基于用電信息采集系統(tǒng)的低壓遠(yuǎn)程費控分析

馮 波，陶 鵬，趙俊鵬，李 翀，牛春霞，張洋瑞，李杰琳，張冰玉

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

基于用電信息采集系統(tǒng)的低壓遠(yuǎn)程費控分析

馮 波，陶 鵬，趙俊鵬，李 翀，牛春霞，張洋瑞，李杰琳，張冰玉

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

介紹低壓費控電能表的2種費控方式，對本地和遠(yuǎn)程2種費控方式進(jìn)行對比，分析系統(tǒng)遠(yuǎn)程費控流程、判別策略以及智能電能表費控失敗原因，探討了提高費控成功率的方法。

智能電能表；遠(yuǎn)程費控；電量信息采集；通道

長期以來電費回收一直是供電企業(yè)面臨的一大難題。國家電網(wǎng)公司加快電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)，提出了實現(xiàn)用電信息采集系統(tǒng)“全覆蓋、全采集、全費控”的總體建設(shè)目標(biāo)。遠(yuǎn)程費控系統(tǒng)為解決收費難的問題找到了突破口，通過技術(shù)手段實行了先繳費、后用電的方式，從根本上使電費回收的風(fēng)險得到控制。同時低壓遠(yuǎn)程費控可以為居民提供更豐富的繳費手段，給低壓用戶帶來更好的用電體驗，但在使用過程中仍存在一定的問題，以下就遠(yuǎn)程費控電能表的發(fā)展，遠(yuǎn)程費控失敗的原因和下行通道等問題進(jìn)行討論。

1 低壓費控電能表費控方式

費控功能實現(xiàn)至今電能表經(jīng)歷了機(jī)電式電能表、量控卡電能表、智能電能表的發(fā)展歷程，目前智能電能表已得到大面積推廣。智能電能表是費控命令遠(yuǎn)程執(zhí)行的關(guān)鍵，按照費控方式，分為“本地費控”和“遠(yuǎn)程費控”[1-2]。

本地費控電能表是在智能電能表本身實現(xiàn)費控功能的電能表，支持CPU卡等固態(tài)介質(zhì)進(jìn)行充值及參數(shù)設(shè)置，同時也支持通過虛擬介質(zhì)遠(yuǎn)程實現(xiàn)充值、參數(shù)設(shè)置及控制功能的電能表，即本地預(yù)付費與遠(yuǎn)程預(yù)付費是本地費控電能表所應(yīng)具有的2種預(yù)付費方式。本地費控電能表的費控功能都是在智能電能表內(nèi)部實現(xiàn)的，表計內(nèi)部存儲電價、變比等數(shù)據(jù)，測算電費并執(zhí)行拉合閘。電價變更時需遠(yuǎn)程或現(xiàn)場對表計參數(shù)進(jìn)行修改[3]。

遠(yuǎn)程費控電能表在本地主要實現(xiàn)計量，不支持本地計費功能；計費功能由遠(yuǎn)程主站、售電系統(tǒng)共同完成，當(dāng)用戶欠費時由遠(yuǎn)程主站、售電系統(tǒng)發(fā)送跳閘命令，給用戶斷電；當(dāng)用戶充值后，遠(yuǎn)程主站、售電系統(tǒng)再發(fā)送合閘命令，為用戶合閘。

遠(yuǎn)程費控電能表不存儲和顯示剩余電費、費率電價、變比、階梯電價等購電數(shù)據(jù)，電費測算和費控功能由后臺完成，遠(yuǎn)程費控電能表接收后臺的控制命令來執(zhí)行相應(yīng)操作。遠(yuǎn)程費控對于主站與智能電能表間遠(yuǎn)程通信的可靠性、實時性要求較高。低壓費控電能表本地費控與遠(yuǎn)程費控對比見表1[4]。

表1 低壓費控電能表2種費控方式對比

項目本地費控智能電能表遠(yuǎn)程費控智能電能表控制信息來源電能表費控系統(tǒng)費控信息存儲費控信息無費控信息調(diào)整電價表計修改后臺修改功能實現(xiàn)計量、計費計量充值及參數(shù)設(shè)置遠(yuǎn)程、CPU卡遠(yuǎn)程

