電力大客戶用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：簡述了杭州供電公司電力大客戶用電信息采集系統(tǒng)的發(fā)展過程，著重介紹當(dāng)前用電信息采集系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和技術(shù)特點(diǎn)，分析該系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；功能；效益

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）26-0110-03

一、用電信息采集系統(tǒng)的發(fā)展歷程

用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常和電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理，具備電網(wǎng)信息發(fā)布、分布式能源的監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。

杭州供電公司電力大客戶用電信息采集系統(tǒng)歷經(jīng)了多個(gè)階段，在20世紀(jì)90年代即開始研究和應(yīng)用基于230M無線專網(wǎng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)，隨著杭州經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，系統(tǒng)的規(guī)模建設(shè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的拓展受到成本與通信技術(shù)的制約，原有的電力負(fù)荷管理系統(tǒng)已不能滿足有序用電、客戶服務(wù)、節(jié)電節(jié)能、用電營銷現(xiàn)代化、集約化管理的需求；2002年公司著手試點(diǎn)基于GPRS/CDMA/SMS的現(xiàn)場管理系統(tǒng)建設(shè)，試點(diǎn)項(xiàng)目大膽采用新的移動(dòng)通信技術(shù)，充分利用其組網(wǎng)方便、通訊質(zhì)量可靠、產(chǎn)品單價(jià)較低、通信網(wǎng)絡(luò)無需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，該應(yīng)用得到快速應(yīng)用，至2007年公司現(xiàn)場管理系統(tǒng)專變終端達(dá)8000余臺(tái)，并通過了省公司組織的科技成果鑒定，同年獲得省公司科技成果三等獎(jiǎng)；2009年為認(rèn)真貫徹落實(shí)國家電網(wǎng)公司“三集五大”的工作部署，加快堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司建設(shè)，深化營銷發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，根據(jù)國家電網(wǎng)公司《關(guān)于加快用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的意見》，按照五年實(shí)現(xiàn)“全面覆蓋電力用戶、全面采集用電信息、全面預(yù)付費(fèi)管理”的要求，依照國家電網(wǎng)公司《用電信息采集系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)》，浙江公司組織開發(fā)建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)，2010年杭州供電公司用電信息采集系統(tǒng)正式上線，到2013年12月已安裝專變終端13182臺(tái)，接入用戶開關(guān)跳閘回路的終端3186臺(tái)，監(jiān)視負(fù)荷1385萬千瓦，可控負(fù)荷482萬千瓦。市區(qū)安裝覆蓋率98.75%，負(fù)荷數(shù)據(jù)完整率98.96%，抄表結(jié)算應(yīng)用率88.15 %。

經(jīng)過多年的探索和應(yīng)用，公司在電力大客戶用電信息采集系統(tǒng)領(lǐng)域已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡明探討。

二、系統(tǒng)組成

如圖1所示，系統(tǒng)是一個(gè)通過智能終端對(duì)現(xiàn)場信息進(jìn)行采集、監(jiān)視，再通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理這樣一個(gè)過程。系統(tǒng)的組成包括了以下幾個(gè)部分：

1.通信服務(wù)部分

負(fù)責(zé)偵聽終端與前置機(jī)的通信報(bào)文，提供報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)及緩存功能的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)；負(fù)責(zé)通信調(diào)度和流量監(jiān)控等業(yè)務(wù)的通信前置機(jī)系統(tǒng)；負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)文進(jìn)行封裝、解析的業(yè)務(wù)處理器。

2.業(yè)務(wù)功能應(yīng)用

包括：基本應(yīng)用；運(yùn)行管理；高級(jí)應(yīng)用；有序用電；統(tǒng)計(jì)查詢；系統(tǒng)管理。

3.接口

與營銷系統(tǒng)單點(diǎn)登錄接口；終端自動(dòng)裝接接口；終端故障、異常告警處理流程接口。

4.后臺(tái)服務(wù)

提供任務(wù)、參數(shù)下發(fā)的后臺(tái)服務(wù)應(yīng)用。

三、技術(shù)特點(diǎn)

