兩個層面，提供相關的處理方法，用以提高信息采集成功率［1］。

1 用電信息采集系統(tǒng)的結構

根據(jù)上海市電力公司《電力客戶用電信息采集系統(tǒng)建設實施原則》中關于集中器與主站通信方式的要求：“考慮到系統(tǒng)實用化及集中器數(shù)據(jù)上傳的可靠性，主推采用光纖通道，目前尚不具備光纖通道的暫時采用通用分組無線業(yè)務（GPRS）等無線公網信道過渡”。

目前，上海已經投運的居民小區(qū)和非居民低壓客戶在建設用電信息采集系統(tǒng)時，集中器與主站的通信方式，大多采用GPRS等無線公網信道過渡方式。

1.1 四大“元件”

1）電能表 將用電量數(shù)據(jù)通過RS－485端口上傳給采集器。

2）采集器 采集器采用Ⅱ型，將電能表的用電信息，經過采集器載波模塊轉換為低壓載波信號上傳至集中器。

3）集中器 用于收集、存儲、管理采集器通過低壓載波或RS－485總線上傳用電數(shù)據(jù)，并通過GPRS方式將用電數(shù)據(jù)發(fā)送到主站；同時接受主站下發(fā)的各類指令，通過采集器招抄電能表用電數(shù)據(jù)。

4）主站 對低壓電力客戶的用電信息進行采集、處理和實時監(jiān)控，實現(xiàn)用電信息的自動采集、計量異常和電能質量監(jiān)測、用電分析和管理；具備相關信息發(fā)布、分布式能源的監(jiān)控、智能用電設備的信息交互等功能［2］。

1.2 三大“通道”

1）本地通道 采用雙絞屏蔽電纜，分別連接電能表的通信端口RS－485和采集器端口，采用本地通道通信和傳輸數(shù)據(jù)，具有通信距離短、維護方便、可靠性高等優(yōu)點。

2）下行信道 將低壓配電網作為傳輸載體，通過載波方式實現(xiàn)采集器與集中器間的數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。

3）上行信道 目前大多采用公網GPRS無線數(shù)據(jù)通信方式，通過GSM網絡中未使用的TDMA信道，提供在集中器與系統(tǒng)主站間的數(shù)據(jù)快速傳遞。

目前，上海地區(qū)的多層居民小區(qū)低壓用電信息系統(tǒng)的基本構成均由上述四大“元件”和三大“通道”組成。

2 集中器的故障特征及處理

2.1 電源接線故障

1）接入集中器電源一相斷線。處理方法是將斷相電源修復，確保三相電源可靠接入。

2）在桿變供電臺區(qū)通常會發(fā)生接入集中器電源的三相線為同一相電壓現(xiàn)象，導致接入另外兩相電壓的采集器無法正常進行載波通信。處理方法是將集中器移位至有三相電源的附近，確保接入三相電源。

3）集中器的相線、零線接錯端子，造成電壓缺相或零線懸空。處理方法是嚴格按照集中器電源接線端子圖進行接線。

2.2 通信故障

1）集中器通信模塊SIM連接松動、SIM卡損壞或被盜，導致通信模塊不能正常工作。處理方法是更換SIM卡及其連接部件，并通過10086平臺查詢，向客服中心報電力公司專用號段的手機號碼，查詢是否為“專用APN套餐”以及使用狀態(tài)，確認SIM卡是否有效。

2）集中器通信模塊發(fā)生故障，導致通信模塊工作異常，需要調換整個通信模塊。處理方法是通過GPRS模塊指示燈判斷集中器上行通道是否正常，常亮表示正常，如屏幕顯示無法登錄網絡則要檢查。

2.3 參數(shù)設置故障

如果將集中器通信參數(shù)配置不正確，或者將主站IP地址設置錯，導致集中器不能上線。處理方法是檢查通信參數(shù)是否設置正確，主站IP地址為：192.168.251.10，APN參數(shù)為：rmcs－smepc3.sh。

2.4 關聯(lián)信息故障

1）存儲在集中器內的表計信息與實際表計信息不一致，導致差異部分表計用電信息不能被采集。處理方法是通過變更現(xiàn)場電能表與對應采集器接線，或者通過營銷系統(tǒng)消缺平臺更改采集配置關系。

2）現(xiàn)場表計信息與營銷系統(tǒng)表計信息檔案不一致。處理方法是通過營銷系統(tǒng)更正檔案或通過消缺平臺更改采集終端編號。

3）個別電能表檔案未能及時更新或者將某些參數(shù)設置錯誤，可以通過主站平臺下發(fā)參數(shù)實施修正。

3 采集器的故障特征及處理

1）接入采集器運行燈不亮，采集器無法工作。處理方法是運行燈為紅色LED指示，0.5Hz頻率閃爍，表示采集器正在運行；如已通電，但指示燈不亮，則需更換采集器。

2）采集器載波模塊發(fā)生故障，導致無法將電能表上傳的RS－485信號轉換為載波信號。處理方法是準確判斷工作指示燈。紅燈閃爍，表示RS－485數(shù)據(jù)正在通信；綠燈閃爍，表示載波數(shù)據(jù)正在通信。綠燈亮一下表明收到一幀完整報文；紅燈亮一下表明報文發(fā)送到RS－485總線上，紅燈連續(xù)閃爍幾下，表明收到電能表的回復數(shù)據(jù)；綠燈連續(xù)閃爍幾下，表明采集器將電能表響應數(shù)據(jù)發(fā)送到電力線上通過載波傳送。如果集中器對采集器下的表發(fā)送抄收命令，采集器狀態(tài)燈不亮，則需更換采集器。

