用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

張濤　譚贛江　馮海舟　劉利兵　黃偉杰

摘要：建立完善的用電信息采集系統(tǒng)是建設(shè)智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力信息流發(fā)、輸、配、用雙向流動(dòng)的重要前提。隨著智能電表的接入，用戶側(cè)用電信息收集渠道延伸到每個(gè)家庭，因此用電信息采集系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展。文章分別從用電信息采集系統(tǒng)的概況、用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)三方面論述用電信息采集系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；智能電網(wǎng)；電力信息流 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP274 文章編號(hào)：1009-2374（2016）30-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.060

隨著能源消耗的不斷增加，環(huán)境問(wèn)題日益突出，加強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)有利于提高能源利用效率。用電信息采集系統(tǒng)是獲取用電側(cè)信息最重要的途徑，實(shí)現(xiàn)電力信息互聯(lián)互通的重要前提。本文分別從三個(gè)方面論述了用電信息采集系統(tǒng)：首先，介紹了用電信息采集系統(tǒng)概況，其中包括用電信息建設(shè)的意義、用電信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)以及當(dāng)前我國(guó)用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀；其次，描述了用電信息采集系統(tǒng)當(dāng)前幾個(gè)比較成熟的應(yīng)用領(lǐng)域；最后，隨著用電信息采集系統(tǒng)基本的應(yīng)用已趨近成熟，文章從四個(gè)方面展望用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。隨著新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)由原來(lái)比較單一的數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)的功能，升級(jí)為其他高級(jí)應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘的平臺(tái)。

1 用電信息采集系統(tǒng)概況

1.1 用電信息采集系統(tǒng)研究的意義

智能電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)信息的雙向流動(dòng)，必須要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)全過(guò)程的信息采集。發(fā)電、輸電和配電可通過(guò)安全監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、能量管理系統(tǒng)（EMS）和配網(wǎng)管理系統(tǒng)（DMS）實(shí)現(xiàn)在線的實(shí)時(shí)監(jiān)控。但對(duì)于用電環(huán)節(jié)由于用戶多、地域廣等先天不足，其發(fā)展長(zhǎng)期落后于其他三個(gè)環(huán)節(jié)，因此建立完善的用電信息采集系統(tǒng)是發(fā)展智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力信息互聯(lián)互通最重要的前提。

1.2 用電信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)

用電信息采集系統(tǒng)分為三層：主站層、數(shù)據(jù)采集層、采集點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備。主站層負(fù)責(zé)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、甄別、管理和應(yīng)用等功能，在我國(guó)主站主要以省網(wǎng)為單位，其運(yùn)行的模式一般為集中式，各地市單位利用遠(yuǎn)程信道與主站連接后，收集信息或者下達(dá)指令。數(shù)據(jù)采集層作為中間層，與主站通訊一般是通過(guò)GPRS、CDMA和以太網(wǎng)等通訊方式，與采集點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備通訊由于場(chǎng)景較多，通訊的手段更加多樣，當(dāng)前應(yīng)用較多的如電力線載波、RS-485總線、小無(wú)線等，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，以上通信方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。采集點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備根據(jù)負(fù)荷的類型一般分為三種，對(duì)于大型負(fù)荷特別是具有專用變壓器的用戶多采用專變采集終端；居民等小型用戶采用低壓集抄采集終端；分布式能源由于其電能具有雙向流動(dòng)性采用分布式電源監(jiān)控終端。

1.3 用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

截至2013年底，國(guó)網(wǎng)公司已累計(jì)安裝智能電表1.73億只，所屬27個(gè)省級(jí)公司主站全部建設(shè)完成并投入使用，到2014年底用電信息采集系統(tǒng)覆蓋率已達(dá)到100%，實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄區(qū)域用戶“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”。

2 用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

如今對(duì)用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要應(yīng)用在抄表收費(fèi)、線損管理、費(fèi)控、用電管理等方面。

2.1 提高抄表質(zhì)量

運(yùn)用用電信息采集系統(tǒng)后，用戶用電信息采集的時(shí)效性和準(zhǔn)確度都有了很大程度的提高。對(duì)于居民用戶由于負(fù)荷較小一般每天抄讀一次，對(duì)于用電負(fù)荷較大的專變用戶，大多5分鐘甚至更短的時(shí)間抄讀一次用電的數(shù)據(jù)，這樣不但可以有效地監(jiān)控用戶的用電情況，同時(shí)可以有效地避免由于計(jì)量裝置失靈或者其他因素造成的用電糾紛。

2.2 提高線損管理水平

在我國(guó)電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)線損較大，一直是制約供電公司提高經(jīng)濟(jì)效益的瓶頸，其中農(nóng)村配電網(wǎng)線損較大的問(wèn)題尤為突出。2014年長(zhǎng)沙市供電公司仍有10%的農(nóng)村臺(tái)區(qū)線損率大于20%，城市臺(tái)區(qū)0.5%的臺(tái)區(qū)大于15%。用電信息采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取各用戶實(shí)時(shí)的用電數(shù)據(jù)，便于對(duì)比統(tǒng)計(jì)為降低線損提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 提高費(fèi)控及用電管理水平