1.性能優(yōu)異

用電信息采集系統(tǒng)由智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)、通信服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、接口、計(jì)算服務(wù)、后臺(tái)服務(wù)等多個(gè)環(huán)節(jié)組成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都可能影響系統(tǒng)的性能，因此，在考慮系統(tǒng)整體性能的時(shí)候，是用300萬終端的規(guī)模來要求系統(tǒng)組成的每個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）通信服務(wù)：通信服務(wù)和數(shù)據(jù)庫的效率一直是本系統(tǒng)性能的基準(zhǔn)線，因此通信服務(wù)的效率至關(guān)重要。首先，系統(tǒng)通過從底層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)復(fù)雜的通信機(jī)系統(tǒng)簡化為由通信網(wǎng)關(guān)、通信前置機(jī)、業(yè)務(wù)處理器組成的協(xié)作型互動(dòng)式通信服務(wù)系統(tǒng)，這一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了通信服務(wù)的高度模塊化，各司其職，大大提高了各個(gè)模塊的工作效率，理順了各個(gè)模塊間的分工界面，同時(shí)也提高了模塊間的協(xié)作能力，進(jìn)而大幅度提高了通信服務(wù)的效率。其次，通信調(diào)度的批量策略上，為了降低資源消耗，減少與業(yè)務(wù)處理器的交易次數(shù)，系統(tǒng)采用了一個(gè)基于報(bào)文數(shù)量和時(shí)間戳的二維模型實(shí)現(xiàn)對(duì)通信的調(diào)度策略，當(dāng)報(bào)文數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)值或是時(shí)間到時(shí)就將報(bào)文發(fā)送給業(yè)務(wù)處理器。再次，采用了基于可分組報(bào)文的業(yè)務(wù)處理器負(fù)載均衡策略。對(duì)于一些管理著大量終端設(shè)備的通信系統(tǒng)來說，往往僅憑一臺(tái)業(yè)務(wù)處理器難以處理所有的通信報(bào)文，因此，需要多個(gè)業(yè)務(wù)處理器來分擔(dān)這些工作，并在這些業(yè)務(wù)處理設(shè)備的前端配置報(bào)文分發(fā)器來均衡多個(gè)業(yè)務(wù)處理器的負(fù)載，同時(shí)又希望同一組的報(bào)文由同一個(gè)業(yè)務(wù)處理器來處理，從而減少某些資源在不同業(yè)務(wù)處理器之間的競爭，并獲得較高的總體性能。也就是通常所說的希望同一個(gè)地市的報(bào)文并行時(shí)由同一個(gè)業(yè)務(wù)處理器來完成。

（2）業(yè)務(wù)應(yīng)用：對(duì)一般系統(tǒng)而言，業(yè)務(wù)應(yīng)用的效率主要是程序代碼的質(zhì)量來保障，除了這個(gè)因素以外，由于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)量龐大，工作人員工作時(shí)需要檢索大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如需要對(duì)某條線路三個(gè)月的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，這樣的量大約就會(huì)有幾萬條。這樣，就需要根據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，分散資源，使業(yè)務(wù)應(yīng)用取得最佳的綜合效率。由此，采用web服務(wù)器的并發(fā)數(shù)限制方法解決這一問題，并收到很好的效果。

（3）數(shù)據(jù)庫：首先，系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蟮亩瘫碓O(shè)計(jì)方法和面向業(yè)務(wù)的長表設(shè)計(jì)方法相結(jié)合的模式既減少了系統(tǒng)的存儲(chǔ)量，提高了數(shù)據(jù)訪問的性能，又保持了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。其次，采用了業(yè)務(wù)處理器基于MERGE的臨時(shí)表批量寫入方法，這一設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用大幅度提高了數(shù)據(jù)寫入的性能，減少了數(shù)據(jù)庫IO的消耗，為數(shù)據(jù)查詢提供了更多可供支配的開銷資源，而且還解決了上報(bào)數(shù)據(jù)重復(fù)的問題。再次，實(shí)現(xiàn)基于Oracle RAC的集群，再根據(jù)業(yè)務(wù)的不同情況，針對(duì)性地制定表的分區(qū)策略，大大提高系統(tǒng)的效率。另外，將核心業(yè)務(wù)表主鍵定義為業(yè)務(wù)編碼，取消與業(yè)務(wù)無關(guān)的內(nèi)碼ID，大幅度提高了數(shù)據(jù)庫的檢索效率。

