SZSW2650 設(shè)備在用電信息采集系統(tǒng)中應(yīng)用

王敬平 馮宇 劉宏遠(yuǎn) 張宗遠(yuǎn) 王維友 田虹

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司遼源供電公司，吉林 遼源 136200）

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和能源發(fā)展格局的變化,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)電能的依賴程度日益增強(qiáng),依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)積極發(fā)展智能電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,已成為國(guó)際電力行業(yè)積極應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)的共同選擇。

未來的智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行和控制的信息化、智能化,以改善能源結(jié)構(gòu)和利用效率,滿足電力應(yīng)用的各種需求,提高電力傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。臺(tái)區(qū)采集終端通過自動(dòng)采集電量數(shù)據(jù)，能夠有效達(dá)到低壓抄表、配電監(jiān)測(cè)與防竊電的作用。通過終端凍結(jié)數(shù)據(jù)與用戶電量的分析，能夠充分了解臺(tái)區(qū)的線損情況，用戶用電情況。所以保障采集終端正常穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。但是在實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)有臺(tái)區(qū)故障停電的狀況，臺(tái)區(qū)終端失去工作電源期間關(guān)口不計(jì)量，也不能為電能計(jì)量系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，如果時(shí)間較長(zhǎng)還可能造成電池過放電導(dǎo)致電池?fù)p壞。所以此項(xiàng)目是針對(duì)臺(tái)區(qū)終端在停電時(shí)，通過SZSW2650 設(shè)備，單獨(dú)對(duì)臺(tái)區(qū)終端供電，從而保證臺(tái)區(qū)終端在零點(diǎn)及時(shí)凍結(jié)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)回傳。

二、SZSW2650 設(shè)備的技術(shù)內(nèi)涵

臺(tái)區(qū)終端在停電的情況下，完全由SZSW2650 設(shè)備提供電源時(shí)，能夠支持設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間，這樣就可以掌握SZSW2650 設(shè)備投入的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，來確保零點(diǎn)時(shí)有足夠的時(shí)間使臺(tái)區(qū)終端凍結(jié)數(shù)據(jù)并完成回傳。

SZSW2650 設(shè)備為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一般鋰電池都有專門的充電IC 來充的，先恒壓再恒流最后涓流充電。但有些移動(dòng)電源廠商為了節(jié)省成本，沒用鋰電池專門充電IC 而是直接用保護(hù)板來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，雖然用保護(hù)板可以做到不過充（因?yàn)殡姵氐?.2V 的時(shí)候保護(hù)板也會(huì)起作用把電流切斷），但對(duì)電流的壽命卻會(huì)有很大的影響，同時(shí)也不安全，因?yàn)橐话沅囯姵爻潆奍C 里面不僅集成了充電保護(hù)功能還有溫度監(jiān)測(cè)，如果溫度過高會(huì)保護(hù)起來的，這樣充電的時(shí)候相對(duì)來說對(duì)電池有雙保護(hù)作用，一是充電IC 本來沖到4.2V 左右會(huì)切斷電流的，同時(shí)保護(hù)IC 也會(huì)起作用，當(dāng)然在極端情況下，萬一充電IC 壞了或保護(hù)IC壞了，那這樣的雙保護(hù)措施就很重要了。

目前移動(dòng)電源采用鋰聚合物電池或鋰離子電池作為核心儲(chǔ)能元件。對(duì)于充電電池，規(guī)格書都有安全的充電截止電壓和安全放電截止電壓，有標(biāo)定的額定最大工作電流。移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)，首先要安全的給聚合物電池充電，因?yàn)殡姵爻杀颈容^高，而且為了系統(tǒng)的安全可靠工作，要有一個(gè)充電管理系統(tǒng)。當(dāng)需要給便攜式設(shè)備充電時(shí)，聚合物電池對(duì)外放電，因?yàn)楸銛y式設(shè)備普遍輸入電壓為5V，所以有一個(gè)升壓5V 的系統(tǒng)。有些設(shè)備可能是9V 或12V 等其他輸入電壓，X44 移動(dòng)電源都可以通過修改配置參數(shù)實(shí)現(xiàn)。

三、SZSW2650 設(shè)備需要用到塑料光纖技術(shù)

塑料光纖具有以下優(yōu)點(diǎn)：①快速安裝。POF 能夠很容易地通過狹小的穿線管。②容易連接。POF 不用拋光也能達(dá)到很好地連接效果，也不用為了連接而采用專用的設(shè)備。③低廉成本優(yōu)勢(shì)。采用POF 做傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，其造價(jià)要比石英光纖接入系統(tǒng)低。④堅(jiān)固耐用。POF 光纜比石英光纜更加柔韌耐用，彎曲半徑也小。⑤簡(jiǎn)單、安全的連通測(cè)試。

