基于用電信息采集系統(tǒng)的低壓遠(yuǎn)程費(fèi)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(guó)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(fèi)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(guó)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(fèi)控電能表的2種費(fèi)控方式，對(duì)本地和遠(yuǎn)程2種費(fèi)控方式進(jìn)行對(duì)比，分析系統(tǒng)遠(yuǎn)程費(fèi)控流程、判別策略以及智能電能表費(fèi)控失敗原因，探討了提高費(fèi)控成功率的方法。

智能電能表；遠(yuǎn)程費(fèi)控；電量信息采集；通道

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

1 低壓費(fèi)控電能表費(fèi)控方式

費(fèi)控功能實(shí)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(fèi)控命令遠(yuǎn)程執(zhí)行的關(guān)鍵，按照費(fèi)控方式，分為“本地費(fèi)控”和“遠(yuǎn)程費(fèi)控”[1-2]。

本地費(fèi)控電能表是在智能電能表本身實(shí)現(xiàn)費(fèi)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(shí)也支持通過(guò)虛擬介質(zhì)遠(yuǎn)程實(shí)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(fèi)與遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)是本地費(fèi)控電能表所應(yīng)具有的2種預(yù)付費(fèi)方式。本地費(fèi)控電能表的費(fèi)控功能都是在智能電能表內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的，表計(jì)內(nèi)部存儲(chǔ)電價(jià)、變比等數(shù)據(jù)，測(cè)算電費(fèi)并執(zhí)行拉合閘。電價(jià)變更時(shí)需遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)對(duì)表計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改[3]。

遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表在本地主要實(shí)現(xiàn)計(jì)量，不支持本地計(jì)費(fèi)功能；計(jì)費(fèi)功能由遠(yuǎn)程主站、售電系統(tǒng)共同完成，當(dāng)用戶(hù)欠費(fèi)時(shí)由遠(yuǎn)程主站、售電系統(tǒng)發(fā)送跳閘命令，給用戶(hù)斷電；當(dāng)用戶(hù)充值后，遠(yuǎn)程主站、售電系統(tǒng)再發(fā)送合閘命令，為用戶(hù)合閘。

遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表不存儲(chǔ)和顯示剩余電費(fèi)、費(fèi)率電價(jià)、變比、階梯電價(jià)等購(gòu)電數(shù)據(jù)，電費(fèi)測(cè)算和費(fèi)控功能由后臺(tái)完成，遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表接收后臺(tái)的控制命令來(lái)執(zhí)行相應(yīng)操作。遠(yuǎn)程費(fèi)控對(duì)于主站與智能電能表間遠(yuǎn)程通信的可靠性、實(shí)時(shí)性要求較高。低壓費(fèi)控電能表本地費(fèi)控與遠(yuǎn)程費(fèi)控對(duì)比見(jiàn)表1[4]。

表1 低壓費(fèi)控電能表2種費(fèi)控方式對(duì)比

項(xiàng)目本地費(fèi)控智能電能表遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表控制信息來(lái)源電能表費(fèi)控系統(tǒng)費(fèi)控信息存儲(chǔ)費(fèi)控信息無(wú)費(fèi)控信息調(diào)整電價(jià)表計(jì)修改后臺(tái)修改功能實(shí)現(xiàn)計(jì)量、計(jì)費(fèi)計(jì)量充值及參數(shù)設(shè)置遠(yuǎn)程、CPU卡遠(yuǎn)程

2 遠(yuǎn)程費(fèi)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(hù)電能表的零點(diǎn)凍結(jié)值，并將數(shù)據(jù)傳送給營(yíng)銷(xiāo)遠(yuǎn)程費(fèi)控系統(tǒng)，費(fèi)控系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)的電費(fèi)情況進(jìn)行測(cè)算，生成費(fèi)控指令，費(fèi)控系統(tǒng)產(chǎn)生策略應(yīng)用請(qǐng)求發(fā)給營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用，營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用接收策略應(yīng)用請(qǐng)求后進(jìn)行處理生成停電、復(fù)電等指令并通過(guò)用電信息采集執(zhí)行，如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程費(fèi)控執(zhí)行流程

a.費(fèi)控系統(tǒng)通過(guò)測(cè)算用戶(hù)電費(fèi)，發(fā)起停復(fù)電流程。用戶(hù)停電分為自動(dòng)停電和審批停電；用戶(hù)復(fù)電分為自動(dòng)復(fù)電和安全復(fù)電。

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

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

d.前置機(jī)接收命令并下發(fā)至集中器，通過(guò)集中器將費(fèi)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(guò)判斷應(yīng)答幀中控制命令執(zhí)行狀態(tài)或錯(cuò)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(yíng)銷(xiāo)執(zhí)行失敗；若判斷下達(dá)成功，讀取電能表運(yùn)行狀態(tài)字3通過(guò)繼電器動(dòng)作狀態(tài)判斷繼電器的合閘(跳閘)狀態(tài)；如檢測(cè)到繼電器仍未合閘(跳閘)則反饋營(yíng)銷(xiāo)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(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)。采集系統(tǒng)在接收到指令執(zhí)行請(qǐng)求以后，原則上按指令接收的時(shí)間順序執(zhí)行指令。

