大用戶用電信息采集及監察管理系統構建研究

摘 要：勝利油田電網經過近四十多年的建設，形成了以220kV網絡為構架，110kV網絡為主網，35kV、10（6）kV網絡遍布勝利各油區的供電網絡，平均每年完成轉供電量68.5x108kWh。借鑒國內外智能電網的構建，筆者從與互聯網進行融合的角度，構建用電信息大數據平臺，不僅實現了遠程數據采集，而且有效地降低線路損耗，提高公司經濟效益，更為建設勝利油田智能電網夯實基礎。

關鍵詞：信息采集;抄表終端;負荷管理;智能費控技術

1 引言

勝利油田電網是隨著油田的開發建設而逐步建立發展起來的，集發、變、輸、配電一體的大型企業自備電網，供電范圍達3.2 x104km2。目前系統中大用戶用電量數據來源采取人工抄表、手工錄入的方式，存在漏抄、誤抄、無法精確核算線損等問題;另外對用戶缺乏有效的監察手段和有效的治理手段。同時大用戶用電數據的統計匯總和分析主要依托各管理區通過郵件方式發送相關表格，經手動匯總對數據進行處理分析，存在工作效率低，上報不及時、數據分析不便捷等問題。因此亟需建立大用戶用電信息采集系統，提升工作效率、效益和用電管理水平。

2 用電信息采集及監察管理系統構建思路

2.1 國內現狀及發展趨勢

隨著電力市場化改革的不斷深入，用戶用電信息的采集方式也發生了較大變化，人工抄表收費的方法已不能適應現代化管理的要求，解決用戶的抄表收費問題開始提到日程，遠程集中抄表技術成為國內外研究的熱點。從20世紀90年代至今， 中國的電力公司根據業務發展需要建立了針對不同類型用戶的電能信息采集系統，主要包括關口電能量采集系統、電力負荷管理系統、客戶電能量采集系統、低壓集中抄表系統和配電自動化系統。

2.2 現行系統的“瓶頸”及目標系統需求

現管理方式及系統無法滿足智能電網建設的要求，沒有建立統一的電能信息采集平臺，數據應用價值沒有充分挖掘，現系統的通信交互機制相對落后。目前變電站出口已經建立日清日結自動采集系統，而對于自管線路下游大用戶，目前大多數地方用戶、二級用戶、商戶等目前仍采用人工抄表的方式來實現用電管理，存在工作強度大，抄表周期長、數據安全性差、線損計算不準確、電費收取困難以及潛在安全隱患等問題，因此亟需推進用電信息采集大數據平臺建設。其目標系統主要包括實現計量裝置在線監測和用戶負荷、電量、計量狀態等重要信息的實時采集，及時、完整、準確地為售電系統提供基礎數據;實現抄表工作全流程信息化管理，提高數據的準確性， 建立即時的線損分析功能，有針對性的采取管理與技術降損措施，降低總公司自管線路損耗，提高經濟效益;建設統一堅強的智能電網，為配調一體化提供強有力的數據支撐，并實現與電力用戶雙向互動，提升服務能力。

3 用電信息采集及監察管理系統構建

3.1 構建技術方案

大用戶用電信息采集及監察管理系統在邏輯上分為主站層、通信信道層、采集設備層三個層次，在每個層次中又可劃分為若干子層和模塊，各層次和模塊形成統一的整體，協調完成系統完整的功能。主站層又分為采集業務應用、前置采集平臺、數據管理平臺三大部分。業務應用實現系統的各種采集任務管理、負荷管理、現場管理、運行管理、綜合查詢及基于所采集原始電能量數據的各類統計分析應用的業務邏輯。前置采集平臺根據采集任務調度機制進行用戶用電信息采集，負責多種通信方式采集終端的網絡接入和通信報文加密和解密，完成規約解析、數據入庫和轉發等功能，同時，前置采集平臺接收采集業務應用的參數下發、數據召測指令進行終端遠程維護，并接收終端控制執行指令對帶控制功能的終端或電能表執行相關控制操作。通信信道層是采集主站和采集設備的紐帶，提供了各種可用的有線和無線的通信信道，為工作站和終端的信息交互提供鏈路基礎。主要采用的通信信道有：3G/GPRS無線公網/專網、紅外、局域網等。采集設備層是用電信息采集系統的信息底層，負責采集和提供整個系統的原始用電信息，該層可分為終端子層和計量設備子層，對于低壓集抄部分，可能有多種形式，包括采集器+電能表、智能手持抄表終端+電能表等。采集器、智能手持抄表終端子層采集用戶計量設備的信息，處理和凍結有關數據，并實現與上層主站的交互;計量設備層實現電能計量和數據輸出等功能。