4 電能表端的故障特征及處理

電能表RS－485端口發(fā)生故障，不能正常輸出用電信息。處理方法是對現(xiàn)場確認故障的表計，在營銷系統(tǒng)中生成計量裝置故障工作單并更換表計。

4.1 上行信道故障

1）GPRS公網信號未覆蓋，信號強度低于－90dB，導致集中器不能正常和主站通信，主站系統(tǒng)顯示不在線狀態(tài)。處理方法是統(tǒng)計好信號盲點，上報移動公司做信號覆蓋。

2）GPRS公網信號不穩(wěn)定或本地通信流量大，集中器可以上線，但招抄的數(shù)據(jù)在某一時間段不能正常上傳，造成數(shù)據(jù)缺失。處理方法是對部分信號不穩(wěn)定的集中器，采用移機或信號放大處理，確保集中器信號穩(wěn)定。

4.2 下行信道（載波）故障

1）低壓載波通道受現(xiàn)場低壓電網結構及負載阻抗隨機變化，載波通道有斷續(xù)的尖峰噪聲干擾、信號衰減強烈，導致載波數(shù)據(jù)無法正常傳輸。處理方法是根據(jù)臺區(qū)線路圖，判斷客戶電能表與集中器之間的距離，若載波通信距離超過載波抄表的有效范圍，應選擇采集器跳相或在客戶電能表與集中器中間位置加裝1個采集器用于中繼。各采集器分別接入三相電源時，需平均各相線的通信負載，但一定要注意各載波節(jié)點的距離。

2）集中器安裝位置不佳，造成部分區(qū)域有盲點，抄表效果差。如圖1所示，集中器安裝在所有線路中心點附近或者臺區(qū)旁是合理位置，如安裝在某條出線中后端，與其他出線上的采集器載波通信時距離拉長，通信效果會減弱。臺區(qū)客戶數(shù)量多，供電線路分支多，變壓器負載率高，此類情況對載波信號的干擾較重，信號衰減較明顯。處理方法是請設備廠家技術人員配合對臺區(qū)線路走向、設備分布情況、采集器所接電源相位等因素進行綜合分析，必要時對線路上干擾信號進行測試，采取有針對性的措施解決。

圖1 集中器安裝位置

4.3 本地通道故障

電能表RS－485線未接，該情況多數(shù)因換表后引起；RS－485信號線正負極接反、短路、虛接，端鈕壓在信號線絕緣層；電能表接入的RS－485信號線為單股塑銅線，信號總線為多股護套線，多股線頭未加錫冒壓接與單股線接入同一個端鈕中，導致接觸不良。處理方法是通過觀察將未接線和接錯的更正，根據(jù)相關規(guī)范對電能表信號線進行正確接線；通過用手輕拉接線端結合萬用表測量線路通斷狀態(tài)，對虛接、短路、斷路判斷并重新接線。

5 用電信息采集系統(tǒng)的管理

1）SG186系統(tǒng)中用電客戶信息出錯 客戶與臺區(qū)不對應，集中器無法與采集器通信。處理方法是對SG186系統(tǒng)中的用電客戶檔案進行梳理，防止用電客戶檔案與臺區(qū)的信息不對應。在為平衡臺區(qū)負荷而進行的低壓負荷調整時，對SG186系統(tǒng)中的用電客戶檔案進行及時變更和維護，確保客戶檔案與臺區(qū)對應。

2）SG186系統(tǒng)中三大“元件”出錯 出現(xiàn)電能表與采集器、采集器與集中器信息不對應；集中器與采集器、采集器與電能表無法通信故障。處理方法是對新裝客戶、銷戶客戶、電能表輪換客戶、電能表審校客戶、電能表故障搶修客戶，應該及時錄入、變更客戶信息，完成采集點變更業(yè)務流程。電能表、采集器、集中器故障更換時，應該及時完成采集點變更業(yè)務流程［3］。

3）SG186系統(tǒng)中通信連接出錯 電能表到采集器、集中器、主站間通信不良，數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生問題。處理方法是對工程進行嚴格驗收，提高施工質量，確保電能表到采集器、集中器直至到主站間通信連接可靠。對設備加強檢驗管理，電能表、采集器、集中器安裝前必須全部進行檢驗，確保其可靠運行。與運營廠商協(xié)調，在簽訂合同時對使用無線公網的集中器、采集器，要求給予一定的通信優(yōu)先權，確保在通信高峰時的數(shù)據(jù)傳輸暢通。

6 結語

用電信息采集系統(tǒng)的工作環(huán)節(jié)和工作原理十分復雜，對計量準確度及成功率要求較高，整個系統(tǒng)的正常運行需要技術和管理層面的有效配合。技術上要確保“四大產品”和“三個通道”都能正常工作；管理上需要及時對SG186系統(tǒng)中用電客戶及設備信息進行更新，嚴把質量關，確保設備安裝后穩(wěn)定運行。通過排查用電信息采集系統(tǒng)的隱患，對故障現(xiàn)象進行梳理和分析，提出了相應的消缺措施，達到了良好的治理效果。在近3個月的安裝調試過程中，采集成功率已從原先的49.97%迅速上升到98.32%，達到國網公司相關技術要求，系統(tǒng)運行已更加穩(wěn)定，而且有效地解決了實用性出賬的問題。

［1］劉峰.低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)構建研究［D］.北京：華北電力大學（北京），2009.

［2］宇文肖娣.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的研究與應用［D］.北京：華北電力大學（北京），2011.

［3］劉利成.提高用戶用電信息采集系統(tǒng)采集成功率的措施［J］.安徽電力，2012，29（1）：58－59.