用電信息采集系統關鍵技術研究

賈旭超

摘 要：隨著信息技術的發展和能源結構的調整，我國社會生產對電能的需求與日俱增。面對新的機遇和挑戰，我國電力行業必須依靠先進的信息控制技術來實現由傳統的電網系統向智能電網系統的方向轉變。用電信息采集系統的建設正是這一智能電網系統的重要環節，可滿足電力企業各方面的需求，是一種新型的供用電關系。本文對用電信息采集系統的關鍵技術做出詳細分析，以供參考。

關鍵詞：用電信息采集；電力企業；電網系統；關鍵技術

中圖分類號： TM93 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）35-159-2

0 引言

隨著我國社會經濟的發展，社會生產對電網系統不斷提出更高的要求。智能電網的構建是為了滿足電力用戶的更多需求，實現電力運輸以及電力控制的信息化、智能化，提高電網運行系統的安全可靠性，提升電力行業的經濟效益。更進一步地說，我國在推行智能電網這一標準方案下，全力建設用電信息采集系統，以實現及時的采集數據、準確的數據計量、高效的服務方式等，全方位地實現電網系統與用電用戶之間實時互動的電力信息業務。

1 用電信息采集系統基本概述

用電信息采集系統是電力系統營銷管理體系中的重要環節，也是該體系中關鍵的自動化系統部分，主要負責監測用電用戶的實時用電情況。其主要功能包括：電力數據的自動采集、數據計量、數據處理、數據在線監測以及電力質量的在線管控等。依據系統的構成劃分，用電信息采集系統主要由主站系統、終端設備、電能表以及通信系統構成。主站系統是集“集抄系統、負控系統、配變檢測系統”于一體的，滿足“全覆蓋、全采集、全預付費”功能需求的系統。終端設備包括負控終端、集中器、采集器。電能表包括變電站關口表、臺區表和居民用戶表[1]。

2 用電信息采集系統關鍵技術分析

2.1 通信技術

2.1.1 本地通信技術

本地通信網絡用于現場終端與電表計量的通信連接，主要包括RS485通信、低壓電力線載波、M-BUS總線和微功率無線通信四種方式。下面依次做出簡要介紹。①RS485通信。此種通信應用較為廣泛，是采用電表與多個采集的并向連接，通過兩條RS485線將計量表與終端設備直接連接在一起，實現采集設備與電表之間的通信。其優點是：傳輸速率高、抗干擾性好，可應用于多種傳輸系統。其不足之處是：如長距離布線帶來的不便、線路容易受損而很難定位故障點等。②低壓電力載波。在用電信息采集系統中，對電能表中數據的采集時依靠載波采集設備進行采集的，低壓電力載波將采集到的數據傳輸到主站系統進行數據的處理。此種通信具有投入成本低、維護成本低的優點，其缺點是受負載影響大、信號衰減大等，此種通信適用于偏遠農村或偏僻的別墅區。③M-BUS總線通信。此種通信方式較為開放，可實現電能計量表的自動抄表，與RS485較為類似，且具有通信效率高、抗干擾性強等優點。④微功率無線通信。此種通信與低壓電力載波相似，采用數字信號單片射頻收發芯片將數據信號通過調制、解調、放大、濾波等數字處理后轉換為高頻交流的電磁波進行傳輸。主要適用于農村中單戶單表的情況。

2.1.2 遠程通信技術

遠程通信網絡主要應用于集中采集器與主站系統之間的傳輸，目前較為廣泛應用的是無線公網、有線通信和光纖通信，下面做出具體介紹：首先是無線公網。無線公網即GPRS通信技術，在用電信息采集終端安裝SIM卡，便可產生通信編號與地址，來進行與主站系統之間的通信，并可快速與主站進行數據傳輸。此種通信技術具有廣闊的發展前景。其次是有線通信。有線通信即有線電話通信，是利用分頻技術將電話線分為三個獨立的通道，增加其抗干擾能力，通過調制調節器撥號有線電話，將采集到的電能數據傳送至主站系統，同時等待主站系統下達的指令。最后是光纖通信技術。此種技術是具有光波載體的信號傳輸，可有效滿足電能數據的大量傳輸以及長距離傳輸，并且具有很好的抗干擾能力，保證電能的傳輸質量。無線通信和光線通信也是智能電網發展的主流方向。

