智能電表全事件采集測試方法及應用研究

付映宇 張啟君

關鍵詞：智能電表;全事件采集;測試方法及應用

引言

智能電網對于電能量數據采集有著很大的需求，但是配電系統中的電能統計表每家每戶都需要使用，所以數量非常的多并且電表所處的位置地形環境非常復雜、分布非常分散，并且由于電表安裝時間跨度非常大，所以電表種類非常多，統計起來非常困難，需要浪費非常大的人力物力。

1 用電信息采集系統結構組成

采集系統主站是指通過通道采集、處理和管理集中器內信息的設備的總稱，主要包括：（1）應用服務器，其主要功能是管理采集系統的前端計算機和數據庫，具備配網智能管理所需的數據接口;（2） 數據服務器，包括一臺主服務器和多臺備份服務器，負責采集系統的數據存儲和備份;（3） 前端服務器通常包括一臺或多臺服務器，負責與采集系統進行通信，根據主站的需要讀取數據并發送相應的命令。通信網絡可分為上行通信（主站與集中器之間的通信）和下行通信（集中器與采集終端之間的通信）。上行通信方式主要有有線電話網絡通信、GSM/GPRS無線通信和光纖以太網通信。下行通信方式主要有電力線載波通信、微功率無線組網通信、M總線通信和RS-485總線通信。集中器是采集終端采集、處理、存儲數據的設備，具有與主站進行數據交換的功能，其組成結構如圖2所示。其主要性能包括：線路管理、遠程控制、參數設置、數據凍結、數據讀取和存儲、自診斷、斷相或停電自動報警、關鍵用戶管理等。電能表是現場安裝的計量裝置，負責收集電力系統原始用電信息。目前，電能表的類型主要有：單相電能表、三相電能表、單相及三相預付費電能表、三相多功能電能表、網絡電能表。

2 智能電表全事件采集規則

1）1級突發事件，如用戶懷疑竊電等需要在第一時間主動報告的事件（如開蓋事件、恒定磁場干擾事件等）。2） 二級重要事件是指可能影響設備正常運行的事件（如停電事件、供電異常事件等），采集策略采用定期采集，通常每天采集一次。3） 第三級更重要的事件是可能影響用戶可靠用電的事件（如啟動按鈕蓋事件、電壓不平衡事件等），采集策略采用周期采集模式，每月采集一次。4） 4級一般事件包括已被命令遠程或本地操作設備并可根據管理需要進行檢查和處理的事件，如事件清除、關閉等。采辦策略為按需采辦。

3 智能電表全事件采集測試方法研究

3.1 臺區體檢

站區是電網的重要環節之一，在連接供電站和終端用戶方面起著舉足輕重的作用。特別是配電網系統有大量的站點，并且與用戶保持著密切的聯系。加強站點指標評估，快速準確地評估站點健康狀況，對站點治理和管理具有重要意義。其中，基于挖掘數據的站區體檢是站區精細化管理的基本措施。對站區情況進行綜合統計分析，從采集因素、檔案因素、測量因素、竊電因素、設備因素等方面對站區進行全面體檢，量化站區健康狀況，為站區精細化管理和提高電網經濟運行水平提供有效的決策參考。

3.2 用采測試環境的仿真測試平臺

由于真實電表模擬現場各種事件的復雜性，一些事件模擬很難進行，例如，針對實際電表產生的各種事件的復雜性，以及一些難以模擬的事件，針對存在的問題和不足，本文提出了一種基于虛擬電度表模塊的智能電度表全事件采集與測試系統，包括虛擬電度表模塊、新型采集器、采集器載波通信模塊、終端載波通信模塊、，采集終端和功耗信息采集主站全事件采集和事件上報測試分為主動上報、定期采集和按需采集三種方式。虛擬電能表模塊是根據DL/T645多功能電能表的通信協議，由計算機軟件完成的?？梢匀我鈩摻ǘ鄠€虛擬電能表，設置電能表參數和通道參數，模擬測試過程中需要的各種事件，設置事件發生時間和事件記錄，將指定的事件設置為主動報告模式;通過串口，通過RS232-RS485轉換模塊與新的采集器連接，轉換成虛擬載波表，取代真實載波表。新型采集器的plci36ch35芯片具有記錄集中器號的特點。負責將虛擬電度表模塊主動上報的事件狀態字上傳到采集終端，并向虛擬電度表模塊發送確認幀。

