所用电系统（共7篇）
所用电系统 篇1
位于江苏省常州市的武南变电站是华东500 k V电网的重要枢纽站,又是龙政直流的主要馈入站,现有500 k V主变2台,220 k V主变2台,每天的过境负荷近300万k W[1]。按规划将于2010年扩建1台500 k V主变,随着主变容量的不断增大,过境负荷的不断增加,对400 V所用电系统的自动化要求也越来越高。2009年以来,已2次发生所用变高压侧跌落熔断器C相熔丝熔断而低压侧未能备自投的情况,导致所用电Ⅰ段母线短时失电,对变电站的安全稳定运行造成了很大的影响。
通过对备自投回路的检查,发现该回路在原理上存在不完善之处,不能够反映任意一相电源缺失的情况,影响了所用电系统的安全稳定运行,因此,有必要对该问题进行分析,并采取有效的措施进行改进和处理。
1 武南变400 V所用电系统介绍
武南变所用电系统由0号、1号、2号所用变,400 VⅠ段、Ⅱ段母线及所用配电屏组成。从图1中可以看出:1号所用变从3号主变35 k V侧受电,2号所用变从4号主变35 k V侧受电,0号所变从所外35 k V坂庙线受电。
1.1 备自投动作逻辑分析
武南变备自投回路的设计原理为:当1号(或2号)所用变失电,所用变内部无故障,400 V系统无短路,0号所用变低压侧有电时,自动跳开1号所用变411开关(或2号所用变422开关),如分段400开关在分闸位置,则合上0号所用变次级401开关(或402开关)[2]。
1.2 备自投动作回路分析
图2为401开关合闸及备自投的直流控制回路。其中1HA为401开关的合闸按钮,TWJ是400开关的跳位接点,XF是401开关的合闸线圈,1ZKK-A3和1ZKK-B2是411开关的辅助接点,AN是手动复归按钮。图3为411开关分闸回路,MX是411开关的分闸线圈,1TA是411开关的分闸按钮,BCJ是1号所用变瓦斯继电器的动作接点,1ZJ为中间继电器。
系统正常运行时,401开关的备自投回路仅仅是靠411开关上桩头AB相之间电压继电器接点1DY1和BC相之间电压继电器接点1DY2断开,当1号所用变失电,1DY1或1DY2闭合,导通备自投回路,1ZJ继电器得电并自保持,将411开关分闸,411开关分闸成功后,401开关的合闸回路随即导通合闸备投于400 VⅠ段母线。
2 所用变高压侧失电情况分析
武南变所用变压器采用的是常州变压器厂制造的配有7档有载调压装置的变压器,额定容量1 000 k V·A,联接组别为D.yn1。根据变压器的联接组别,可以画出其内部绕组的接线方式,如图4所示。应当说明的是,该分析结果是在理想状态下得到的数据,即所用变所带负荷三相对称。
35 k V系统认为是无穷大图4所用变接线组别电源,R为所用变低压侧所带负载折算到高压侧的值。系统正常运行时,所用变高压侧系统的等效图和相量图如图5所示,当高压侧C相失电时,该系统的等效图和相量图如图6所示。
由图6可知:
再根据所用变的接线组别及变比,便可以推出低压侧的相电压及线电压,其中Ud=220 V。
即Uab=330 V,Ubc=330 V,Uca=0 V。采用同样的方法可以求得B相失电时,Uab=0 V,Ubc=330 V,Uca=330 V;A相失电时,Uab==330 V,Ubc=0 V,Uca=330 V。
3 备自投回路存在的问题及改进措施
根据上文的分析及理论计算,原有的电压监视回路仅能够反映所用变高压侧A相断线或B相断线的故障,而无法判断C相断线的情况。进而就会产生下述异常情况:1号(2号)所用变高压侧C相失电,低压侧411(422)断路器由于失压脱扣跳开(脱扣按相整定,任一相电压低于70%的额定电压即动作),然而1DY1和1DY2采集到的电压远大于该继电器整定的动作电压(260 V)[3],备自投不会动作,400 VⅠ段(Ⅱ段)母线失电。
为避免上述情况的发生,可以在411(422)开关原有电压监视回路的基础上,再增加一个电压继电器1DY3,装在A相和C相之间,将其接点接入401(402)开关的备自投回路。改进后的电压回路及备自投回路如图7和图8所示。
4 结束语
由于武南变建成时间较早,所用变高压侧仍然是由3只单相的跌落熔断器和35 k V母线相连,且该熔断器设备使用年限已久,除了由于负荷较重熔丝熔断外,大风时还会出现被风吹落的现象。因此,400 V系统备自投回路的完善相当重要。通过增加一个监视用电压继电器,可以很好的满足所用变高压侧任一相失电均不影响400 V母线正常供电的要求,保障了变电站的稳定运行。
参考文献
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所用电系统 篇2
2013年220k V闻堰变自动化改造结束, 在投产过程中, 现场发现35k V#1接地所用变有异响, 未能投产, 所用电暂时由35k V#2接地所用变供电。11月20日, 220k V闻堰变发生了35k V#2接地所用变跳闸, 造成220k V闻堰变所用电全停, 对站内的开关、主变、保护自动化、通讯等设备甚至对杭州电网均产生了不同程度的影响。事故的处理思路和处理方法值得学习和借鉴。
1 事故发生的现象及影响