用電信息采集系統(tǒng)完善后可以實(shí)現(xiàn)用戶先交費(fèi)后用電，當(dāng)用戶余額低于一定數(shù)額時(shí)，供電公司可以通過(guò)郵件或者短信通知用戶及時(shí)繳納。在用電高峰時(shí)段，可以通過(guò)購(gòu)電控或功率控等限制大型用電負(fù)荷的用電負(fù)荷，同時(shí)可以利用用電采集系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)需求側(cè)管理，積極引導(dǎo)用戶參與有序用電，減少尖峰電源的投資，進(jìn)而可達(dá)到降低全網(wǎng)能耗的目的。

3 用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 信息共享及融合技術(shù)

作為用電信息采集系統(tǒng)最原始的數(shù)據(jù)來(lái)源智能電表可以提供眾多種類的數(shù)據(jù)，如電壓、電流、最大需量、諧波數(shù)據(jù)、功率等，參考文獻(xiàn)[2]列出部分智能電表測(cè)量的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析處理的方法。電壓、諧波等數(shù)據(jù)都是研究電能質(zhì)量最為重要的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以為營(yíng)銷部門(mén)提供多渠道、多層次、多方位的用電信息服務(wù)。如何建立基于面向服務(wù)架構(gòu)的用電信息采集系統(tǒng)共享與融合的方案，解決不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作的問(wèn)題。

3.2 大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)

參考文獻(xiàn)[3]指出若按照1小時(shí)的采集周期，普通居民的智能電表每天會(huì)產(chǎn)生3KB的數(shù)據(jù)，當(dāng)智能電表安裝量達(dá)到160萬(wàn)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)每天需要增加11GB的數(shù)據(jù)量。而我國(guó)用戶數(shù)量超過(guò)4億戶，每天將會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，此時(shí)必須利用大數(shù)據(jù)的思維，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，以提取更多的信息，因此如何將大數(shù)據(jù)技術(shù)和電力數(shù)據(jù)的處理相結(jié)合，將會(huì)成為未來(lái)新的研究的熱點(diǎn)。

3.3 需求側(cè)雙向互動(dòng)技術(shù)

智能電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)電網(wǎng)最主要的特征就是電力信息可以在發(fā)、輸、配、用四個(gè)環(huán)節(jié)雙向流動(dòng)。因此電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，就不僅停留在發(fā)、輸電環(huán)節(jié)的機(jī)組組合優(yōu)化，而是擴(kuò)展到電力系統(tǒng)的全領(lǐng)域。特別是用電領(lǐng)域，用戶可以積極地參與需求側(cè)管理，當(dāng)用電緊缺時(shí)用戶可以根據(jù)自身負(fù)荷的特點(diǎn)，選擇合理的負(fù)荷削減量及削減的時(shí)段，而電網(wǎng)公司根據(jù)不同時(shí)段負(fù)荷的情況制定合理的電價(jià)補(bǔ)貼。

3.4 能源互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)

隨著分布式能源的不斷接入，太陽(yáng)能、風(fēng)能、天然氣、電氣聯(lián)產(chǎn)等多種能源生產(chǎn)方式并存，以最佳的方式保證整個(gè)城市安全、高效能源的供應(yīng)。進(jìn)入2016年福建泉州、四川綿陽(yáng)等地紛紛上馬，水、電、氣三表遠(yuǎn)程采集試點(diǎn)工程，工程都取得了較好的成果，采集成功率均達(dá)到了99.8%的預(yù)期目標(biāo)。此前水、氣抄表方式都處于比較原始的階段，主要是靠抄表工入戶抄讀，如今“三表合一”則可以通過(guò)電力行業(yè)已經(jīng)建成的用電信息采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)自動(dòng)上送。此時(shí)用電信息采集系統(tǒng)則可以作為城市能源管理系統(tǒng)，不同消費(fèi)載體的能源用量、時(shí)間段、使用形式等，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化補(bǔ)給和調(diào)度。

4 結(jié)語(yǔ)

本文首先介紹了用電信息采集系統(tǒng)概況，其中包括用電信息建設(shè)的意義、用電信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)以及當(dāng)前我國(guó)用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀，當(dāng)前我國(guó)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)達(dá)到了“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”的水平；其次描述了用電信息采集系統(tǒng)當(dāng)前幾個(gè)比較成熟的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表、降低配電網(wǎng)線損和提高了費(fèi)控及用電管理水平，通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)有效地提高了電力企業(yè)運(yùn)行的效益；最后，隨著用電信息采集系統(tǒng)基本的應(yīng)用已趨近成熟，本文從四個(gè)方面展望了用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，如信息共享技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)、需求側(cè)雙向互動(dòng)技術(shù)及能源互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)。隨著新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)由原來(lái)比較單一的數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)的功能，升級(jí)為其他高級(jí)應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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