用電信息采集系統的概述及其應用

章愛鳳+王海鴻

摘 要：簡要分析了國內外用電信息采集系統的建設現狀，介紹了其結構和功能，闡述了其應用情況，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：用電信息采集系統；智能電能表；配電自動化；數據采集

中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.062

在智能電網的建設過程中，構建用電信息采集系統是一項重要工作，它不僅能夠在線監測計量裝置，實時采集用電負荷、電壓和電量等信息，還能夠為“SG186”信息系統提供準確的數據支持。除此之外，用電信息采集系統還能夠實現抄表、電費結算等多方面的智能化操作。目前，該系統已經成為了電網現代化營銷管理的有力技術支撐，在指導經濟社會發展合理用電、全面實施居民階梯電價方面發揮著非常重要的作用。

1 用電信息采集系統概述

1.1 國外建設概況

隨著先進科學技術在電力行業的拓展應用，歐美等發達國家開始研究和探索用電信息采集系統建設方面的內容，以便改善供電服務力量，提高電網的營銷管理效率，滿足分布式電源的發展要求，實現節能減排的最終目標。

2006年，歐盟理事會曾指出，未來電網的建設方向為智能電網，并提出建設電能表自動管理系統用以轉變傳統的用電服務模式，實現對當地用電負荷的有效控制。同時，還進一步明確了智能電網的建設目標，即到2020年，要求80%的歐盟所有成員國普及智能電能表，到2030年達到100%的普及率。

意大利早在2001年便為2 700萬用戶更換了智能電能表，實現了對用戶用電情況的遠程控制。當前，意大利已經構建起了智能化計量網絡，智能電能的表普及率為100%.

2008年，美國建成了第一個智能電網城，位于博爾德市，該市為全部用戶安裝了智能電能表，并倡導采用清潔能源發電。這樣做，一方面，用戶可以根據獲取的電價信息調整用電時間，另一方面，變電站可以實時監控用戶的用電情況，根據用電需求和運行故障靈活調整供電方式。2009年，美國共為4 000萬戶安裝了智能電能表，構建起了遠程控制網絡。

2008年，法國也完成了2 700萬戶智能電能表的改裝工程，有1/3的用戶可以通過互聯網、電話、電子接收裝置等直接獲取電力公司發布的電力信息。這種方式為用戶根據自己的用電需求和經濟狀況調整用電方式提供了依據。

1.2 國內建設概況

從20世紀90年代開始，隨著我國經濟社會的快速發展，部分省市電力公司根據用戶不同的用電需求建立起了集中抄表系統、配電自動化系統和電能信息采集系統。但是，由于這些信息化系統的建設缺乏全國統一標準，所以，它們只能用于部分用戶的電能信息采集，無法滿足全國性的智能電網建設需求。鑒于此，必須加大力度建設標準化的用電信息采集系統，使其滿足電力營銷業務的開展需求，并促使電力公司步入精益化、集約化的經營管理軌道。在這一形勢下，國家電網公司于2008年正式啟動“計量、抄表、收費標準化建設”項目，重點研究統一的技術規范，并針對智能電能表和用電信息采集系統的建設提出了多項技術標準，為推進用電信息采集系統的全面建設，實現智能電網規劃目標提供了必備的技術支持。

2009年，國家電網公司確定了全覆蓋、全采集、全費控的用電信息采集系統建設目標，強化智能電能表的推廣應用，要求各省公司必須按照統一的規劃、標準和實施程序開展采集系統主站的建設。截至目前，省公司已經按照規劃完成了系統主站建設，并在抄表收費、用電調整、業擴報裝、營業稽查、配電網運行和故障搶修等業務中體現了用電信息采集系統的應用價值，為電網運行制訂了可行的實施方案。這樣做，不僅有效降低了線損，提高了供電服務質量，還實現了用電信息的智能化管理，滿足了不同用戶的多種需求。采集系統主站在保證電網高效、穩定運行中發揮著不可忽視的作用。

1.3 用電信息采集系統的結構

實際上，該系統是覆蓋用電范圍的信息管理系統，通過數據采集和管理可以實現對用電信息的全面監控。在具體操作過程中，需要將采集終端安裝在公用變壓器計量點、專變用戶和低壓用戶等計量裝置處，利用網絡通信將采集到的用戶信息傳輸至采集系統主站上。由于“SG186”營銷系統能夠與主站服務器系統順利對接，所以，營銷系統可以獲取主站服務器中存儲和處理的用電信息，實現用電信息共享，以方便各級工作站查詢信息。

1.4 用電信息采集系統的功能

數據采集、存儲、處理是用電信息采集系統的重要功能，而這些功能的實現需要以數據為依托。當前，該系統采集的數據類型多種多樣，具體包括電能、電能質量、檔案信息、交流采樣、工況和線損等方面的數據。