塑料光纖作為信號(hào)傳輸載體的智能用電信息采集系統(tǒng)如圖1 所示。由圖可見，智能用電信息采集系統(tǒng)主要由主站、通信信道、采集終端和智能電能表組成，可實(shí)現(xiàn)電力用戶用電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、鉀能用電設(shè)備的信息交互等功能、

四、塑料光纖通信技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)本地區(qū)已有的低壓電力集抄臺(tái)區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)可行性試點(diǎn)建設(shè)，先后選取4 個(gè)臺(tái)區(qū)共612 戶居民進(jìn)行試點(diǎn)工程，其中A、B 臺(tái)區(qū)為單相電子式電能表臺(tái)區(qū)，僅有RS-485 接口可供數(shù)據(jù)采集通信。C、D2 個(gè)臺(tái)區(qū)為新增居民用戶臺(tái)區(qū)，配備有智能電能表，通信模塊采用深圳物聯(lián)光通公司生產(chǎn)的塑料光纖通信模塊。

對(duì)比上述方案，無論方案1 或方案2，均是利用光纖專網(wǎng)作為遠(yuǎn)程信道進(jìn)行居民用電信息的傳輸。光纖通道既可以是配電房已有的光纖線路，也可以向第三方運(yùn)營(yíng)商(如電信、移動(dòng)、廣電)租用光纖資源。但是，方案1 和2 在實(shí)際應(yīng)用中存在一些差別，具體如下：在方案1 中，居民用電信息經(jīng)RS-485 總線匯集至電力線載波采集器或微功率無線采集器，采集器利用已有的電力線信道或微功率無線信道將數(shù)據(jù)傳輸至集中器終端，這種方式稱為半載波或半無線方式。對(duì)于這種臺(tái)區(qū)的改造，只需要將原有采集器替換成具有光通信功能的采集器，同時(shí)在原有集中器上加裝光纖路由模塊即可。該方案適用于對(duì)原有舊臺(tái)區(qū)改造的場(chǎng)合。

方案2 屬于全光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，方案中所有的集中器、采集器和智能電能表均使用光纖通信模塊。由于采用TCP／IP 協(xié)議進(jìn)行用電信息的傳輸，即便光纖通信模塊出現(xiàn)故障，也可以選擇其他廠家的光纖產(chǎn)品進(jìn)行直接替換，而不必像電力線載波或微功率無線集抄系統(tǒng)那樣，在進(jìn)行通信模塊替換時(shí)，需要整套更改，無法解決各廠家產(chǎn)品互聯(lián)互通的問題。

對(duì)試點(diǎn)臺(tái)區(qū)改造完畢后，在主站上位機(jī)“測(cè)試管理軟件”上以最高0.5s／次的采集頻率對(duì)試點(diǎn)臺(tái)區(qū)所有電能表進(jìn)行10 萬次不間斷的通信測(cè)試，結(jié)果如圖3 所示，成功比率為100%。如此高的采集頻次及通信成功率是低壓電力線載波、RS-485 總線和微功率無線技術(shù)所不能比擬的.而后，對(duì)試點(diǎn)臺(tái)區(qū)2015 年4 月隨機(jī)5 個(gè)工作日的運(yùn)行結(jié)果與2014 年同期進(jìn)行了對(duì)比分析。通過以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知，全光纖網(wǎng)絡(luò)集抄方案不僅可以有效提高居民用電信息的采集成功率，幾乎每次都達(dá)到了100%，在采集時(shí)效性。上較窄帶載波方案更是體現(xiàn)了質(zhì)的飛升，將整個(gè)臺(tái)區(qū)的平均輪抄耗時(shí)控制在了秒級(jí)。憑借全光纖網(wǎng)絡(luò)集抄方案高速、穩(wěn)固的工作效率，可助力供電營(yíng)銷方對(duì)用電區(qū)域、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面的市場(chǎng)分析，為電力計(jì)量遠(yuǎn)程費(fèi)控功能的實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)保證。

五、SZSW2650 設(shè)備的應(yīng)用效果

本設(shè)備涉及一種具有充電功能的應(yīng)急電源，包括控制電路、充電電路、直流電路、電池以及輸出充電兼用口，控制電路包括相互電連接的按鍵和控制芯片，控制芯片在按鍵的控制下在輸出、充電、休眠三種狀態(tài)中順序循環(huán)切換，處于輸出狀態(tài)時(shí)控制芯片發(fā)送控制脈沖，處于充電狀態(tài)時(shí)控制芯片發(fā)送充電信號(hào)，處于休眠狀態(tài)時(shí)應(yīng)急電源進(jìn)入休眠狀態(tài)；控制脈沖的占空比根據(jù)直流電路反饋的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整；充電電路在收到充電信號(hào)時(shí)接收輸出充電兼用口輸入的電能，并通過直流電路為電池充電；直流電路在輸出狀態(tài)下根據(jù)控制脈沖的占空比控制通斷時(shí)間，通過輸出充電兼用口輸出應(yīng)急電能，并向控制電路反饋輸出電壓。SZSW2650 設(shè)備電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。