2013年11月20日19时33分杭调监控发现“闻堰变35k VII段母线A相接地”信号, 立即通知运维站现场检查。4分钟后, 闻堰变#2接地所用变跳闸, 同时母线接地信号消失。20时10分, 运行人员现场检查发现闻堰变所用电全停, 所用电室有浓烟, 立即拨打119报警, 并迅速组织现场灭火。所用电失去将对变电站造成以下影响:
1) 所用电失去, 对主变运行的影响;2) 所用电失去, 对直流系统影响;3) 所用电失去对站内开关等一次设备影响。
由于正值冬季晚间居民用电高峰时段, 如果220k V闻堰变停止供电, 将对供区用户产生重大影响。为保证能继续供电, 浙江省调和杭州地调快速反应, 积极配合, 进行了反事故处理。
2 调度处理过程
2.1 第一阶段:控制负荷
1) 立即与运行人员确认, 闻堰变主变为自冷方式, 目前主变负荷20MW (约60%额定容量) , 油温正常, 所用电失去对主变正常运行暂无影响。为确保主变正常运行及应对晚上居民、工厂用电高峰, 立即通知运维站赶赴闻堰变下送110k V长河变、之江变、新生变、萧山变、定山变 (因上述变电所属于两个500k V供区, 无法采用遥控操作调整方式) , 随时准备转移负荷。2) 由于所用电全停, 站内6条220k V线路, 7条110k V线路开关储能电源失去, 开关只能进行一次分-合-分的操作。浙江省调要求控制萧山电厂-闻堰变-云栖变断面潮流不超过30MW。
2.2 第二阶段:制定站内直流失去的处理预案
1) 由于所用电失去, 变电站内保护、通讯、照明均由蓄电池供电, 要求运行人员立即切除相关非重要负荷, 并时刻关注蓄电池电压。 (确认闻堰变蓄电池为新设备, 容量充足, 可持续供电4小时以上) 。2) 如火势蔓延至所用变低压380V电缆层或直流蓄电池电压下降至107V以下, 导致全所直流失去。一旦出现上述情况, 应立即通知省调、地调。浙江省调将立即拉停6条220k V线路或者将闻堰变改送终端方式, 并要求控制萧山电厂-云栖变断面潮流不超过30MW。此时闻堰变全所失电, 其下送110k V长河变、之江变、新生变、萧山变、定山变110k V备用电源动作正确, 110k V三江变、冠山变全停, 要求配调及萧调做好冠山变、三江变全停预案。
2.3 第三阶段:现场检查及故障隔离
20时10分, 运行人员检查系35k V#2接地所用变过流I、II段动作, 35k V#2接地所用变本体烧毁, #2所用电低压屏380V电缆绝缘已损坏, 电缆沟内有明火, 等待消防人员灭火。
21时30分, 消防人员到达现场, 35k V#2接地所用变火情立即得到控制, 但380V电缆沟内明火, 消防未携带专用灭火装置, 站内手提式灭火器强度不够, 仍有明火。
23时30分, 现场汇报火情已得到控制, 明火已扑灭, 故障已隔离, #1所用电低压屏可以投运。
2.4 第四阶段:所用电恢复
1) 19时37分, #2接地所用变跳闸后, 地调立即派出发电车赶赴闻堰变, 作为所用电临时电源。
2) 与运行人员确认, 35k V#1接地所用变投产时有异常放电声, 并未投运, 其低压380V接线均验收合格, 具备投产条件。
3) 询问闻堰变所用变外来电源点和接口, 得知可以由施工变 (改造施工临时变) 外接电源供电, 直接接至#1接地所用变低压屏。经确认施工变为三江变黄山279线专线供电, 即通知萧调安排并对该线路保供电。23时30分, #2接地所用变故障隔离后, 立即恢复闻堰变所用电。
3 事故后分析总结
通过这次电网事故的处理, 可以看到虽然故障范围仅局限于一个变电站, 但由于是所用电全停, 对直流、保护、自动化监控等二、三次系统对电网产生了各方面的影响, 杭州地调在整个事故处理过程中沉着冷静、步步为营, 最终取得了较好的事故处理结果。通过事故后的分析和总结, 有以下几方面的经验和教训。
3.1 调度应急预案有待完善
本次事故时由于#2接地所用变故障跳闸, 引起变电站直流全停。这种情况平时出现概率较低, 今后要在做好重要厂站全停事故预案的同时, 还应加强重要厂站的所用电的管理, 认真做好重要厂站的所用电、直流系统全停的事故预案编写工作。
3.2 完善应急发电车管理办法
本次事故发生后, 调度立即派出发电车赶赴现场, 但因司机不熟悉变电站位置, 导致发电车路上有所延误。今后, 需加强应急发电车司机人员培训, 使其熟悉各个重要变电站位置, 遇有紧急情况能第一时间到达现场, 真正起到发电车的应急作用。
3.3 完善变电站火灾报警机制
运行人员到达现场发现所用变着火、所用电室有浓烟后, 立即拨打119火警电话, 并说明是电器设备着火。但在灭火过程中发现, 电缆沟明火因未带专业工具, 大大延误了所用电恢复时间。今后, 需进一步完善火灾报警机制, 对可能着火的设备、类型均在第一时间告知消防部门, 使其做好充分准备。
4 结语
由于调度准确及时的处理, 避免了此次事故的进一步扩大。这种处理方法对日后应类似问题起到了很好的借鉴作用, 同时也对今后的应急预案提出了更高的要求。
参考文献
[1]杭州地区电力系统调度规程[G].2011.
[2]2013年杭州电网220千伏变电站全停调控应急处置"一事一卡一流程"汇编.