2.穩(wěn)定可靠

依據(jù)系統(tǒng)的組成方案構(gòu)建多層次、針對(duì)性的負(fù)載均衡、熱備策略，如圖2所示：

通信網(wǎng)關(guān)的可靠性由負(fù)載均衡器來實(shí)現(xiàn)，通信前置機(jī)通過守護(hù)進(jìn)程的監(jiān)視實(shí)現(xiàn)HA備份，業(yè)務(wù)處理器通過前置機(jī)的調(diào)度策略來實(shí)現(xiàn)其負(fù)載均衡，數(shù)據(jù)庫通過Oracle RAC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫集群，應(yīng)用服務(wù)器通過負(fù)載均衡器實(shí)現(xiàn)均衡地提供給用戶使用。

3.智能化

（1）基于計(jì)劃的用電信息采集終端自動(dòng)調(diào)試系統(tǒng)。終端自動(dòng)調(diào)試系統(tǒng)是指依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)劃通過主站軟件自動(dòng)完成終端安裝后的通訊測試和參數(shù)、任務(wù)的下發(fā)，在無需主站人員配合的情況下完成終端調(diào)試過程。

（2）主站智能分析專家系統(tǒng)。主站智能分析專家系統(tǒng)是指根據(jù)系統(tǒng)采集的用電數(shù)據(jù)，按照智能分析算法進(jìn)行分析。這一系統(tǒng)解決了終端上送告警誤報(bào)率高的問題，可以較為準(zhǔn)確地定位用電異常、竊電嫌疑等事件。重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電壓斷相、電壓缺相、電流缺相、功率異常、電表停走、CT二次側(cè)短路可信度分析、抄表數(shù)據(jù)異常、用戶日電量突變、電壓超上限等。

（3）用戶側(cè)的抗災(zāi)搶險(xiǎn)快速定位系統(tǒng)，受浙江沿海地勢(shì)影響，臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害較多，用電信息采集系統(tǒng)能通過智能終端上送的停電告警以及數(shù)據(jù)上送情況分析快速定位、快速反應(yīng)，有利于災(zāi)中反應(yīng)，災(zāi)后恢復(fù)。

（4）智能互動(dòng)測試模擬終端系統(tǒng)。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足幾十萬級(jí)別的終端接入要求，開發(fā)了智能互動(dòng)測試模擬終端系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行了大量的技術(shù)改造，使其能模擬終端的多種狀態(tài)，其測試過程和結(jié)果對(duì)上線評(píng)估起到了重要的作用，徹底解決了過去一直缺乏對(duì)通信服務(wù)進(jìn)行仿真壓力測試有效手段的難題。

（5）基于多維數(shù)據(jù)模型的自動(dòng)批量采集任務(wù)設(shè)置，任何一種終端的采集任務(wù)均可以在終端型號(hào)、用戶特性（是否控制）、任務(wù)模版組成的多維空間找到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，基于這個(gè)多維數(shù)據(jù)模型系統(tǒng)能自動(dòng)智能配對(duì)每個(gè)終端的采集任務(wù)，并根據(jù)要求自動(dòng)下發(fā)給終端，達(dá)到批量下發(fā)、規(guī)模化管理的目的，整個(gè)設(shè)置投運(yùn)全過程可視、可控。

4.互動(dòng)化

（1）經(jīng)濟(jì)用電咨詢指導(dǎo)。用電信息采集系統(tǒng)的日趨成熟，為用戶經(jīng)濟(jì)用電咨詢服務(wù)提供了有力的技術(shù)手段，利用其數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，為系統(tǒng)提供了及時(shí)、準(zhǔn)確、完整的用電數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些用電數(shù)據(jù)的加工、分析、挖掘來優(yōu)化用戶的用電方式，提高其用電效率，保護(hù)其用電設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)“用戶省錢、供電企業(yè)省心”。

（2）用戶信息彩信服務(wù)。移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展為用戶服務(wù)提供更為有效的手段，以往普通短信無法發(fā)送用戶的實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線、功率因數(shù)曲線，而彩信恰好解決了這一問題。通過彩信為用戶提供溫馨提示、負(fù)荷曲線、電量曲線、抄表示度、最大需量、用電異常等情況。