3.3 配變監測

低壓監控模塊負責統計和詳細顯示各單元、各類型的低壓情況。首先，該模塊可以根據供電單位供電站（運維團隊）、時間段等條件，查詢低壓用戶數據并生成報表，顯示用戶的電壓、電流等信息;然后以站區為單元，分析了低壓及其下級用戶的低壓情況;然后自動分析低壓產生的原因并給出解決方案;最后生成數據診斷報告，包括總體情況及問題分析、解決建議等。負荷率分析模塊主要根據變壓器容量，結合配電變壓器負荷數據，研究判斷是否有重負荷，車站區域內的超載和其他荷載，分析車站區域容量、平均荷載率、最大荷載及其發生時間，最后顯示荷載率的統計和詳細信息。可開啟容量分析模塊可以實時監測日用電負荷，比較系統額定容量和負荷監測結果，從而獲得各站區當前可用的包裝容量，然后研究判斷站區處于何種狀態：可開啟容量充足，可開放容量和允許臨時訪問的預警，可開放容量和禁止訪問的報警，最后顯示可開放容量統計和詳細信息的相關信息。

3.4 通過大數據異常檢測技術

運用數據統計分析方法，基于異常判定規則對電量異常進行識別判斷。日電量基于抄表日抄讀數據換算而來，電費基于日電量根據各費率換算。由于抄表日示數是累加值，電費受多費率各電價等其他因素影響，日電量數據可觀測程度更高，異常檢測更加容易。通過現有的 HPLC 智能表，實現表后電流的分鐘級監控，通過智能開關、表后智能微型斷路器，結合總開關和分開關跳合閘和停上電時間，實現臺區從分路開關到用戶戶內開關各級停電故障的研判，能夠準確定位故障位置并明確跳閘原因（比如用戶欠費停電、電能表故障停電、各分支開關停電等），為低壓故障搶修效率和主動服務能力提升提供支撐。

3.5 有序用電和負荷控制

基于用采數據的有序用電系統具有負荷預測和有序用電管理兩個模塊，子功能涉及有序用電指標管理、有序用電方案管理、有序用電任務編制、有序用電任務執行、有序用電任務解除、有序用電分析、有序用電信息發布、有序用電綜合分析等。其中，負荷預測模塊借助于各城市用電負荷曲線，通過日負荷特征分析以預測未來短期負荷特征，從而制定相應負荷引導策略，達到電力負荷控制和用戶有序用電的目的。有序用電管理模塊依托數據可視化技術，支持電網用戶管理、執行效果監測、有序用電電量查詢、有序用電壓降查詢和任務執行等多個功能。一項有序用電方案的執行涉及營銷服務系統和用電信息采集系統。

結束語

在當前智能電網的背景下，電網公司已經建設了“全覆蓋、全采集、全費控”的用戶用電信息采集系統，完成了國家電網公司的統一部署目標。并且，基于信息共享、能源互聯網交互和大數據處理等新技術。

參考文獻

[1] 祁兵，曾璐琨，葉秋子，等.面向新能源消納的需求側聚合負荷協同控制[J].電網技術，2019，43（1）：324-331.

[2] 劉水，趙震宇.用電信息采集仿真測試平臺∶中國，CN103926552B[P]，2015-9-30.

作者簡介：付映宇 出生年月：19940220 籍貫：湖南省邵陽市，性別：男 民族：苗 研究方向：計算機應用技術，電氣工程

張啟君 出生年月：19860421 籍貫：青海省西寧市 性別：男 民族：漢 研究方向：計算機科學與技術，電氣工程