所用电系统 篇3
1.1 用电营销管理系统的设计
用电营销管理系统的应用软件采用的是多层分布式的结构, 它以网络技术和通信技术为基础, 对电力营销业务管理实施信息采集、解决、存储、分析, 向客户提供迅速的良好服务, 为业务决策提供科学的、可靠地依据, 实现从用电客户申请到咨询、事故保修、网上电子商务等功能的“一条龙”服务, 它反应了电力公司对用电市场准确的掌握能力。其主要功能模块是: (1) 营销业务的管理系统。它包括的内容比较广泛, 例如用电的市场管理、用电抄表的计费、收费与账务、用电检查、综合管理等。 (2) 业扩与变更用电。它是整个用电营业管理系统的眼睛, 其基本功能包括用户的档案管理、票据打印、供用电合同的管理等。 (3) 客户服务管理系统。此系统是为客户提供多种多样的信息服务, 包括柜台服务、呼叫查询服务、远程网路服务等。 (4) 营销质量管理系统。营销质量管理系统是一种全面经营的控制管理, 它是由工作刘程控制、业务稽查和经营控制三个子系统组成的, 为用电营销管理人员提供更高质量的管理。 (5) 电能计量。此系统主要针对各类电能计量设备, 比如电能表、电压互感器等, 把它们进行技术档案管理。 (6) 与银行接口的实时联网系统。充分利用网络银行分布密集的优势, 依靠先进的计算机技术, 采用实时联机的处理方式, 为客户提供方便、快捷、安全的电费支付途径。 (7) 恢复功能系统。此系统具有误删除客户资料然后进行恢复的功能。
1.2 用电营销管理系统的目标
据目前的形势来看, 电力企业的发展离不开用电营销工作的全方位进行, 怎样提高用电管理水平, 这是电力企业都应该深思的问题。通过用电营销管理系统的建设, 电力企业要达到增供扩销、减员增数的目标, 就要对用电营销管理信息系统做了以下规划: (1) 建立覆盖率广的电力营销专用网络, 实现与企业各项工作办公的网络连接, 建立网络安全体系, 完善安全机制, 保证用电营销系统的数据完整化、安全化。 (2) 建立一个电力企业信息门户。此系统是为用电企业各部门的联系建立了沟通桥梁, 为用电管理人员的工作实施提供了方便。 (3) 推进电力企业管理的变革, 健全和完善现有的管理体系与方法, 例如加强线损的管理、加强欠费的缴纳, 为电力企业带来更大的经济效益。 (4) 优化对客户的服务态度, 以客户为中心, 满足客户要求, 提高服务质量, 减少客户的比必要麻烦。 (5) 提高营销的工作效率。让电力营销管理工作人员将重复的统计工作交给计算机来做, 让更多的人员做更关键的工作。 (6) 加强工作质量的监控, 激励员工提高工作效率。 (7) 加强对电力市场的分析, 进行相关调查与研究, 促进电力企业的发展。
1.3 用电营销系统所面临的问题
(1) 由于电力系统具有“重发、轻供、不管用”的特点, 使用电营销管理系统的装备的科技含量较低。 (2) 管理体制上属于集权式, 经营管理的理念比较简单, 在这种体制下, 市场观念、营销观念、服务观念等意识薄弱, 企业内部管理的各部门各自“埋头苦干”, 其之间的沟通少, 因此就形不成完整的管理体系。 (3) 用电营销系统的装备手段落后, 比如配电变压器的桩头因为外露明显, 记忆挂钩窃电;电力线由于是裸铝线, 在计量点的原因和管理上的死角, 在架空线上也容易出现挂钩窃电现象;低压接触器和开关的桩头也外露而且它又不是绝缘材料, 所以也经常挂线窃电;低压电流互感器本身应该封闭在内部的接线, 但是却变成多个外露的借电点, 这就给一些不法分子大手笔窃电作了铺垫;各式各样的简易配电室内的连接线不规范, 又有人经常进入, 因此给人带来触电的安全隐患;机械式的各种有功计量表不符合规格;各类的封印设施简单化, 很容易仿造, 这为不法窃电之徒开脱罪状提供了巨大的方便。
2 用电营销管理信息系统的具体实施
为实现用电营销管理信息系统的目标, 本着节约资源的原则, 具体实施如下。
2.1 建立全面的电力广域网
改造后的用电营销信息系统采取广域网络的计算机模式, 整个用电营销管理信息系统采取客户端、应用服务器、数据库服务器的三层体系结构, 供电所的计算机通过网络就直接和数据中心的服务器相连, 接收到的数据就直接存入其中, 这样就大大降低了客户端任务需求, 维护费用也相对减少, 同时通过使用网络存储备份系统和硬件容错相互结合的方式, 来保证数据的完整化与安全化。到目前为止, 许多供电所已于本部的网络相连, 这样在某一个单位的光纤网络出现问题时, 就可以迅速切换到备份通道上, 不用担心数据遗失的问题, 保证电力企业的日常业务的正常运作。
2.2 某些电力企业安装的用电营销信息管理系统
(1) 《方鼎用电营销管理系统》是西安方鼎科技有限公司的, 这个系统是各级电力部门关于从用户报装到的一个分系统, 运用率较高。它将客户端与数据库隔离起来, 这样就提高了应用系统的安全性, 利用中间路由和平衡的网络负载型, 减少了网络数据所需要的流量, 因此有效的地解决了网络瓶颈和数据库的功能下降的问题。其基本过程是:首先由工作流管理子系统对改压、分户、并户、移表、过户、用电异常表计、违章窃电工作流、对电能表工作流作相关查询和统计分析, 然后由业扩与营业管理子系统进行工作票管理、工程管理、用户档案管理、业扩费用管理、综合查询、报表统计、事务票处理, 接着由电量电费管理子系统进行抄表管理、电量电费计算、电费发行、工作票管理、信息查询、统计报表、用电分析、事物票处理, 再由用电检查管理子系进行计划管理、用户基础资料管理、检查及普查管理、继电保护继电保护校验及预防性试验管理、事故管理、辅助管理、工作票管理, 再由用电营业账务子系统进行账务系统管理、记账凭证管理、实收电费入账, 应收电费入账, 账务处理、账务报表处理, 再由线损管理子系统进行线损考核指标管理、抄表及核算管理、售电量汇总、线损及母线平衡计算、线损分析, 最后由营销监控子系统进行工程流程监控、业务稽查、客户报修处理时限统计、投诉举报管理、客户用电秩序稽查、辅助营业普查管理、合同执行情况管理。 (2) 东软用电营销信息管理系统也是一些电力企业安装的用电营销管理信息系统, 此系统是基于符合J2EE规范的多层应用开发平台, 支持分布式数据库、支持多数据源的访问连接, 方便程度也是比较高的。
