基于用電信息采集的移動批量電價下發(fā)終端研究

任浩 邱力立 張世東 李翔 徐貴陽

（國網(wǎng)四川雅安電力（集團(tuán)）股份有限公司營銷部（農(nóng)電工作部） 四川省雅安市 625000）

目前電力用電信息采集系統(tǒng)采集器和集中器的通道上主要采用電力載波通訊方式，因電力線上部分設(shè)備的干擾，導(dǎo)致通過電力主站進(jìn)行電價下發(fā)的一次成功率不高，影響國家發(fā)展委員會確定電價后的電價調(diào)整工作進(jìn)展效率不高。目前開展電價下發(fā)工作，主要通過先在主站上進(jìn)行循環(huán)電價下發(fā)操作，由于自動電價下發(fā)成功率極低，普遍下發(fā)成功率在70%左右，對于電價下發(fā)不成功的智能電表，通過手持抄表器（帶電價下發(fā)檔案存儲功能）進(jìn)行人工下發(fā)。

當(dāng)前主要存在電價下發(fā)成功率低、電價下發(fā)時間長、人工電價下發(fā)耗費(fèi)較大的人工成本，且人工電價下發(fā)效率低下的突出問題。

此研究項目順應(yīng)國家電網(wǎng)信息化、自動化的要求，結(jié)合四川省電力公司用電信息采集系統(tǒng)深化應(yīng)用的要求，建設(shè)可移動式批量電價發(fā)下終端，以提高電價下發(fā)的自動化程度。解決主站自動電價下發(fā)失敗后，人工手持抄表終端到現(xiàn)場電價下發(fā)效率低及成本高的問題。

1 項目技術(shù)理論依據(jù)

1.1 用電信息采集系統(tǒng)理論

如圖1 為省級用電信息采集系統(tǒng)邏輯架構(gòu)。用電信息采集系統(tǒng)主要由服務(wù)器、工作站、采集終端及計量表計構(gòu)成。

用電信息采集系統(tǒng)的物理架構(gòu)圖2所示，主站與集中器或?qū)Ｗ儾杉K端之間采用GPRS/CDMA 方式通信，低壓集中器與采集器之間采用電力載波或230M 無線通訊方式，采集器或采集終端與計量表之間采用RS485 方式通訊。

通過以上邏輯和物理架構(gòu)，項目具備在安裝低壓集中器位置安裝可移動式批量電價下發(fā)終端的硬件條件。批量電價下載終端通過電力載波方式傳輸數(shù)據(jù)。

1.2 GPRS通信技術(shù)

通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM 移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 可說是GSM 的延續(xù)。GPRS 和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍≒acket）式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS 的傳輸速率可提升至56 甚至114Kbps。

GPRS 通過中國移動通信的GPRS 通信采用包月付費(fèi)的方式應(yīng)用，在現(xiàn)有移動通信技術(shù)中是成本最低的遠(yuǎn)程通信技術(shù)。在電力用電信息采集系統(tǒng)主要用于用電信息采集主站與低壓集中器或?qū)Ｗ儾杉髦g，經(jīng)過國家電網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)方案已經(jīng)大面積、廣范圍的成功應(yīng)用。

移動式批量電價下發(fā)終端將集成GPRS 模塊，將GPRS 技術(shù)應(yīng)用于批量電價下發(fā)中，與用電信息采集主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

1.3 電力載波通信技術(shù)

電力載波通訊即PLC，是英文Power line Communication的簡稱。電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

電力載波大規(guī)模應(yīng)用于低壓用電信息采集系統(tǒng)中的低壓集中器與低壓采集器之間，通過電力用電信息采集系統(tǒng)自動抄表功能的驗證，能夠?qū)⒂嬃繑?shù)據(jù)抄收到用電信息采集系統(tǒng)中。

移動式批量電價下發(fā)終端將集成現(xiàn)有電力載波模塊，將電力載波技術(shù)應(yīng)用于批量電價下發(fā)中，與用電信息采集低壓采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

1.4 終端硬件原理

如圖3所示，移動式批量電價下發(fā)終端硬件原理主要有CPU控制單元、電源管理單元、Flash 存儲單位、控制接口單元及PLC模塊構(gòu)成。通過CPU 控制單元從存儲單元中獲取電價下發(fā)用戶檔案，按照預(yù)定通訊協(xié)議及邏輯序列向PLC 通訊模塊發(fā)送電價下發(fā)指令，接收來自PLC 模塊的相應(yīng)命令字，根據(jù)邏輯規(guī)則做出判斷處理的過程。

2 項目實踐依據(jù)

2012年7 月，四川省公司根據(jù)四川省發(fā)展委員會的電價調(diào)整要求針對全省范圍內(nèi)的低壓居民智能電表用戶進(jìn)行了電價調(diào)整，調(diào)整方式通過用電信息采集系統(tǒng)循環(huán)下發(fā)的方式進(jìn)行，通過此次調(diào)整工作，電價下發(fā)通過自動遠(yuǎn)程下發(fā)的成功率不足70%，通過大力抽調(diào)運(yùn)維人員實施人工電價下發(fā)，歷時一個月。

此次自動電價下發(fā)利用用電信息采集通道的電力載波、RS485通信方式，驗證了通過電力載波和RS485 通道下發(fā)電價的可行性。

本項目采用的通信方式與用電信息采集系統(tǒng)自動下發(fā)電價的方式一致，本項目主要研究：解決排除GPRS 與用電信息采集系統(tǒng)通訊的問題；提高智能電表獲得電價下發(fā)的機(jī)會，通過用電信息采集系統(tǒng)自動電價下發(fā)是循環(huán)下發(fā)方式，每個智能電表智能在輪巡一遍之后才能得到電價下發(fā)機(jī)會；提高電力載波傳輸?shù)某晒Υ螖?shù)，且可移動位置可調(diào)整。同時，下發(fā)時間段可調(diào)整，可以避免干擾電氣設(shè)備在電力線上的干擾。