2.2 數據處理技術

2.2.1 集群技術

集群技術同樣是輸用電信息采集系統中的核心環節，通過集群技術將多臺獨立網絡中的計算機連接成整體，進行統一管控，最終實現電能數據的大運量計算，可面對大量數據的共同訪問，對數據流量進行合理分配，有效提升了信息數據的計算效率，并可保證其準確性。

2.2.2 內存數據庫技術

內存數據庫技術是提升對信息采集數據處理能力的有效途徑，內存數據庫技術即從內存中直接進行采集數據的存儲，優化了采集數據的信息讀寫能力，有效提升了數據信息的訪問性能，最終實現電能數據的實時查詢，很好地完善了用電信息采集系統的數據處理能力，尤其是對大批量數據的集中處理。在對大批量數據進行集中處理的同時，還要對數據庫的SQL語句以及數據庫的表結構進行優化處理，比如說，對每個數據表格中的數據限定在2GB的存量范圍，并將數據信息進行分類存盤保管，以方便后期的查詢等。

2.3 設備關鍵技術

在設備關鍵技術中重點介紹用電信息的安全防護技術。用電信息采集系統所面對的電力數據信息量較大、其覆蓋范圍較廣，在系統運行過程中可能會接觸到眾多的安全隱患問題，因此，針對系統各階段面臨的安全隱患，對用電信息采集系統攝入了安全防護技術。此項技術主要是由系統主站、密碼機和采集終端三部分構成。在系統主站中設置具有高速運行特點的密碼機，用來完成主站系統數據的加密、解密，具體是進行身份識別認證、核心數據的加密解密、密鑰的協商和更新以及數據信息的校驗等功能。除此之外，還要對系統的采集終端、智能電表和集中器中設置密碼加密模塊，用來完成主站、采集終端和電表之間的身份認證、核心數據的傳輸，以及系統內部數據的加密、解密等，總體來講就是保證了系統數據的安全性和保密性。這里密碼加密機和終端系統的加密塊都是由國家密碼管理局認定的密鑰加密算法和硬件加密，此外，安全防護系統使得采集終端的監控功能、數據傳輸功能以及數據交換功能等更加完善，有效起到了防御預警作用。

2.4 業務處理技術

業務處理技術主要介紹智能費控技術和移動作業技術。第一，智能費控技術。用電信息采集系統中智能費控技術的運用主要是實現用電用戶先交費后用電的管理模式，通過系統對用戶用電量的采集監控，在電費余額不足時提醒用戶充值繳費，并在余額為零時自動跳閘停止使用。智能費控技術與安全防護技術同樣，貫穿系統主站、采集終端和智能電表中，其中主站費控技術主要適用于居民用戶和各類專變用戶，采集終端費控技術適用于專變用戶，智能電表費控技術適用于居民用戶，并在用電量大的情況下減輕主站的壓力。除此之外，費控技術對本地通信的電力線載波通信的工作要求較高，載波通信工作必須具有極強的可靠性、穩定性以及實時性，才能為費控技術提供有效的技術支持。第二，移動作業技術。傳統的電表計量作業是在打印好工作單的基礎上采用人工抄表的形式進行數據登錄，其工作效率低，且不能保證準確性，而現階段廣泛應用的是移動作用支持系統，移動作業平臺可實現電表抄收、電表計量以及業務辦理等功能，有效降低人員的勞動力，提升了工作效率，實現了計量作業的精細化管理。

3 結束語

本文通過對用電信息采集系統的各環節以及各項關鍵技術的研究得出，用電信息采集系統是構建智能電網系統的必然要求，可更好地實現電力營銷業務的自動化處理，做到優化資源配置，提升電力企業的工作效率。因此，繼續加強用電信息采集系統的技術研究具有重要的現實意義。

參 考 文 獻

[1] 王立鵬，任順航，呂鵬鵬，尚秋峰.基于用電信息采集系統的通信技術[J].電子科技，2013，11：170-172.