3 结束语
随着国有电力企业体制的第二次改革, 用电市场对用电服务质量的要求越来越高, 实施用电营销管理信息系统是实现用电现代化管理的重要途径, 提高我国的用电管理水平, 就离不开用电营销管理信息系统的实施。目前, 用电营销管理信息系统现已基本实施, 用电营销管理信息系统投入运行后, 极大地规范了电力企业的方案运行管理, 全面优化了用电管理水平的提高, 提高了电力企业方案运行的准确性与科学性, 目前已经全面推广。但是用电营销管理信息系统还处于完善和提高的阶段。由于使用的的时间不长, 所以电力企业各个层面的人员都存在缺乏管理的经验, 如何掌握相关操作是电力企业人员应该注意的问题。由于用电营销管理信息系统的复杂度很高, 工作人员在众多方面都没有摸透, 与以往的旧系统相比得心应手的程度还未达到, 所以我们要想尽一切办法学习和提高技术与管理水平, 尽快把用电营销管理信息系统的相关操作掌握好。
摘要：用电营销管理系统是电力企业管理全面解决方案的一个系列产品。伴随着我国经济的快速发展, 社会电气化的程度也越来越深, 人们对供电企业的要求也越来越高, 如何构建良好的用电营销管理信息系统, 成为各电力公司的工作重点。随着在市场经济条件下不断变化的电力企业的经营方式, 它以独特的方式将客户信息、生产资源等一体化, 加强了客户的服务质量, 为用电管理水平的提高做出了重要的贡献。
关键词：电力,管理,信息系统,水平提高
参考文献
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所用电系统 篇4
近年来,随着全球经济的快速发展,能源紧缺问题日益突出,能源问题成为世界各国关注的焦点。与此同时,电网结构逐渐从集中式向分布式能源接入和双向能源平衡方向发展,合理利用能源、推进智能电网建设、倡导智能用电将成为未来电网的发展趋势[1,2,3]。
智能用电是国家建设坚强智能电网的重要环节,同时也是低碳经济下的节能用电需求。智能用电的发展目标是建设和完善智能双向互动服务平台和辅助服务系统,实现与电力用户“电力流、信息流、业务流”的双向互动,全面提升电网公司的双向互动用电服务能力。同时,开展双向互动用电服务,有利于提升用户服务质量,满足用户多元化需求,推动智能用电领域技术创新,推动终端用户用能模式的转变[4,5,6]。
用电信息采集系统是智能电网覆盖面最广的基础数据和应用平台,将覆盖所有电力用户、电网的各类计量点,包括电动汽车充放电设施、分布式电源及微电网等[7]。通过用电信息采集系统支撑互动用电服务,不仅可以建立电网与电力用户之间的双向互动服务,实现电网侧和用户侧的直接互动,而且可以通过双向互动实现分布式电源、储能、电动汽车充放电设施的即插即用,发挥其平衡电网负荷的功效,对于智能电网建设和推动第三次工业革命具有重要意义[8]。截止到2014年底,国家电网公司累计安装使用智能电能表2.48亿只,涉及国内27个省市地区,用电信息采集超过2.56亿户,采集覆盖率达到80%。采集系统在降损增收、支撑“大营销”体系建设、优质服务、有序用电、分布式电源接入等方面提供了坚强技术支撑,取得了一定的经济与社会效益,但仍存在互动业务不够全面、互动模式较为单一、互动业务覆盖用户范围有限等一系列问题[9,10,11]。
本文深入研究了支撑互动用电服务的用电信息采集系统高级应用的功能组成,设计构建了互动化服务应用平台,并从基于公共信息模型(Common,Information Model,CIM)的互动业务建模、多信道本地通信网的异构融合、基于密钥实现安全防护的双向认证加密等方面详细论述了支撑互动用电服务的关键技术,为供用电双方提供了一种全新的互动用电交流途径。
1 互动用电服务发展现状
在国外,发达国家基于发展新能源、节能减排、提高电网运营效率、改善供电服务质量等需求,陆续开展了通过自动电表管理系统实现当地用电需求调整和负荷控制,将分布发电和可再生能源集成到电网的研究和实践工作。意大利ENEL公司从2001年起共投资21亿欧元改造和安装智能电表,通过电网和用户的用电信息实时互动,对电网削峰填谷起到了积极的作用。2008年,美国科罗拉多州的波尔市得成为全美第一个智能电网城市,每户家庭都安装了智能电表,人们可以直观地了解实时电价,并据此合理安排工作生活。系统的互动特性可以帮助人们优先使用风能和太阳能等清洁能源,一旦出现问题,可以重新分配电力。为此,美国西太平洋国家能源实验室提出了“电网友好”技术,它包括电网友好的频率响应、电压响应和价格响应技术,其研制的“电网友好控制器”可安装在冰箱、空调等家用设备中。目前,美国宾夕法尼亚、加州地区以及太平洋天然气与电力公司、南加州爱迪生等电力公司相继应用需求响应、用能管理、分布式电源管理等互动业务系统,鼓励用户主动参与基于价格信号和激励机制的需求响应,有效降低了高峰负荷,促进削峰填谷。
在我国,开展基于用电信息采集系统的互动用电服务的体系研究虽然起步较晚,但公司研究单位在相关领域已展开了大量的研究和实践,一些研究应用已达到国际先进水平。从2009年开始,公司开始了用电信息采集系统建设,目前已经初步建成了世界规模最大的高级量测体系。系统可为智能电网示范工程中的相关系统提供基础用电信息数据支撑,并可为客户侧分布式电源接入和电动汽车充放电设施监控提供有效的技术手段。在用电信息采集系统建设的基础上,公司各单位开展针对多个专业的深化应用工作,在远程自动抄表、费控功能、线损监测、反窃电监测、分布式电源监测、双向互动服务、市场分析与需求侧管理、故障抢修业务、电能质量监测与可靠性统计等方面取得了显著应用成果,初步实现了多形式、多业务的互动用电服务。
