淺談提高電力終端高頻數據采集成功率的方法

摘要：在電力采集系統中，利用電力寬帶載波（HPLC）高速率特點，可以有效提升電能表抄表速度，并實現對電能表電壓、電流等高頻數據的采集，進而有效開展供電線路老化趨勢分析，監測電網電壓質量和負荷波動情況。但目前電力終端實現高頻數據采集的方法五花八門，沒有統一的標準，且采集成功率高低不一。現介紹一種利用HPLC實現高頻數據采集及補抄的方法，對提高高頻數據采集率有一定的參考作用。

關鍵詞：電力采集終端;HPLC;高頻采集

0 引言

目前，低壓電力采集終端（以下簡稱“集中器”）上的下行通信模塊即將大規模升級成寬帶載波（HPLC）。在寬帶載波臺區，電力線通信的可靠性和穩定性顯著提升。相比于窄帶臺區，使用HPLC技術的集中器除了要采集日凍結數據外，還要對臺區下所有電能表的高頻實時數據進行采集。但對于規模大或者信道條件差的臺區，HPLC的通信質量容易受時段影響，很難保證當天所有電能表的數據都抄讀成功。因此，需要針對HPLC臺區下的集中器進行抄表算法的優化，以適應越來越復雜的臺區環境和日益增多的數據抄讀量，進一步提升數據采集成功率。

1 高頻數據采集工作原理

在電力采集系統中，HPLC臺區下的集中器需要每天采集96點實時用電數據用于供電質量相關指標分析，高頻數據一般包括電壓、電流、功率因數等[1]。集中器根據現場電能表的情況，定期采集電能表中的數據，將采集成功的數據加上時標存儲至集中器中，等待主站召測或主動上報。

1.1 ? ?現有采集方法

1.1.1 ? ?臺區下電能表不支持負荷曲線數據

集中器從每天00：00開始，采集臺區下電能表的實時數據。采集間隔為15 min，采集間隔起始從0分開始。以集中器當前時間為基準，按照15 min的倍數處理后作為時標，如數據返回時集中器當前時間為2021-07-18T15：23：23，則時標為2021-07-18T15：15：00。

1.1.2 ? ?臺區下電能表支持負荷曲線數據

集中器按照時標抄讀電能表中前一天或前一時間點的負荷曲線數據，并根據抄讀時標將電能表返回的數據存儲到集中器中。為保證數據的實時性，建議抄前一個時間點的負荷曲線。負荷曲線數據的抄讀格式如表1所示。

1.2 ? ?目前存在的問題

集中器每天除了需要抄讀高頻數據，還要抄讀電能表的日凍結數據、需量數據、全事件等，這些數據的抄讀優先級比高頻數據高[2]。因此，在00：00以后，集中器無法抄讀高頻數據，導致無法抄讀的時間段內存在數據“漏點”。

2 問題分析

鑒于1.2中的問題，本文將介紹一種基于HPLC的高頻數據補抄方法，本方法在1.1.2的基礎上，引入了針對負荷曲線數據的補抄方案。在保證日凍結數據優先抄讀的前提下，分階段對漏抄的曲線數據進行補抄。經過實際驗證，本方案不僅能抄完正常臺區下所有電能表當天的高頻數據，還能往前補抄前兩天漏抄的高頻數據。

3 優化措施

集中器每天抄完日凍結數據后，再進行高頻數據的抄讀;抄讀高頻數據時，每15 min為一個抄表周期，在抄表周期內優先抄讀當前時間點的數據。抄完后，緊接著對之前漏抄的數據進行補抄。在每個周期的補抄時間內，將之前漏抄的數據點按照距離當前時間的大小，劃分為上1個，上2個，…，上n個點，并且將數據項的抄讀機會均勻地分配給每一個測量點，避免少數電能表擁有特權。臺區下有些電能表不支持負荷曲線的方式抄讀，對其抄讀會浪費大量時間。為進一步提升采集效率，引入黑名單機制，在抄讀數據的過程中，對電能表的返回報文進行分析，如果認定該電能表不支持負荷曲線，則將該電能表拉入黑名單，本輪不再抄讀。

具體操作流程如下：

假設某臺區采用寬帶載波方案，下面接有k塊電能表，分別為P1～Pk。每天需要抄讀電能表的日凍結數據a項，分別為F1～Fa，以及電能表的負荷曲線數據b項，分別為H1～Hb。

（1）流程開始，首先抄讀電能表的日凍結數據，一共k×a項，耗時x分鐘;

（2）開始曲線抄讀任務，并保證HPLC中CCO為集中器主動模式;

（3）在抄讀曲線數據前，根據日凍結數據的抄讀時間，為所有電能表計算出需要補抄的時間點y=x/15，記為p1-d1—p1-dy…pk-d1—pk-dy;

（4）按照電能表順序，依次抄讀當前時間段所有電能表的曲線數據;

（5）如果電能表回否認報文，將該電能表置于黑名單中，本輪不再抄讀;

（6）當前時間段曲線數據抄完后，根據剩余時間，制訂當前時間點的補抄計劃，計算公式為：補抄點數n1=[（剩余時間T1/單個ID平均抄讀時間T2）/測量點個數k]/曲線數據項個數b;

（7）開始補抄流程，找到距離當前時間最近的一個點d1，根據步驟（6）計算的補抄點，對所有需要補抄的數據項按照p1-d1—pk-d1的順序補抄;

（8）步驟（7）執行完成后，繼續找到距離當前時間最近的一個點d2，對所有需要補抄的數據項按照p1-d2—pk-d2的順序補抄;

（9）重復執行步驟（7），直到補抄完所有n1個時間點的數據;

（10）開始下一輪曲線抄表，按照步驟（6）計算出當前時間點的補抄個數n2，重復執行步驟（7）;

（11）重復執行步驟（9）和步驟（10），執行次數為m，直到n1+n2+n3+…+nm=y;

（12）全部抄讀完畢，流程結束。

高頻數據采集流程圖如圖1所示。

4 現場驗證結果

將改進措施在四川現場進行試掛測試，發現具有補抄功能的集中器高頻數據采集率較原先有較大幅度提高，特別是500塊電能表以上的大臺區，每日96點高頻數據采集成功率由最低87%左右提升至99%以上。具體結果差異如表2、表3所示，其中應采集點數和實際采集點數均為電壓、電流、功率三類數據按照15 min間隔、每天采集96個點的數據總和。

5 結語

本文介紹了電力系統中對高頻數據進行采集的兩種常用方法，對采集過程中可能出現的問題進行了簡要分析，并提出了一種基于負荷曲線的優化措施，該措施可以有效解決高頻數據采集和日凍結數據采集或其他數據采集的沖突，進一步提高高頻數據的采集成功率。

[參考文獻]

[1] 唐永紅，鄭曉雨，馬進.實際電網中提高負荷模型實用性的方法[J].電網技術，2010，34（7）：47-51.

[2] 于晶晶.電力線載波遠程抄表系統的研究[D].西安：西安科技大學，2006.

收稿日期：2021-07-21

作者簡介：黃旺（1994—），男，江西宜春人，研究方向：載波抄表。