1.4.1 電能和電能質量數據

電能和電能質量數據主要包括總電能、各費率電能、各費率無功電能、各象限無功電能和最大用電需求量等示值數據，以及三相不平衡度、電壓越限、諧波電壓含有率等指標數據。

1.4.2 檔案信息數據

檔案信息數據主要包括用戶基本檔案信息、電能表信息、電源信息和終端設備信息。

1.4.3 交流數據

交流數據主要包括電流、電壓以及各種運行狀態下的有功功率和無功功率。

1.4.4 工況數據

工況數據主要包括電容器投切、門禁、終端設備記錄、開關狀態、斷相、超負荷運行、配電變壓器負荷率、電能表時鐘誤差等方面的信息。

1.4.5 線損數據

線損數據主要是指以實時數據為依據的電網線損計算數值。

2 用電信息采集系統的應用

2.1 數據采集與分析

該系統能夠對安裝了智能電能表的用戶進行自動化的數據采集，以獲取用戶實際用電量數據，并將數據共享到“SG186”營銷系統，實現遠程自動抄表，從而減輕抄表員的工作量，提高抄表的準確性和實時性。

2.2 判斷異常用電情況

該系統能夠統計、分析已獲取的用電數據，根據用電數據的實際變動情況合理篩選出用電異常的可疑用戶，給予警告，并在一段時間內記錄預警的次數和具體時間，計算用電異常頻率，進而生成相關報表，為電力企業用電監測的順利進行提供依據。

2.3 多種預付費方式

2.3.1 電表預付費方式

這種方式適用于低壓居民用戶，用戶可以利用電能表執行相關邏輯控制程序，按照預設的電費方案，結合實際用電量現場計算出電費金額。

2.3.2 主站預付費方式

這種方式適用于用電信息采集系統覆蓋下的全部用戶。主站利用現場設備收集的用電信息，通過執行電費控制邏輯，結合不同用戶的預付費需求計算電費。

2.3.3 終端預付費方式

這種方式適用于專用變壓器用戶，終端設備可以根據不同的電費方案，在執行相應邏輯程序的基礎上為安裝負荷控制系統的用戶計算電費金額。

2.4 線損“四分”管理

該系統能夠實現“四分”線損的自動統計。這里的“四分”是指分區、分線、分電壓和分臺區。同時，該系統還可以自動生成線損報表，并周期存儲線損的計算結果。

2.5 有序用電管理

有序用電管理最突出的作用是可以編制一套較為合理、可行的限制用電控制方案。這樣，不但能夠有效控制電力用戶的用電負荷，還能對一些比較重要的負荷采取相應的用電保護措施。這里所說的重要負荷包括需要不間斷供電的用戶。在編制具體執行方案的過程中，可以按照用戶所在供電轄區對其進行編組，并確定各數據采集點的控制參數，比如控制方式、控制起止時間，等等。在遠程控制用戶負荷的基礎上，主站會自動向各個終端發出控制指令，從而實現對用戶負荷的開關動作。

2.6 電能質量監測與分析

該系統的電能質量監測，是指借助系統數據采集、后臺計算機終端的分析獲得電能質量監測數據，并分析、判斷這些數據。該系統能夠采集、分析以下指標。

2.6.1 電壓質量

系統通過查詢電力用戶24 h電壓曲線，可以分析用戶在任意一個時間段內的電壓合格率情況。

2.6.2 功率因數

該系統可以分析功率因數的最大值、最小值、功率因數的發生時間及其越限情況等。

2.6.3 三相平衡

系統通過分析配變三相負荷，可以準確確定出三相平衡度。

2.6.4 頻率質量

雖然該系統不能直接采集頻率數據，但卻可以通過加裝硬件電路監測其頻率，由此便可以實現對頻率的實時監測，進而獲得頻率質量。

2.7 需求側監控與預測

需求側監控與預測具有地區負荷監控分析、用電量預測等功能。它可以將需要監測的用戶按照其所在區域范圍、所屬行業、用電容量等內容具體分類，然后以組合的方式分析某個特定時間段內的用戶實際負荷情況。這樣，便可以形成包含多種類型在內的地區負荷曲線。同時，為了更加準確地判斷地區負荷的變化趨勢，可將天氣情況、產業規劃、意外災害等因素加入地區長期負荷監測中，從而為地區負荷的預測提供可靠的數據支撐。

3 結束語

對于電力企業而言，應用用電采集系統不僅能夠大幅提升電能計量、智能費控、自動抄表等業務的自動化程度，還符合“SG186”系統深化業務應用的要求，為新能源的開發和利用提供強有力的支撐，確保階梯電價的執行。同時，這樣做也能在一定程度上優化企業的資源配置，既推動節能減排工作的開展，又帶動產業升級，以促進社會的可持續發展。

參考文獻

[1]張文亮，劉壯志，王明俊，等.智能電網的研究進展及發展趨勢[J].電網技術，2012，33（13）：1-11.

[2]袁建英.用電信息采集系統高級應用構想[J].電力需求側管理，2014，13（6）：76-78.

〔編輯：白潔〕