由此可见,多数发达国家已经开展了在高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure,AMI)基础上的电力用户互动、分布式电源接入、电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid,V2G)等,但是相关研究和实践比较零散,尚未形成完整的互动平台和互动体系。而随着我国用电信息采集系统的建设,包括互动用电服务在内的深化应用也在同步开展,但互动业务和互动方式还不够丰富。因此,有必要开展用电信息采集系统互动化高级应用研究。
2 互动用电高级应用研究分析
2.1 互动业务模型研究
对用电信息互动现状进行研究分析,结合用电信息采集系统及各个典型交互场景的特性,建立支撑互动化的用电信息采集系统互动模式;确定不同互动渠道的适用用户群体,并对未来的交互渠道进行预测展望,确定互动模式优先采用的互动渠道;实际分析现有的互动业务,分析典型的互动业务场景,汇总不同互动业务的互动信息。
在国家电网公司SG-CIM的基础上进行扩展与补充,遵循SG-CIM的建立过程,结合互动用电服务的实际需求,形成标准的数据模型及接口规范。制定互动用电信息CIM模型的数据交换规范和标准统一的CIS数据接口服务,通过数据资源管理工具定制符合CIS规范的CIM/XML数据交换格式,制定CIM/XML数据交换格式规范;通过构建互动用电信息CIM模型标准的数据接口服务,实现对外信息发布服务,按照SG-CIM公共数据模型典型设计进行部署,并通过数据资源管理工具对互动用电信息CIM模型进行统一管理维护。
2.2 多信道本地通信异构网络研究
根据现有互动用电服务对通信的需求,分析影响适用于用电信息采集系统互动化需求的通信技术关键因素;在充分考虑不同通信方式特点和影响通信的关键因素基础上,结合支持宽带电力载波和微功率无线传输的多通道本地通信异构网络技术,实现本地采集通道的多信道通信;针对多信道通信的特性,采用IP融合技术实现LTE230 MHz无线专网和宽带电力线载波通信网的有机融合;采用基于IP的多信道通信网管技术,实现对由LTE230 MHz无线专网、宽带电力线载波通信等不同通信方式异构网络的统一管理;提出适用于支撑互动化的新型用电信息采集本地通信协议、研制本地多模通信宽带网络通信接入模块和基于IP的多信道本地通信异构网络网管软件。
2.3 双向交互安全防护方案研究
在遵照《Q/GDW 377—2012电力用户用电信息采集系统安全防护技术规范》的要求下,结合电能表直接双向交互应用需求,分析互动化智能电能表、交互终端的接入可能造成的风险,针对智能电能表直接双向互动应用形成的智能电能表与交互网关、智能电能表与采集终端的安全边界进行安全边界识别;从身份鉴别、接入控制、应用访问控制、优先级控制、协议过滤、数据加密保护等方面研究电能表直接交互的安全防护技术;研究电能表直接交互安全防护策略,实现对直接交互智能电能表的边界防护、物理防护和安全管控,避免智能电能表直接双向交互业务对用电信息采集系统、采集终端和该采集终端所辖智能电能表构成安全风险;通过采用异常分散因子攻击、错误MAC攻击、错误随机数攻击、重放攻击、网络阻塞攻击等技术方式对包括智能电能表、采集终端、交互网关等互动化硬件设备的安全性检测技术,保障参与互动化业务的相关硬件设备安全性。
3 互动用电高级应用功能组成
互动用电高级应用功能的设计,应充分考虑供用电双方的特殊需求,结合现有业务应用技术架构,利用异构通信、远程监控、安全防护等先进技术,实现电网与用户多角度、全方位、深层次的双向互动,其主要包括以下部分。
3.1 信息采集
真实可靠的信息采集是互动用电功能得以实现的基本保证和重要前提,主要包括数据采集、数据验证、数据存储、计算处理等,全面覆盖供用电双方所有运行设备及技术指标。交互终端通过近场采集系统可直接与互动化电能表双向交互,实时快速采集诸如电能、用电负荷、需量、电压值、电流值、电表事件、参变量、购电相关等数据。
3.2 互动用电服务
电网公司应为电力客户建立个人用电档案,统计分析其日常用电数据,绘制用电负荷曲线,并根据电力系统实际运行情况及相关时效性可选择电价政策,为其制定科学合理的用电策略,利用手机APP软件、智能用电可视化终端等双向互动载体,下发到用户手中。具体应包括科学用电指导、节能方案推荐、安全用电提示等相关内容。同时针对台区公共变压器实现负荷预测,通过信息推送方式主动引导用户错峰用能,确保电力可靠供应、电网安全稳定运行。
支持分布式电源、电动汽车、储能装置等新能源新设备的“即插即用”接入,实现集中管理、实时监测、柔性控制和优化配置。支持对电动汽车充电站的有序用电,分布式光伏发电并网管理。促进新能源新设备与电网协调发展,成为电网常规能源的有益补充。
结合电动汽车充电站工况,根据充电桩停复电、电价高低、距离远近等信息,为用户推荐最优充电路线;结合光伏发电信息,向用户提供投资与收益的盈亏平衡预测,定期跟踪分布式电源电费收益。通过形式多样的互动用电服务,实现与电力客户的友好互动,为电力客户提供智能化和多样化服务。
3.3 监测与告警
为确保电力系统的安全可靠运行,互动用电高级应用应搭载全面完善的综合监控、告警功能,主要包括计量异常、采集装置异常、用电异常的监测与告警,同时对电动汽车充电电池的温度监测、分布式电源发电异常状态的告警等方面,实现关键信息处理、报警处理、可视化展示等,通过与电力客户及时准确的互动交流,最大程度降低安全隐患,为电网稳定运行提供坚实保障。
