采集終端與智能電表批量采集任務處理技術研究

魏星光

【摘 ?要】現如今，我國是智能化發展的新時期，對采集終端與智能電表批量采集任務處理技術進行研究，針對當前透明傳輸方式的不足之處，即對通信信道各個環節的質量要求非常高且占用信道資源嚴重，提出異步模式及預抄讀模式，避開了當前模式的缺陷問題，從而提高了批量采集任務處理技術的可靠性及成功率.

【關鍵詞】采集終端;智能電表;批量采集任務

引言

近年來，低壓電力線載波通信技術在自動抄表領域大量應用，用電量的采集隨之快捷可靠，供電企業對其他用電信息的需求也不斷豐富，如電網異常和電能表故障如何及時獲取和處理等，這些應用若未有效實現，都會給電力系統的后續發展帶來諸多不便。隨著計算機技術和通信技術快速發展，其覆蓋面廣、實時性強的突出優點越發顯著，采集系統將服務于在線監測和狀態檢修等工作，智能電表全事件采集功能，為實現低壓用戶分析提供了條件。但目前由于缺乏智能電表全事件采集測試的檢測系統，不具備完善的軟、硬件測試手段，真實電表難以模擬現場中各類事件發生，無法評估采集系統主站、終端與電能表支持全事件采集的情況，直接制約了智能電表全事件采集的推廣與應用。

1智能電能表的相關概念

智能電表一詞通常指電表，但也可能是指測量天然氣或水的消耗量的裝置。類似的儀表通常被稱為間隔時間或使用時間表，已經存在多年，但“智能儀表”通常包括實時或接近實時的傳感器，停電通知和電能質量監測。這些附加功能不僅僅是簡單的自動抄表（AMR）。它們在許多方面與高級計量基礎設施（AMI）計量表類似。歷史上安裝了間隔和使用時間計量器以測量商業和工業用戶，但是可能沒有自動閱讀。智能電表的推出是節能的一個策略。例如，在非高峰時段提供較低利率的使用時間關稅以及通過凈計量將電力銷售回電網也可能使消費者受益。智能電表是智能電網的一部分，但是它們并不構成智能電網。自從全球電力放開管制和市場驅動的價格開始以來，公用事業一直在尋找使消費與發電相匹配的手段。傳統的電氣和煤氣表只能測量總消耗量，因此不能提供每個計量地點何時消耗能源的信息。智能電表提供了一種測量特定地點信息的方法，使電力企業根據一天中的時間和季節引入不同的價格來消費。電力企業提出，從消費者的角度來看，智能計量為住戶提供潛在的利益。這些措施包括：幫助消費者更好地管理他們的能源采購的工具———指出在家中有顯示器的智能電表可以提供最新的電力消耗，最新的天然氣和電力消費信息，并幫助人們管理能源使用，減少能源費用。電價通常在當天和季節的某些可預測時間達到峰值。特別是，如果發電受到限制，如果來自其他地區的電力或更昂貴的發電上網，價格可能會上漲。支持者認為，在高峰時段為客戶提供更高的收費標準將鼓勵消費者調整消費習慣，以更好地響應市場價格，并進一步斷言，監管和市場設計機構希望這些“價格信號”可能會延遲新一代的建設或至少從較高價格的來源購買能源，從而控制電價的穩步和快速增長。基于現有試驗的學術研究表明，房主的電力消耗平均下降約3～5%。

2新的批量任務處理方式研究

2.1異步模式批量任務處理方式說明

下面仍然以低壓遠程費控任務為例，說明異步模式下的批量任務流程。第一步，主站下發批量身份認證指令到集中器中，并在集中器中形成“異步任務隊列”。第二步，集中器逐一循環執行批量身份認證指令，執行成功的立刻異步逐級向上響應結果并完成該電表身份認證任務的小閉環，若超過重試執行輪次限制或超出執行時間限制的指令，判斷其執行失敗。不同于透明傳輸集中器“路由轉發”，當前異步模式集中器執行指令是“路由抄讀”，可參照當前低壓采集成功率愈發接近100%，其執行模式就是“路由抄讀”，故異步模式單環節執行成功率亦極大提升至100%。第三步，主站根據收到的異步反饋的身份認證執行結果，對相應表計下發費控跳合閘指令，類似身份認證執行流程，集中器再次自行多輪次執行費控跳合閘指令，直至成功。為避免超時，主站還可主動召測執行結果，確定指令完成情況。異步模式的優勢有三點：1）異步任務方案中，集中器成為了任務的直接發起方，將電能表與主站之間的同步交互變為異步交互，避免了諸多環境等待響應的過程，提高了整體的通信效率，降低主站時間占用，也避免了信道擁堵的通信問題。2）集中器執行模式可采用策略優先級，避免影響日常業務，如低壓集抄等。透明任務優先級隊列，更大限度利用集中器空閑時間。3）異步任務模式可發揮集中器路由最大限度的作用，把費控任務變為類似抄表任務執行，只要抄表能夠抄通，則費控亦能成功。

2.2用采測試環境的仿真測試平臺

由于真實電表模擬現場中各類事件發生比較復雜，部分事件模擬難以開展，如真實電表產生各類事件的繁瑣（如電壓不平衡、潮流反向等）與部分事件難于模擬（如電源異常、負荷開關誤動或拒動等），針對現有存在的問題和不足，提供了一種基于虛擬電能表模塊的智能電表全事件采集測試系統，包括虛擬電能表模塊、新型采集器、采集器載波通信模塊、終端載波通信模塊、采集終端和用電信息采集主站。本系統可滿足全事件采集事件上報的測試，分為主動上報、周期采集與按需采集三種方式。其中虛擬電能表模塊，是由依據《DL/T645多功能電能表通信規約》的計算機軟件完成，可任意創建多塊虛擬電能表，設定電表參數，信道參數，可模擬測試過程中需要的各類事件，設定事件發生次數與事件記錄，并且可以設定指定的事件作為主動上報方式;通過串口經RS232-RS485轉換模塊與新型采集器相連，轉換成虛擬的載波電表來代替真實載波電表。其中新型采集器的PLCI36CH35芯片具有記錄集中器編號的特性，負責將虛擬電能表模塊主動上報事件狀態字上傳至采集終端，并向虛擬電能表模塊發送確認幀。

2.3預抄讀模式

異步任務模式主要針對由上至下的信息傳輸或控制任務優化，而對于由下至上的獲取信息任務，如召測日凍結等抄讀類的任務，往往已經是類似于異步任務的執行模式，想要進一步增加采集效率，可以引入更智能的抄讀方式：預抄讀。批量任務類型往往是比較固定的，針對抄讀類的任務，如果終端能夠自主的在空閑時段預先抄讀數據項，將數據存儲至本地存儲模塊，那么當主站再次召測相同數據項的時候可以即時回復，極大縮短抄讀時間。由于預抄只能在空閑時段執行，所以可以預抄的數據項數量是有限的。正確選擇預抄的數據項對有效利用空閑時段提高采集系統整體運行效率有重要意義.

結語

本文著重研究了當前現有的采集系統批量任務處理方式，針對透明傳輸方式對通信實時性及設備閾值要求較高的特點和缺陷，在此分析的基礎上提出了異步模式和預抄讀模式等優化方法，并對新方法進行了詳細闡述及相關驗證，展現了新方法在批量任務處理方面的優勢。

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（作者單位：國網山西省電力公司和順縣供電公司）