3.2 構建技術路線及關鍵技術

其路線采用現狀調查、理論研究、系統開發、實施驗證相結合的路線。通訊采集采用異步Socket，支持TCP、UDP通訊方式，通訊多線程優化處理技術，數據緩存技術，保證通訊的效率和穩定性。在優化方面，采用分布式、多線程、負載均衡等多種優化技術，提升系統的運行效率。通過科學的系統構架建立，各類基礎信息均可由用戶靈活配置，如報表內容、考核指標、異常分類與分級等。同時建立與數據中心、其他局級應用系統等相關數據庫的接口，避免重復采集，提高系統拓展性和用戶體驗。

關鍵技術主要包括通信技術、分布式前置機技術、智能費控技術、秘鑰認證技術、數據挖掘分析智能化技術等5項技術。通信技術是實現用電信息采集系統的基礎。目前，應用于用電信息采集系統的通信技術主要有紅外通訊、GPRS通信、微功率無線通信、無線公網通信、光纖通信。本系統中主要用到紅外通訊技術、GPRS通訊技術、無線公網通訊技術。前置機采用分布式結構，可以根據系統的規模、業務需要進行靈活的部署。分布式前置機技術能夠協調各前置機之間的分工合作，確保數據采集系統具備良好的性能和穩定性。客戶用電管理模式采用智能費控技術，用戶需要先交費后用電。采集系統會連續采集用戶的用電情況，計算剩余電費并顯示給用戶，在剩余電費不多時提示用戶繳費，并在剩余電費為零時執行跳閘操作。智能費控技術由主站、采集終端和智能電能表多個環節協調執行，實現方式有主站遠程費控技術、采集終端費控技術和智能電能表費控技術3種。采集系統主站在和智能手持抄表終端及電能表通信的過程中，涉及到操作控制、參數變更的指令以及密鑰更改等均需要通過密碼機以加密的方式進行。另外主站還可根據需要下裝指令到手持終端，執行現場操作。數據采集系統及配套電能表、智能手持抄表終端采用國家密碼管理局頒布的SM1對稱密碼算法，具有較高的安全性。在安全交互中，針對本地、遠程兩大類功能使用身份認證、數據保護、數據完整性校驗等方式保證用戶用電數據的安全傳遞。采集系統實現抄表自動化、抄表無人化，即實現數據抄收不受地域、時間的限制，任何時刻都可抄表，工作人員只需對數據進行監控分析即可。為實現以上目的系統，對數據進行了分類展示，具體為：以年、月、日的形式對數據維度進行抽取，并配以柱圖、曲線圖的形式對曲線數據進行展示，同時將數據與去年同期、上月等形成對比。從而使得系統使用人員能很直觀的了解現場的用電情況，由此出發制定出相應的用電計劃。

4 結束語

大用戶用電信息采集及監察管理系統是一個復雜的系統工程，是在智能電網基礎上，不斷深入與互聯網進行融合，并隨著科學技術的不斷發展，進而不斷推動和完善的電力行業的高效管理技術成果。

參考文獻

[1]陳琦，李小兵，曹敏等.電力用戶用電采集系統建設的研究與探討.陜西電力.2011，39（6）：60-62.

[2]傅士冀，夏水斌，李帆.湖北電力用戶用電信息采集系統建設的思考.湖北電力.2008（S2）：3-7.

[3]何劍斌.用電信息采集系統建設中若干問題的解決對策.廣東電力，2011，24（5）：100-102.

作者簡介

陳鈺（1978-），女，四川南充，畢業于西南石油大學，學士，勝利油田電力分公司，工程師，從事電力技術研究工作。