2 遠(yuǎn)程費控的流程

用電信息采集系統(tǒng)抄回凍結(jié)于集中器中用戶電能表的零點凍結(jié)值，并將數(shù)據(jù)傳送給營銷遠(yuǎn)程費控系統(tǒng)，費控系統(tǒng)對用戶的電費情況進(jìn)行測算，生成費控指令，費控系統(tǒng)產(chǎn)生策略應(yīng)用請求發(fā)給營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用，營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用接收策略應(yīng)用請求后進(jìn)行處理生成停電、復(fù)電等指令并通過用電信息采集執(zhí)行，如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程費控執(zhí)行流程

a.費控系統(tǒng)通過測算用戶電費，發(fā)起停復(fù)電流程。用戶停電分為自動停電和審批停電；用戶復(fù)電分為自動復(fù)電和安全復(fù)電。

b.費控系統(tǒng)發(fā)起費控命令，通過接口到采集系統(tǒng)。

c.采集系統(tǒng)通過中間庫接收費控指令，接口程序把費控指令給費控前置機(jī)。

d.前置機(jī)接收命令并下發(fā)至集中器，通過集中器將費控命令下發(fā)至電能表。

e.電能表接收命令后成功解析，返回主站正常應(yīng)答幀2，主站通過判斷應(yīng)答幀中控制命令執(zhí)行狀態(tài)或錯誤狀態(tài)字，判斷命令是否準(zhǔn)確下達(dá)。若判斷下達(dá)失敗，直接反饋營銷執(zhí)行失敗；若判斷下達(dá)成功，讀取電能表運行狀態(tài)字3通過繼電器動作狀態(tài)判斷繼電器的合閘(跳閘)狀態(tài)；如檢測到繼電器仍未合閘(跳閘)則反饋營銷執(zhí)行失敗,如圖2所示。

圖2 跳合閘流程示意

f.采集系統(tǒng)根據(jù)電能表反饋的信息，經(jīng)判斷后將執(zhí)行結(jié)果反饋營銷系統(tǒng)。采集系統(tǒng)在接收到指令執(zhí)行請求以后，原則上按指令接收的時間順序執(zhí)行指令。

3 智能電能表費控失敗情況分析

對某地區(qū)2015年7-12月低壓遠(yuǎn)程費控失敗情況進(jìn)行分析，異常事件分為三類：傳輸通道類、現(xiàn)場設(shè)備類、系統(tǒng)及檔案類，具體情況見表2。該地區(qū)上行通道為GPRS通信，下行通道為低壓電力線窄帶載波。

表2 智能電能表費控失敗情況

傳輸通道類載波超時終端無響應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備類否認(rèn)報文任務(wù)下發(fā)失敗認(rèn)證失敗系統(tǒng)及檔案類任務(wù)環(huán)境異常檔案異常27.38%9.79%23.59%21.80%5.06%12.33%0.05%

a.傳輸通道類問題，由于上行通道和下行通道出現(xiàn)異常或集中器任務(wù)繁重等，導(dǎo)致報文傳輸受阻，影響費控指令的執(zhí)行。

b.現(xiàn)場設(shè)備類問題主要有電能表時鐘異常、載波模塊故障等，其中表計時鐘是影響費控較為嚴(yán)重的問題，主站時間與表計時間不一致時，會造成費控指令執(zhí)行失敗，需要開啟主站對終端校時及集中器廣播校時功能，保證終端設(shè)備及表計的時鐘準(zhǔn)確性。

c.系統(tǒng)類問題包括下發(fā)失敗任務(wù)環(huán)境異常和檔案錯誤等，包括營銷系統(tǒng)與采集系統(tǒng)接口問題及檔案不對應(yīng)等。

4 智能電能表費控應(yīng)對策略

對于影響費控的傳輸通道、現(xiàn)場設(shè)備、系統(tǒng)及檔案等三類問題，應(yīng)從管理和技術(shù)方面著手提高。管理層面應(yīng)采取加大檔案治理力度，提升檔案信息合格率；合理調(diào)度費控指令，減少無效工單，降低失敗工單重復(fù)下發(fā)對下行信道的影響等措施。技術(shù)層面應(yīng)提高電能表時鐘準(zhǔn)確性，及時處理時鐘異常；盡量使用載波性能良好的載波模塊，開展寬帶載波、集中器透明轉(zhuǎn)發(fā)等新技術(shù)的試點應(yīng)用。