3.4 终端作业
交互式终端作业改变以往电力运维人员的单向工作方式,支持通过网关设备进行载波与红外方式下发终端测量点参数、测量点限值、逻辑地址、主站网络、电表参数、抄表、广播读电表、购电参数、硬件初始化、数据区初始化等参数。通过参数比对功能,自动筛选终端或电能表中差异数据项,并通知用电信息采集系统现场下发参数,为电力运维人员构建互动信息通道,极大地提高了设备运维效率,大幅降低电力运维成本。
3.5 信息发布与推送
通过互动用电高级应用展示模块,以各种可视化方式向电力客户生动形象地展示相关用电信息,不仅可以实现用电情况的实时、历史查询,还能够进一步提高相关数据的可利用性,改善电力客户用电体验。具体发布方式可包括手机客户端、智能用电可视化终端等。对于电力客户重点关注的用电信息,也可通过定制方式实现消息主动推送,提高对系统的互操作性,使电力客户的单一用电习惯转变为互动用电模式。
4 支撑互动用电服务的关键技术
4.1 基于CIM模型的互动业务建模技术
CIM是能量管理系统(Energy Maganement System,EMS)应用程序接口标准IEC 61970的一部分。CIM是一个抽象模型,采用应用程序通用的方法来构建电网网络设备和EMS中的主要对象,并使自身信息能被管理工具所利用。由于IEC 61970规定了CIM扩展和建模的基本原则,因此可以灵活地扩展和修正CIM以适应不同的应用场合,从而可以应用CIM模型对互动化用电服务中涉及的业务数据进行扩展建模,实现数据建模的需求。
互动化用电服务涵盖常规用电、分布式电源、微电网和电动汽车充放电等业务,各类业务复杂多样,数据种类混杂,CIM模型的构建需要在充分调研各类互动业务特性的基础上,确定各典型用户的互动需求、互动内容等,进而才能完成模型的构建工作;同时,互动化用电服务需要制定统一的数据访问接口规范,互动方式的多样化客观上增加了规范制定的难度。
为实现各类典型应用模型的规范统一,基于互动用电、分布式电源与微电网、电动汽车充放电等典型互动模型和互动需求,以用电信息采集系统为基础支撑框架,以IEC-61970、IEC-61968CIM为核心基础数据集,充分考虑信息流和业务流在电网侧、用户侧和智能用电设备之间流动的内容、方向和流程,建立典型互动用电服务的统一信息模型,并提供配套的处理分析引擎和信息共享机制,支撑互动用电业务拓展和相互之间的融合。
4.2 多信道本地通信网的异构融合技术
互动用电服务的推广带来了用电信息的爆炸式增长,对智能通信技术的网络覆盖、带宽、可靠性、安全性等方面均提出更高要求。目前用电信息采集系统本地通信大多采用电力线载波、微功率无线等技术,远程通信则普遍采用无线公网方式。不同通信方式的协议形式和通道特点存在较大差异,因此通过研究网络协议切换技术和通道转换技术来实现本地网络进行异构融合存在较大技术难度。
采用不同本地通信模式组网方式,建立宽带电力线载波通信技术、微功率无线技术等多种通信信道的本地通信异构组网模式,在充分考虑功率、干扰和物理空间等关键因素基础上,研发适应于现有采集终端和电能表等设备的兼容多信道的通信接入模块,通过对通信效果的分析和评判算法,实现不同通信模式动态实时切换,充分利用不同通道,有效避免各类干扰,提升通信的成功率;同时通过基于IP网管技术对不同通信方式实现统一管理,提升异构网络的可靠性和可维护性。
通过支持宽带电力载波和微功率无线传输的多通道本地通信异构网络技术,实现本地采集通道的多信道通信;通过IP融合技术实现LTE230M无线专网和宽带电力线载波通信网的有机融合和统一管理;通过基于IP的多信道通信网管技术,实现对由LTE230M无线专网、宽带电力线载波通信等不同通信方式异构网络的统一管理。进一步,结合互动化本地异构通信网络架构,建立支撑微电网、分布式电源、电动汽车充放电等互动业务的多信道本地异构通信网络传输模型,从而实现互动化用电服务数据的高速、准确传输。
4.3 基于密钥实现安全防护的双向认证加密技术
在现有的用电信息采集系统中,密钥已经应用到了各环节数据交互中,对于直接双向交互的安全保障,要利用采集系统安全防护的现有框架,找到密钥应用的可借鉴性。遵照《Q/GDW 377—2012电力用户用电信息采集系统安全防护技术规范》的要求,结合电能表直接双向交互应用需求和技术特征,分析互动化智能电能表、交互终端的接入可能造成的风险,针对智能电能表直接双向互动应用形成的智能电能表与交互网关、智能电能表与采集终端的安全边界进行安全边界识别;从身份鉴别、接入控制、应用访问控制、优先级控制、协议过滤、数据加密保护等方面研究电能表直接交互的安全防护技术;研究电能表直接交互安全防护策略,实现对直接交互智能电能表的边界防护、物理防护和安全管控,避免智能电能表直接双向交互业务对用电信息采集系统、采集终端和该采集终端所辖智能电能表构成安全风险;最后,采用异常分散因子攻击、错误MAC攻击、错误随机数攻击、重放攻击、网络阻塞攻击等技术方式对包括智能电能表、采集终端、交互网关等互动化硬件设备的安全性检测技术,保障参与互动化业务的相关硬件设备安全性。
实现互动化业务的感知层、网络层、应用层3层构架设计如图1所示。同时,图1给出了实现“互动用电”所需的关键技术,体现了各关键技术间的层次关系与联系。
5 结语
本文以电网与客户“能量流、信息流、业务流”的实时互动为目标,依托用电信息采集系统平台,从互动用电高级应用研究出发,构建其高级应用功能,并针对支撑互动用电服务的关键技术进行探讨。
基于本文设计方案所研制的高级应用模块已在国网冀北电力公司示范应用,实现对常规用电、分布式电源及微电网、电动汽车充放电等互动业务的全面支撑,进一步佐证了本文所提设计方案的合理性。下一步将围绕完善系统高级应用功能展开研究,并针对提升客户的人机体验等方面进行深入研究。
