電力系統電能計量信息采集通信技術分析

摘要：電力系統工作內容漸趨多樣，其服務效能也得到普遍關注，未來需要應用各類現代技術提升電力系統電能計量信息采集通信水平。以電力系統電能計量信息采集通信技術要求為切入點，在此基礎上分析相關技術的實現方式，就建設穩定的通信技術框架、強調多信道服務、引用抗干擾技術等內容進行分析，最后簡單就該技術的未來發展趨勢進行展望，服務未來相關通信系統建設。

關鍵詞：電力系統電能計量信息采集通信技術

AnalysisofCommunicationTechnologyforEnergyMeasurementInformationCollectioninPowerSystems

ZHUDan

StateGridSuzhouPowerSupplyCompany，Suzhou，JiangsuProvince，215000China

Abstract：Theworkcontentofthepowersystemisbecomingincreasinglydiverse，anditsserviceefficiencyhasalsoreceivedwidespreadattention.Inthefuture，itisnecessarytoapplyvariousmoderntechnologiestoimprovethecommunicationlevelofenergymeasurementinformationcollectioninpowersystems.Startingfromtherequirementsofcommunicationtechnologyforenergymeasurementinformationcollectioninpowersystems，andonthisbasis，thispaperanalyzestheimplementationmethodsofrelevanttechnologies，andanalyzesthecontentsincludingtheconstructionofastablecommunicationtechnologyframework，emphasizingmulti-channelservices，andintroducinganti-interferencetechnologies.Finally，abriefoutlookonthefuturedevelopmenttrendofthistechnologyisprovidedtoservetheconstructionofrelatedcommunicationsystemsinthefuture.

KeyWords：Powersystem;Energymeasurement;Informationcollection;Communicationtechnology

電能計量信息采集，是指以電能使用計量信息為目標，組織的數據采集、傳輸、處理等工作，主要以實時信息為對象，統計電能用戶的用電量、輸配電一端的工作數據，以組織電費計算、輸配電參數分析等。電力系統的持續發展使電能計量信息采集工作壓力有所增加，也需要其在現有基礎上尋求技術突破，包括通信技術在內。從趨勢上看，隨著智能電網、智能電力系統建設成為主流，加強電力系統電能計量信息采集通信技術也更顯必要，以匹配智能系統無人化、精準化工作的需要[1]。在此背景下，分析電力系統電能計量信息采集通信技術要求、實現方式等，具有一定的現實意義。

1電力系統電能計量信息采集通信技術要求

1.1穩定性

電力系統電能計量信息采集通信技術基本要求為穩定性，穩定性是指通信工作框架、組織、信息傳遞過程可以保持穩定，不會因一些基礎故障、干擾等因素出現波動。如面向民眾提供輸配電服務的供電企業，需要面向被服務對象全面組織電能計量信息采集，其通信系統也需要滿足大量信息同步處理、指令異步下達的需求，必須具有較高的穩定性[2]。此外，即便系統因某些異常出現小范圍破壞，也應能夠得到處理，不至于影響電力系統工作全局。

1.2實時性

電能計量信息采集工作一般是實時開展的，以了解各電力用戶、輸配電環節的電能使用和輸配有關信息，這要求其通信技術能夠滿足實時性要求，在組織工作的過程中可以實時完成信息傳遞、交互以及必要的存儲加工需要[3]。就民用電力系統而言，實時性的電能計量信息采集往往允許有一定的時間差，如針對一位用戶組織的信息采集，因其用電信息多不可能在短時間內快速波動，可以1h或更長時間為間隔進行采集。但由于民用電網的服務對象較多，依然需要關注電能計量信息采集工作的實時效應，這也對其通信網絡承載能力、數據處理能力提出了很高要求。

1.3可擴展性

電力系統內的各功能單元，包括電能計量信息采集工作單元在內，均需要保持一定的可擴展性，以滿足業擴后用戶數目增加、采集壓力提高帶來的工作變化。如未來其電網建設趨向現代化，用戶一端必然大面積使用智能電表，這些電表可以實現數據自動化信息采集，但需要在遠程端為其提供信息傳輸有關的平臺和作業系統，這就客觀要求電力系統電能計量信息采集通信技術具有必要的可擴展性，以匹配電網發展的一般趨勢[4]。

2電力系統電能計量采集通信技術實現方式

2.1建設穩定的通信技術框架

嘗試在穩定性、實時性和可擴展性要求下，應用電力系統電能計量信息采集通信技術，需要首先建設穩定的通信技術框架，建議以物聯網、5G技術、有線通信技術為基礎，搭建工作框架。

物聯網主要負責實現各主要工作主體的關聯，以滿足通信實時化的要求，包括電力系統內各個負責電能計量信息采集的設施，以及遠程端的工作人員、處理設備和工具等。該網絡以5G承載網為基礎，要求至少滿足500mb/s以上的通信需要[5]。有線通信則服務系統內各主體實時信息的傳遞需要，考慮到5G技術下無線通信技術仍可能受到各類因素干擾，降低可讀性，遠程端、現場端以及各類必要的控制指令依然需要以有線通信形式開展，以光纖作業法為首選。有線通信技術、無線通信技術的聯合運用框架如圖1所示。