3 項目研究內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)研究

如圖4所示，移動批量電價下發(fā)終端結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)硬件通道進(jìn)行電價下發(fā)工作，在做電價下發(fā)過程中，移動式電價下發(fā)終端接入用電信息采集系統(tǒng)，由用電信息采集主站、電價下發(fā)主站、移動電價下發(fā)終端、采集器、計量電表構(gòu)成。對于高壓用戶的電價下發(fā)，也可以在采集終端前端接入移動電價下發(fā)終端和電價下發(fā)主站方式接入，由于用戶數(shù)量較低壓采集用戶較少，集中是下發(fā)的情況較少，可以不采用移動批量電價下發(fā)終端進(jìn)行電價下發(fā)。

3.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能研究

如圖5所示，系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能研究構(gòu)建系統(tǒng)管理功能和業(yè)務(wù)管理功能。系統(tǒng)管理功能由檔案管理、終端管理、電價管理、接口管理和日志管理組成，業(yè)務(wù)管理功能由用戶檔案下載、電價下發(fā)、電價下發(fā)狀態(tài)記錄和錯誤信息管理組成。

3.2.1 系統(tǒng)管理功能

（1）檔案管理功能研究。構(gòu)建支持檔案下載的功能或主動申請獲取電價下發(fā)檔案請求的管理功能。檔案下載功能：移動批量電價下發(fā)終端從電價下發(fā)主站下載進(jìn)行電價下發(fā)的用戶檔案，支持電價的脫離主站的離線下載方式。電價下發(fā)終端接入電力線，通過電力載波方式進(jìn)行終端內(nèi)檔案用戶的電價自動循環(huán)下發(fā)。主動申請獲取電價下發(fā)檔案請求功能，支持此功能無需建設(shè)電價下發(fā)主站。對于需要進(jìn)行電價下發(fā)的用戶，直接通過用電信息采集主站下發(fā)電價至電價下發(fā)終端。

（2）終端管理功能研究。終端管理功能對終端進(jìn)行編號管理、認(rèn)證管理，以及用戶檔案的分配識別管理。

（3）電價管理功能研究。電價管理是通過統(tǒng)一接口與用電信息采集系統(tǒng)中的電價進(jìn)行獲取、存儲和對終端下發(fā)電價進(jìn)行設(shè)置。不提供對外開放修改電價的接口，確保下發(fā)電價的一致性和電價信息的數(shù)據(jù)安全性。

（4）接口管理功能研究。構(gòu)建電價下發(fā)主站與用電信息采集主站的接口管理功能，以獲取電價下發(fā)的用戶號、表號及電價信息。

（5）日志管理功能研究。日志管理對電價下發(fā)主站記錄已獲取的電價下發(fā)用戶檔案、用戶號電價下發(fā)的狀態(tài)、時間戳、異常狀態(tài)的管理。

3.2.2 業(yè)務(wù)管理功能

（1）用戶檔案下載功能研究。批量電價下發(fā)終端預(yù)下載需進(jìn)行電價下發(fā)的用戶檔案，將用戶檔案信息存儲在移動批量電價下發(fā)終端內(nèi)，并對檔案按照系統(tǒng)用戶檔案模型進(jìn)行管理。

（2）電價下發(fā)功能研究。批量電價下發(fā)終端通過三相電源接入用電信息采集通道，通過電力載波方式向采集器下發(fā)指定用戶號、表號的電價下發(fā)指令。電價下發(fā)采用對終端內(nèi)的所有用戶對應(yīng)的計量表計進(jìn)行輪巡下發(fā)的方式，下發(fā)隊列中始終保持為未下發(fā)成功用戶計量表計，一旦下發(fā)成功，將下發(fā)成功的表號從下發(fā)隊列中移至下發(fā)成功檔案中。對于為多次未下發(fā)成功的，以一個輪巡周期為間隔，自動循環(huán)下發(fā)。對于經(jīng)過長時間（如24 小時或48 小時以上）作為電價下發(fā)異常檔案記錄。

（3）電價下狀態(tài)記錄功能研究。該功能研究對于電價下發(fā)成功、失敗、異常的用戶檔案、表計檔案進(jìn)行記錄，并且對下發(fā)狀態(tài)進(jìn)行記錄存儲，以便向電價下發(fā)主站或用電信息采集主站反饋下發(fā)完成狀態(tài)。

（4）錯誤信息管理功能研究。該功能研究主要用于管理移動批量電價下發(fā)終端運(yùn)行過程中的故障信息的反饋和管理，簡易性的錯誤信息提示，以便使用人員能夠快速高效的解決終端故障。

4 總結(jié)

此項目實現(xiàn)一個移動終端可同時完成幾百戶的電價下發(fā)操作，工作人員每人天電價下發(fā)效率可提升30 倍以上，有效解決目前本地費(fèi)控智能電表大規(guī)模電價下發(fā)的問題。按照公司智能電表的數(shù)量將節(jié)省近90%的人工下發(fā)成本。本項目實施后，將提高人工電價下發(fā)的效率，及降低人工成本。縮短電價下發(fā)工期。當(dāng)前，如何實現(xiàn)批量、快速的電價下發(fā)，提高電價下發(fā)成功率、降低電價下發(fā)工作實施整體工期，降低開展電價下發(fā)工作的成本，是目前急需解決的問題，所以此項目實施非常必要。