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窃电克星——用电检查监测系统 篇5
系统的特点。暂时先不研究用户窃电手法的多变性, 只是快速判断用户是否窃电。这样可快速确定窃电用户, 从而有针对性地对窃电用户进行用电检查。
系统的工作原理。首先掌握用户实际使用电能量, 这是判断用户是否窃电的关键。只要发现用户实际使用电能量大于发行电能量, 就可以完全判定用户存在违规用电问题, 其中最大的可能就是窃电问题。
那么, 如何知道用户真实的用电能量呢?比较好的办法就是再安装一块考核表, 但此种方法不太现实。而系统就是在考核表的基础上开发研制而成的。实现方法:系统采用先进的多功能电子式计量表, 电流取样采用高精度的开口互感器, 电压取样采用特殊的工具就地取材, 在不断电的情况下安全、方便、隐蔽、迅速地安装在用户进户线前端, 可以在电杆上, 也可以在电源分线箱中, 然后利用互联网技术通过远程终端连接系统, 实时查看该户的用电情况。在系统安装期间内, 用户采用长期、短期、简单的或技术性窃电, 都会通过系统的信息 (电能) 反映出来。
例如坐落于某市繁华区域的某洗浴中心, 已进行防窃电改造, 电能表为新型三相电卡表。从2009年9月起, 发现电能量明显下降。为确认该户是否窃电, 2009年12月, 在电源分线箱中隐蔽安装了该系统, 并抄录了该户计量表当时的示数。通过10天运行, 再次抄表比较, 计量表发生的电能量明显小于监测系统的电能量, 因此确认了该户存在窃电行为。
该户窃电点可能有3个地方:进户电缆、墙内进表前的电源线以及计量装置。针对这3个方面对该户进行检查, 很快查获窃电证据。原来其在计量表电流回路增加了分流电阻。由于窃电证据在表前墙壁内的线路中, 只需扒开墙壁, 就使其现出了“原形”。
在使用过程中, 总结出该系统优点: (1) 不用停电, 安装比较隐秘, 更能准确掌握用户实际用电能量; (2) 设备可重复使用, 不需大量投资; (3) 可远程对用户用电情况进行连续监视; (4) 可同时监控多家嫌疑用户 (多安装几个用户终端) ; (5) 系统主机不用24 h在线, 只需参数设定、数据召回、对监测仪进行检测控制时在线即可; (6) 主机不在线时, 对已存储的数据可照常进行计算、分析、保存、打印及维护; (7) 安装地点可以灵活掌握, 不怕风吹日晒; (8) 可通过手机短信的形式在任何有信号的地方查看用户的用电情况。
智能用电信息采集系统研究 篇6
智能用电信息采集系统技术是一种新技术, 在我国还没有全部实现。该系统能实现电能计量数据的自动采集、传输与处理, 并能将其应用到电能供用与管理系统中, 为自动抄表、短信平台、自动查询、智能互动、个性服务等提供了强大的技术支撑, 是实现智能用电的基础。智能用电信息釆集系统的优势非常明显, 可以解决人工采集数据过程遇到的许多困难, 采集数据的效率与质量都很高, 不容易出错, 可解放大批人工采集的劳动力, 并推进电能计量管理技术向现代化进程迈向一大步。
2 智能用电信息采集系统的组成
2.1 采集用户及数据分类
随着通讯、微处理器和制造工艺等的迅猛发展, 系统的功能配置、结构形式和性能指标等在不断发展和完善。用电信息采集系统构架主要由集中器、采集器、主站前置机、智能电表等组成。用电信息采集系统的采集对象包括:第一, 大型/ 中型专用变压器电力用户, 用电容量在100k VA及以上/100k VA以下的专用变压器电力用户;第二, 三相/ 单相一般工商业电力用户, 包括低电压等级的商业、小容量、工作等用电性质的非居民三相/ 单相用电;第三, 居民电力用户;第四, 公用配变考核计量点, 考核公共设施供电变压器上的内部量测点。
由于用电信息采集系统的采集对象不同, 则出现了不同电力用户类型, 会产生不同的电力需求, 可能是用来生产, 也可能用来家用, 不同需求的用电量截然不同。而智能用电信息采集系统要实现不同需求电力用户与公用配变考核计量点用电信息的全面采集。通过需求分析, 按照电力用户电力需求的业务, 可以将用电信息系统采集的数据划分为六种类型, 包括电能数据、交流数据、运行状态数据、电能质量越限统计数据、事件发生记录数据、其他数据, 等等。
2.2 主站
主站是整个系统的管理中心, 管理全系统的数据创术、数据处理和数据应用及系统运行和系统安全, 并管理与其他系统的数据交换。主站需要全面整合原有关口电能量采集、大用户负荷管理、低压集中抄表、配变监测等系统业务应用, 为各省公司及地级公司采集电力数据提供强有力支撑。主站的接口能实现与外部系统用电数据的相互交换, 主站的总体架构分为四层, 现对其进行简要介绍。 (1) 表现层:直观面向使用用户且提供标准业务应用相关操作和信息界面显示功能, 并具有用于复杂逻辑操作的C/S模式和用于数据信息上传的B/S模式两种客户端。 (2) 业务层:包括数据采集子层、业务应用子层及对外接口三部分。通过多种类型通讯设备连接的采集子层, 将采集数据上传至处理数据及其他增值功能的业务应用子层, 该层是用电信息采集系统的核心部分。 (3) 支撑层:为业务层提供专业性技术支持, 通过信息、安全防范、通讯等模块实现该层自身的逻辑业务功能, 所以要求本层的通讯模块、安全模块以及信息模块应性能高效稳定, 以满足不同情况的需求。 (4) 数据层:通过建立大型数据库, 为采集到的数据进行储存、读取、计算等。
2.3 通信信道
智能用电信息采集系统通信信道连接主站、采集终端及电能表, 是信息交互的承载体。通过远程通信信道和本地通信信道两种通信信道完成电力数据的采集和传输。
