電能量采集系統的應用及問題分析

盧 冰 楊力強 魏 亮

（國網湖州供電公司調度控制中心，浙江 湖州 313000）

電能量數據隱含負荷發展趨勢、客戶用電特征、隱形竊電痕跡等大量有用信息，是供電公司開展日常生產和經營所必須依賴的核心數據之一[1]。利用好電能量信息也是大數據時代的必然要求。但由于電力系統點多面廣、用戶繁雜，進行全面、動態、實時的電能量采集需要強大的技術支撐，同時不可避免會產生一些問題。

1 電能量采集系統概述

1.1 系統架構

當前，基于各種通信技術和軟件技術的電能量采集平臺層出不窮，但就整體架構來說，不外乎如圖1所示的體系[2]。

圖1 電能量采集系統的實現架構

相關說明：①“前置采集”負責分配采集任務（基于任務均衡機制），確保系統資源的合理利用；②“數據處理”一般配置一主一備兩臺服務器，雙機之間實現無縫切換；③“網絡通信”也是雙重配置，即系統的工作站和服務器通過雙網卡分別連接主、從交換機，以保證通信的隨時暢通；④“WEB服務”提供人機交互界面；⑤“工作站”承擔開發維護、系統管理、報表管理、線損管理等工作，可根據需要來確定數量；⑥“輔助設備”主要指防雷設施（電涌保護器）和專用電源等。

1.2 主站的安全機制

1）獨立組網。與局域網之間設置物理隔離裝置，禁止局域網機器直接訪問該子網。

2）與SCADA或外網數據服務器互聯時，采用路由器+防火墻的方式，并經過IP地址轉換。

1.3 主站模塊設置

為了便于系統維護、擴展，主站采用模塊化設計。當前的電能量采集系統基本設有軟總線模塊、控制臺、負荷預測、前置通信模塊、系統對時、Web應用、便攜式抄表、線損分析、數據備份、檔案管理等模塊，限于篇幅，文章將不一一進行功能說明，而在后續關于“電能量采集系統的應用”中選擇幾個做表述。

1.4 終端系統

終端系統分布在變電站、電廠甚至用戶，是電能量采集的原始端。終端系統一般由采集終端和電表組成（兩者之間通過RS-485直連）。其中，電表負責實時采集相應間隔的正向有功、反向有功、瞬時功率等信息；采集終端則匯集各電表的數據進行上傳。因此，一個采集終端應具備接入多只電表的能力，同時能對多種規約進行解析。

2 電能量采集系統的應用及優勢

2.1 用電層面

1）提升抄表、核算的速度。電能量采集系統的工作方式有定時自動和隨時手動兩種，當一次采集不成功，系統會在保留采集進度的基礎上自動重采（即斷點續傳），因此可靠性非常高。據估算，對1000個用戶進行抄表，常規人工方法至少需要兩天時間，而電能量采集系統只要1h左右。另外，電能量采集系統內置各類計算公式，支持數據分類處理和自行修正，還能以報表或曲線形式展示在Web頁面。因此，極大提高了電費核算效率，也降低了電力職工的勞動強度。

2）降低電費應收差錯率[3]。電能量采集系統基于可靠的自動化裝置和先進的計算機技術，不會發生人工抄錄、核算過程中潛在的筆誤風險，因此其能大大降低差錯率。

3）用于反竊電。電能量采集系統能實時監測到遠方終端失壓、電池報警、電壓電流不平衡、極性接反、逆相序及掉電情況，因此能及時發現計量中的隱蔽問題（如竊電），從而降低供電公司的損失。

4）用于營銷分析。電能量數據是大數據，通過對采集上來的數據的綜合分析，可提升營銷管理的事前預測、事中控制、事后分析的水平。

2.2 生產層面

1）負荷預測。在電網規劃、生產計劃制定、檢修計劃安排、運行方式變更等時候，均需要在參考歷史電量數據（從精細化上講，要求分產業、分區域統計）的基礎上進行負荷預測，這對于可自定義報表格式的電能量采集系統來說是輕而易舉的。

2）線損管理。電量系統的數據按來源來說可分兩塊：供電量（主變關口電量）和售電量（用戶關口電量）。而線損就是二者之差。因此通過電量采集系統能方便獲得實際線損，將實際線損與理論線損進行比對，即能確定降損所需的技術措施和組織措施。

3）終端管理自動化。隨著電網規模的擴大，電能量采集終端的數目呈現幾何式增長，若采用人工巡視，將耗費巨大的人力資源，且效率低下；而使用電能量采集系統，則能在線識別終端的運行工況。

2.3 案例佐證

以云南某地供電公司為例，其在2006年開始建設電能量采集系統，歷時4年通過省公司實用化考核。該系統（含相關外聯系統）總體結構如圖2所示。

圖2 云南某供電公司電能量采集系統的結構

系統配置說明：①采集工作站、服務器均為冗余配置、雙網結構，外加三級安全認證；②網絡通信執行TCI/IP協議，主干網為100M交換式以太網；③電量表是多功能智能電子表，通過485接口與采集終端進行數據通信；④廠站端采集裝置為變電站內的RTU或ERTU；⑤軟件平臺基于Windows2000，數據庫采用SQL Server2000。

經過一段時間的運行，供電公司對電能量采集系統的使用效益做了統計，詳見表1。

表1 某供電公司對電能量采集系統使用效益的統計

3 電能量采集系統的問題分析

筆者結合多年的工作經驗，在充分調研一批供電企業的電能量采集系統的運用情況的基礎上，羅列出以下幾個共性問題。

1）目前，各個地區的電能量采集系統建設幾乎是獨立進行（最多在地級層面統一），因此存在標準和規范不統一、應用水平差異大等缺點，其所帶來的后果就是電能量信息的共享程度不高，影響大數據的開發利用。仍以云南公司為例，其下面的地公司有的已建成以交換機為通信核心的電量系統，有的則仍使用撥號方式進行數據采集。這樣，因省、地調側網絡防火墻的存在，使省、地調間用FTP協議進行文件傳輸的過程經常被中斷。

解決方法：結合智能電網建設，建立“省地縣一體化”的電能量采集系統。該系統的要點是：①一體化，即既包含各級供電公司，又涵蓋電廠系統；②規范化，即全系統采用統一標準，實現科學管理。

2）終端上線率不穩定，這主要指那些采用無線通信方式的終端。原因分析及措施建議見表2。

3）目前電能量采集系統主要覆蓋范圍為變電站和大的電廠，中小用戶及小區用戶的自動化抄表采集基本處于試點階段，這與電能量采集系統的建設預期不符。因此需加大該系統的采集規模，爭取實現轄區內95%以上的供、售電信息進入電能量采集系統的目標。

表2 電能量采集系統中終端上線不穩定的分析

4 結論

電能量采集系統的應用，將極大改變傳統的計量、線損的管理模式，將為大數據應用于電力生產奠定基礎。因此，要在集成、優化、經濟等目標的引領下，推進該系統的建設。

[1] 黃運蓉. 探究電能量采集管理系統中的問題及改善策略[J]. 電源技術應用, 2014, 42(1): 17-20.

[2] 汪洋, 趙奇. 配電網電能量采集管理系統應用中存在的問題及處理措施[J]. 河北電力技術, 2010, 29(6):29-30.

[3] 李波. 電能量采集系統的應用[J]. 云南電力技術,2011, 21(3): 43-45.