3 智能電能表費(fèi)控失敗情況分析

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

表2 智能電能表費(fèi)控失敗情況

傳輸通道類(lèi)載波超時(shí)終端無(wú)響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類(lèi)否認(rèn)報(bào)文任務(wù)下發(fā)失敗認(rèn)證失敗系統(tǒng)及檔案類(lèi)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(lèi)問(wèn)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(bào)文傳輸受阻，影響費(fèi)控指令的執(zhí)行。

b.現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類(lèi)問(wèn)題主要有電能表時(shí)鐘異常、載波模塊故障等，其中表計(jì)時(shí)鐘是影響費(fèi)控較為嚴(yán)重的問(wèn)題，主站時(shí)間與表計(jì)時(shí)間不一致時(shí)，會(huì)造成費(fèi)控指令執(zhí)行失敗，需要開(kāi)啟主站對(duì)終端校時(shí)及集中器廣播校時(shí)功能，保證終端設(shè)備及表計(jì)的時(shí)鐘準(zhǔn)確性。

c.系統(tǒng)類(lèi)問(wèn)題包括下發(fā)失敗任務(wù)環(huán)境異常和檔案錯(cuò)誤等，包括營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)與采集系統(tǒng)接口問(wèn)題及檔案不對(duì)應(yīng)等。

4 智能電能表費(fèi)控應(yīng)對(duì)策略

對(duì)于影響費(fèi)控的傳輸通道、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、系統(tǒng)及檔案等三類(lèi)問(wèn)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(fèi)控指令，減少無(wú)效工單，降低失敗工單重復(fù)下發(fā)對(duì)下行信道的影響等措施。技術(shù)層面應(yīng)提高電能表時(shí)鐘準(zhǔn)確性，及時(shí)處理時(shí)鐘異常；盡量使用載波性能良好的載波模塊，開(kāi)展寬帶載波、集中器透明轉(zhuǎn)發(fā)等新技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用。

4.1 寬帶載波下行通信方式

低壓遠(yuǎn)程費(fèi)控功能由主站下發(fā)任務(wù)后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)、集中器透明轉(zhuǎn)發(fā)至戶(hù)電能表，實(shí)時(shí)性矛盾主要體現(xiàn)在下行通道，即指令從集中器到戶(hù)電能表耗時(shí)長(zhǎng)[5]。選擇現(xiàn)場(chǎng)使用最為廣泛的3種下行通信方式窄帶載波、微功率無(wú)限和寬帶載波進(jìn)行試驗(yàn)比較。費(fèi)控任務(wù)下發(fā)時(shí)長(zhǎng)為前置機(jī)下發(fā)費(fèi)控指令與前置機(jī)收到相應(yīng)費(fèi)控指令執(zhí)行成功或失敗報(bào)文的時(shí)間差。選用的窄帶載波臺(tái)區(qū)與微功率無(wú)限臺(tái)區(qū)所帶電表能數(shù)分別為260臺(tái)和285臺(tái)，寬帶載波臺(tái)區(qū)所帶戶(hù)表數(shù)為719戶(hù)，測(cè)試時(shí)間為2015年12月1日至2016年1月30日。

通過(guò)分析比較，窄帶載波與微功率無(wú)線(xiàn)基本相當(dāng)，寬帶載波費(fèi)控任務(wù)下發(fā)時(shí)間最短，比其他2種方式下發(fā)時(shí)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(fèi)控執(zhí)行方式普遍為主站通過(guò)集中器透?jìng)鞯絾蝹€(gè)電能表進(jìn)行實(shí)時(shí)通信交互，流程較為復(fù)雜，對(duì)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(fèi)控命令，并等待該電能表返回信息，存在成功率低的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題部分地區(qū)開(kāi)始嘗試對(duì)該策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即對(duì)集中器進(jìn)行批量任務(wù)下發(fā)，由集中器逐個(gè)完成對(duì)電能表的下發(fā)任務(wù)。具體流程如下：主站將電價(jià)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(duì)列”，集中器在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)自行多輪次執(zhí)行電價(jià)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(dòng)改為集中器主動(dòng)，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(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

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

[1] 牛春霞．電力用戶(hù)用電信息采集[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[2] 陶 鵬．智能電能表[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[3] 宗建華，閆華光，史樹(shù)冬，等．智能電能表[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2010.

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

[5] 黃友朋，趙 山，許 卓，等.本地費(fèi)控電能表對(duì)階梯電價(jià)支持功能分析[J]．電測(cè)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(cè)、計(jì)量方面的工作。

TM76

B

1001-9898(2016)06-0025-03