4.1 寬帶載波下行通信方式

低壓遠(yuǎn)程費控功能由主站下發(fā)任務(wù)后，通過無線公網(wǎng)、集中器透明轉(zhuǎn)發(fā)至戶電能表，實時性矛盾主要體現(xiàn)在下行通道，即指令從集中器到戶電能表耗時長[5]。選擇現(xiàn)場使用最為廣泛的3種下行通信方式窄帶載波、微功率無限和寬帶載波進(jìn)行試驗比較。費控任務(wù)下發(fā)時長為前置機(jī)下發(fā)費控指令與前置機(jī)收到相應(yīng)費控指令執(zhí)行成功或失敗報文的時間差。選用的窄帶載波臺區(qū)與微功率無限臺區(qū)所帶電表能數(shù)分別為260臺和285臺，寬帶載波臺區(qū)所帶戶表數(shù)為719戶，測試時間為2015年12月1日至2016年1月30日。

通過分析比較，窄帶載波與微功率無線基本相當(dāng)，寬帶載波費控任務(wù)下發(fā)時間最短，比其他2種方式下發(fā)時間可降低50%以上。

4.2 集中器批量透明轉(zhuǎn)發(fā)方式

目前，遠(yuǎn)程費控執(zhí)行方式普遍為主站通過集中器透傳到單個電能表進(jìn)行實時通信交互，流程較為復(fù)雜，對通信信道要求較高，需要先認(rèn)證，再下發(fā)參數(shù)設(shè)置或費控命令，并等待該電能表返回信息，存在成功率低的問題。針對上述問題部分地區(qū)開始嘗試對該策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，即對集中器進(jìn)行批量任務(wù)下發(fā)，由集中器逐個完成對電能表的下發(fā)任務(wù)。具體流程如下：主站將電價參數(shù)設(shè)置命令批量下發(fā)到集中器中，在集中器建立“透明任務(wù)隊列”，集中器在規(guī)定時間范圍內(nèi)自行多輪次執(zhí)行電價下發(fā)命令，直到成功為止。主站根據(jù)集中器中透明任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)，批量讀取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。

該方式將采集主站主動改為集中器主動，將主站電表之間的交互由同步優(yōu)化為異步通信，可提高通信效率，降低主站占用時間。

5 結(jié)束語

基于用電信息采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程費控可有效控制電費回收風(fēng)險，以上比較了本地和遠(yuǎn)程2種費控方式，分析了系統(tǒng)遠(yuǎn)程費控流程及判別策略以及智能電能表費控失敗原因，對3種費控下行通道效率進(jìn)行初步分析，提出了提高費控成功率的方法，但是提高遠(yuǎn)程費控成功率和正確率仍有大量工作需要開展，需要不斷的探索與研究。

[1] 牛春霞．電力用戶用電信息采集[M]．北京：中國電力出版社，2012.

[2] 陶 鵬．智能電能表[M]．北京：中國電力出版社，2012.

[3] 宗建華，閆華光，史樹冬，等．智能電能表[M]．北京：中國電力出版社，2010.

[4] 趙 成，楊鳳海．微功率無線抄表技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]．電測與儀表，2010，47(536A)：62-63．

[5] 黃友朋，趙 山，許 卓，等.本地費控電能表對階梯電價支持功能分析[J]．電測與儀表，2013(S1)：59-62．

本文責(zé)任編輯：齊勝濤

Analysis and Research of Low-voltage Remote Control Based on Electricity Information Collection

Feng Bo,Tao Peng,Zhao Junpeng,Li Chong,Niu Chunxia,Zhang Yangrui,Li Jielin,Zhang Bingyu

(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

This paper introdues two kinds mode modes of low votage control energy meter,compares the local and remote control mode,costs analysis of the system remote control processes and determine strategies studied smart meter cost control reasons for failure,explores three costs control downstream channel efficiency.

smart meter;remote control;information collection;channel

2016-06-17

馮 波(1984-)，男，工程師，主要從事電力電測、計量方面的工作。

TM76

B

1001-9898(2016)06-0025-03