四、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

從管理效益來分析：一是通過準(zhǔn)時(shí)、全面抄錄電能量，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)偷漏電情況，能有效降低管理線損。二是系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)直接進(jìn)入營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，為電力客戶的用電分析提供數(shù)據(jù)支撐。三是消除人工抄表的管理差錯(cuò)和人為差錯(cuò)，為客戶優(yōu)質(zhì)服務(wù)和電價(jià)調(diào)整創(chuàng)造和諧的供用電氛圍。四是采集系統(tǒng)建設(shè)將實(shí)現(xiàn)抄表、核算、收費(fèi)的全過程封閉管理，加快營銷管理變革步伐。五是豐富用電檢查、稽查技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)10kV線路、臺(tái)區(qū)的線損實(shí)時(shí)分析，提高線損管理現(xiàn)代化水平。六是實(shí)現(xiàn)費(fèi)控功能，增加企業(yè)現(xiàn)金流，防范欠費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)。七是以系統(tǒng)數(shù)據(jù)和分析的一致性，業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和觸發(fā)的連動(dòng)性，促進(jìn)各職能、專業(yè)的橫向聯(lián)系，加強(qiáng)協(xié)同，有效提高規(guī)模效益，降低運(yùn)營成本。八是促進(jìn)公司管理向信息化方向發(fā)展，使生產(chǎn)經(jīng)營管理可控、能控、在控，加快管理現(xiàn)代化進(jìn)程。

從經(jīng)濟(jì)效益角度分析：用電信息采集系統(tǒng)全面建成后，通過減少抄表人員和現(xiàn)場維護(hù)人員，降低車輛、物資等運(yùn)營成本，降低10kV公用線線損率，提高計(jì)量裝置靈敏度，增加售電量，減少人為差錯(cuò)，采用分次結(jié)算或預(yù)付費(fèi)，減少財(cái)務(wù)費(fèi)用等多種手段，經(jīng)過財(cái)務(wù)分析，在2年多收回全部成本。總體而言，本項(xiàng)目具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益性。

從社會(huì)效益來分析：建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)，可以為電力用戶提供經(jīng)濟(jì)用電咨詢指導(dǎo)和能效管理提供技術(shù)支撐；可以為“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)建設(shè)和節(jié)能減排工作提供用電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐；可以為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、保障社會(huì)穩(wěn)定提供有力技術(shù)保障；可以為政府出臺(tái)階梯電價(jià)及后續(xù)電價(jià)等政策提供超前先進(jìn)的技術(shù)支撐；可以為落實(shí)政府主導(dǎo)的電力需求側(cè)管理和有序用電提供必要的手段。

五、結(jié)束語

杭州供電公司大客戶用電信息采集系統(tǒng)上線和全面推廣完成是杭州供電公司遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的重大突破，是電力行業(yè)特大型集中式用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的破冰之旅。系統(tǒng)除了在傳統(tǒng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用外，在電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)防范、計(jì)量裝置在線監(jiān)視、用戶經(jīng)濟(jì)用電咨詢指導(dǎo)、能效管理等方面將發(fā)揮新的和更為重要的作用。

動(dòng)態(tài)有序用電功能的應(yīng)用降低了負(fù)荷調(diào)控的難度，提高了負(fù)荷控制快速反應(yīng)能力，可精確執(zhí)行調(diào)度限電負(fù)荷數(shù)遙控限電，真正實(shí)現(xiàn)“限得下，不多限，用得上”，避免了大規(guī)模拉閘限電，最大限度地減少用戶和電力企業(yè)由于拉限電帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

主站智能分析專家?guī)斓膽?yīng)用可及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電設(shè)備超載、用電現(xiàn)場異常、計(jì)量裝置故障和竊電嫌疑等事件，并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)流程管理。

創(chuàng)造性地提出終端自動(dòng)裝接技術(shù)，如表計(jì)一樣安裝、管理、跟蹤終端，自動(dòng)完成調(diào)試和設(shè)置工作，整個(gè)裝接過程變成接線、關(guān)門、等待短信通知、離開現(xiàn)場這么簡單。

大客戶遠(yuǎn)程抄表分次結(jié)算應(yīng)用，電費(fèi)結(jié)算、收取適當(dāng)提前，實(shí)行每月多次抄表多次結(jié)算或劃撥，有效防范電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)，加快電費(fèi)資金回籠，增加利息收入。

企業(yè)用電狀況跟蹤分析可以為用戶提供無功過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、過流、三相不平衡等告警提示，減少損失；同時(shí)能實(shí)時(shí)監(jiān)控超容量用電等問題，減少供電企業(yè)基本電費(fèi)損失。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）