為保證電力系統電能計量信息采集通信技術應用質量，完成通信技術框架建設后，應組織測試，以核準其滿足通訊需要，再投入具體工作中。

2.2強調多信道服務

多信道服務是未來電力系統電能計量信息采集工作的必然要求，這也要求其通信技術能夠在接口協議、傳輸管理工作中保持一定的靈活性，能夠匹配多信道作業的基本要求。結合電力系統工作一般特點，主張采用以CAN總線技術為中心的工作模式，滿足大量信息多信道同步傳輸、多指令下達的工作需求。其工作模式簡圖如圖2所示。

按圖2所示模式，采集設備對電能用戶的用電信息進行采集，實時向電力系統進行傳輸，由于信息的來源多樣，且不同用戶的用電信息需要獨立統計，可借助CAN總線系統對各類信息進行處理，使其能借助獨立信道得到傳輸，互相之間不會出現干擾，保證信息清晰可讀。電力系統的各項工作指令，也通過總線系統進行處理、下達到各現場工作端，實現高效率、清晰化的通信管理。

2.3以智能化技術提供服務

考慮到電力系統工作內容比較復雜、多樣，為保證電能計量信息采集工作質量，未來在其通信技術應用過程中，還應引入智能化技術，對一些基礎性、重復性工作進行處理，減少人力工作的精力消耗，也提升通信質量，避免常規工作中常見的數據波動、信息失真問題。

例如：智能化的信息挖掘。默認某電力系統需要向A地區輸送電能，面向該地提供服務時，未能妥善保存既往工作資料，且當地電力用戶用電情況各有不同，用電總量波動較大，影響輸電量管理，系統無法精準進行數據工作，可以在后續輸電過程中采用智能技術提供輔助，利用智能軟件記錄每日輸電信息，利用通信技術反饋A地區電能用戶的用電信息，默認以X為A地區用電量的平均值。實際工作中，當地用電量往往圍繞X上下波動：

X=[min；D9；G8；A7；X；6E；07；G；max]

借助智能技術對實時反饋所獲的通信信息進行篩查，當其達到X或X以上時，列入“高用電量”數據庫，當其未達到X時，列入“低用電量”數據庫，進一步統計高用電量日數的比重、超出比重，可比較精準地了解A地區用戶的用電增長規律，反之則可以了解當地用戶的用電下降規律，以智能技術快速完成信息統計和記錄，使實時通信信息得到有效挖掘和利用，改善電力系統電能計量信息采集工作質量。

2.4改善通信系統魯棒性

包括電力系統電能計量信息采集工作在內，各類系統的通信活動均可能受到電磁因素、物理因素影響，出現信息可讀性下降、通信干擾等問題，為予以應對，建議在電力系統電能計量信息采集模塊引用抗干擾技術，并建立備份系統以改善其工作的魯棒性。

以有線通信干擾控制為例，可以在電力系統信息接收端內置提純設施，所有來自遠程端的計量信息，以數字化形式進入電力系統前，均以提純設施進行提純處理，改善其可讀性，消除信號內的各類噪聲。在此基礎上，由于諧波、太陽黑子、電磁干擾無法根本消除，還應考慮干擾過大時的信號讀取需求，可以建立備用的通信系統，該系統常規情況下不投入工作，但本地通信工作受到影響且較嚴重時，啟動備份系統對現場端采集的所有實時信息進行記錄，記錄所獲信息不做傳輸，只在現場端保留。在通信干擾問題得到控制，或已經不影響信號傳輸、讀取時，再由遠程端下達指令，將備份系統內的數據發送到電力系統遠程工作站，進行當日用戶用電信息的重新處理。此模式下，因干擾造成的通信異常問題可以得到一定程度的控制，提升了電力系統電能計量信息采集工作魯棒性，也不會顯著增加系統設計難度和工作負擔，具有一定的可行性。

3電力系統電能計量采集通信技術未來展望

3.1區域工作獨立性

對電力系統電能計量信息采集通信技術進行分析，可發現其未來發展可能更關注區域工作的獨立性，以區塊鏈模式替代一般意義上的數據統一處理模式。此模式下，電力系統可以根據業務分布情況、增減變化情況，建設若干具有遠程管控能力的獨立工作站，面向小范圍的電力系統電能計量信息采集活動提供遠程控制支持，以避免大量信息采集后集中傳遞至電力系統遠程工作端，導致后者工作壓力過大的問題。

3.2服務內容一體性

服務內容一體性，是指未來電力系統電能計量信息采集以及與之相關的其他工作，可以在通訊過程中或通信完成后快速得到處理，無須進行反復加工，以減少系統工作的繁瑣性，提升電力系統綜合服務效應。如用戶電能計量統計、電費計算、安全隱患分析、用電量異常提醒等功能，未來可以集成到一塊芯片中，在現場端組織信息采集時一體提供給用戶，幫助后者進行處理，以改善電力系統總體服務能力。

4結語

綜上所述，電力系統電能計量信息采集工作作用突出，其通信技術應強調工作穩定性、實時性、可擴展性和可實現性。在此要求下，主張在實際工作中建設穩定的通信技術框架，同時強調多信道服務、引用抗干擾技術，并以智能化技術提供服務，通過備份系統和多技術通信的方式改善通訊系統魯棒性，針對重點問題提供處理方案，以保證電力系統電能計量信息采集通信滿足工作需要。未來該技術的發展可能更強調區域工作獨立性、服務內容一體性，以提升信息采集的綜合效率，為電力系統綜合作業提供服務。

參考文獻

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[5]單卓男.電力系統專用通信網絡監控系統的設計與實現[D].長春：吉林大學，2020.