為了積極響應(yīng)節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略部署，實(shí)現(xiàn)電能服務(wù)“集約化發(fā)展、精細(xì)化管理”，實(shí)現(xiàn)電力用戶的節(jié)能服務(wù)信息化，各用電單位都在想方設(shè)法推出各自的方法。對(duì)分散的用電客戶和二級(jí)計(jì)量能耗控制的客戶包括大型建筑公共行業(yè)、制鋼行業(yè)、水泥行業(yè)等用電大戶迫切需要自身的能耗消耗和能耗管理，市場(chǎng)應(yīng)用前景很大。智能售用電管理系統(tǒng)可以滿足不同客戶的需求，智能售用電系統(tǒng)通過通信技術(shù)整合、主站系統(tǒng)優(yōu)化等手段，開放用電信息，為用戶不同部門提供完善的用電數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程充值、本地充值和移動(dòng)充值等技術(shù)相輔相成，可滿足客戶不同的繳費(fèi)收費(fèi)的管理需求。智能售用電管理系統(tǒng)在豐富充值繳費(fèi)功能的增值服務(wù)外，系統(tǒng)的主要功能還體現(xiàn)在：

（一）數(shù)據(jù)采集

根據(jù)不同用電用戶對(duì)采集數(shù)據(jù)的要求，系統(tǒng)可編制不同的自動(dòng)采集任務(wù)，并管理各種采集任務(wù)的執(zhí)行，檢查執(zhí)行情況。采集的主要數(shù)據(jù)項(xiàng)有電能量數(shù)據(jù)、交采數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、事件記錄等。

（二）數(shù)據(jù)管理

應(yīng)用服務(wù)器會(huì)定時(shí)對(duì)采集數(shù)據(jù)的完整性、正確性進(jìn)行檢查和分析，對(duì)于異常數(shù)據(jù)不自動(dòng)修復(fù)，保證原始數(shù)據(jù)采集的可追溯性、唯一性和真實(shí)性，但限制其發(fā)布。

（三）控制

功率定值控制、電量定值控制、費(fèi)率定值控制、遙控通斷電和保電。

（四）綜合應(yīng)用

自動(dòng)抄表管理、有序用電管理、用電情況統(tǒng)計(jì)分析、異常用電數(shù)據(jù)分析、線損數(shù)據(jù)分析、用電趨勢(shì)和負(fù)荷預(yù)測(cè)等。

六、結(jié)語(yǔ)

試點(diǎn)臺(tái)區(qū)的建設(shè)結(jié)果表明，SZSW2650 設(shè)備技術(shù)可以有效解決智能用電信息采集系統(tǒng)中采集成功率低、采集時(shí)效性差等問題，具有組網(wǎng)速度快、集抄效率高等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際工程實(shí)施過程中，SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案的一些劣勢(shì)也有所顯現(xiàn)，尤其對(duì)于一些表計(jì)集中安裝的臺(tái)區(qū)，SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案使用的集中器數(shù)量要多于普通的電力線載波集中器或微功率無線集中器，究其原因主要是POF 收發(fā)設(shè)備的光信號(hào)傳輸距離有限(可達(dá)250m 左右)，需要增加光信號(hào)中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置來形成穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｒ虼薙ZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案的設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用要高于電力線載波集抄方案或微功率無線集抄方案；另外，從工程實(shí)施安裝調(diào)試費(fèi)用以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用方面比較，SZSW2650設(shè)備技術(shù)方案并沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，對(duì)于分散臺(tái)區(qū)內(nèi)部分未抄讀成功或抄讀不穩(wěn)定的表計(jì)，可以采用SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案作為有益補(bǔ)充，從而達(dá)到很好的采集效果。由以上分析可知，在以下場(chǎng)合推薦使用SZSW2650 設(shè)備技術(shù)方案：①通信實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合(需要遠(yuǎn)程控制以及預(yù)付費(fèi)相關(guān)功能操作)；②其他設(shè)備技術(shù)方案抄讀不穩(wěn)定、運(yùn)行效果不佳的場(chǎng)合；③臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷變化明顯，噪聲干擾大等場(chǎng)合；④各種表計(jì)所屬檔案信息記錄不明晰的場(chǎng)合。