远程通信是指采集终端和主站之间的数据通信。当前, 可供用电信息采集系统开展数据传输的远程通信资源主要有GPRS/CDMA无线公网、光纤专网、230MHz无线专网和中压电力线载波等。
本地通信是指采集终端和用户电能计量装置之间的数据通信, 在用电信息采集系统中主要是集中器和采集器、集中器和电能表、采集器和电能表之间的通信。当前, 用电信息采集系统使用本地通信方式, 主要有低压窄带电力线载波、低压宽带电力线载波、微功率无线和RS-485 等。
2.4 采集终端
釆集终端是对各信息釆集点的电能信息进行采集、数据管理、数据传输以及执行或转发主站下发的控制命令的设备, 按使用场合分为厂站采集、专用变压器采集、公用变压器采集、低压集中抄表 (集中器和采集器) 、分布式电源测控等终端类型。
2.5 智能电表
智能电能表是新一代智能型高科技电能计量产品, 是智能电网高级计量体系中的重要设备, 它将有助于在消费者和电力公司之间实现实时通信, 使人们能给予环境和价格的考虑, 最大限度地优化能源用量。根据建设智能电网的要求, 所有关口、计费用户都需要安装智能电能表。
智能电能表有电流釆样电路、电压分压电路和集成计量电路组成的电能计量单元;有微控制器、数据内存卡、掉电检测和时钟组成数据处理单元。由电源、高能电池组成供电系统;由LCD显示器、通信口、按钮、外卡接口、时钟输出辅助端子组成输入输出系统。
3 智能用电信息采集系统主要功能
一般智能用电信息采集系统需要具备一些基础性的功能, 主要体现在采集处理、抄表付费、电力管理与维护及数据的共享等方面。笔者现对其进行分析总结。
3.1 数据处理功能
一般来说, 用电智能化以信息的实时、定时与主动采集为基础, 可以通过时间的设定进行定期采集与上报, 采集的内容包括与电力运行相关的电力质量、负荷、工况和事件等, 另外需要对采集到的数据进行原始分析、分类储存与管理, 从而保证数据的完整性与正确性, 同时根据数据的常规情况实时监测, 及时发现数据异常, 同时发出警示, 在一定程度上提供完备的数据备份与恢复方案。
3.2 抄表与付费功能
用电智能化信息采集系统需要实现电表的自动抄表上报与预付费扣费与充值功能, 其可以实时监控用户的用电量, 获得准确的用电数据, 然后对用户进行必要的预付费管理, 当用户用电量不足时, 主动提醒客户续费, 而当预存电量为零时, 主动执行跳闸控制。
3.3 有电管理功能
在一些特殊的电力管理与安全生产中, 可事先编制用电的限电控制方案, 并输入系统, 系统会自动识别用户的用电情况与负荷情况, 根据用电方案的要求进行监督, 一旦发现一些非法或非程序用电现象, 则可以实现对用户开关的控制。
3.4 常规的运行维护功能
这些功能较多, 且主要是为了维护系统基本功能的实现:其一, 保证系统设备时钟的准确性;其二, 对系统操作员进行密码与权限管理;其三, 建立必要的系统与终端档案;其四, 对系统的正常运行进行实时监测, 生成运行报告;其五, 根据不同需求进行各种数据的组合输出。
4 结语
总之, 智能用电信息采集系统具有很强的优势, 具有先进的电能计量数据自动采集、传输和处理能力, 不仅可以建立电力用户与电力管理的实时互动, 建立新型的供用电关系, 从而达到降低用户用电成本、提升可靠性、提高用电效率的目的, 同时将用户的智能家居设备统筹到用电管理中来, 实现用户的多角度用电需求, 同时推出一些增值服务。我国已在大力加强此类系统的建设, 而在不久的将来, 将进一步推进智能用电系统的发展与实现。
摘要：本文详细介绍了智能用电信息采集系统子站、通信信道、采集终端、智能电表的基本概况, 以及用电信息采集系统对采集用户和数据的分类情况, 并分析了系统各个功能单元的主要功能, 希望智能用电信息采集系统能有更广泛的应用。
关键词：用电采集系统,智能,功能
参考文献
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用电信息采集系统通信技术 篇7
自2010年智能电能表推广应用和用电信息采集系统建设全面推进以来, 安装了大量智能电能表, 截至目前, 智能电能表应用覆盖率居全国第一。随着用电信息采集系统接入用户数量的快速增加和系统功能实用化的稳步推进, 通信信道的传输速率、稳定性、可靠性等已成为提升用电信息采集系统建设应用效果的关键点。
通信技术是用电信息采集系统功能实现的重要基础, 通信技术的性能、承载能力保证了用电信息采集系统功能的多样性和数据的安全性, 在整个系统中起着至关重要的作用。用电信息采集系统采用的通信信道可分为远程通信信道和本地通信信道两类, 远程信道主要有GPRS无线公网、CDMA无线公网、光纤专网、230MHz专网等, 本地信道主要有窄带载波、宽带载波、RS-485通信、微功率无线等。用电信息采集系统应用的通信技术类型多样, 通信效果参差不齐, 各种通信方式差异性较大, 系统功能实用化效果也存在一定程度的差异。为实现用电信息采集系统“全采集”的目标, 本文通过比较各类用电信息采集通信技术的优劣, 在不同环境下, 对各类本地通信方式进行测试和分析, 提出了用电信息采集通信信道应用的意见。
影响用电信息采集通信的因素
智能电能表是智能电网的重要组成部分, 用电信息采集系统是营销业务应用重要的数据支撑平台。用电采集系统主站是对电力用户的用电信息进行收集、处理和实时监控的核心, 可实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
远程通信技术
远程通信信道是指各类采集终端与采集系统主站之间的通信接入信道。远程通信技术包括:GPRS/CDMA无线公网、光纤专网、230MHz无线专网等。
无线公网通信是指利用网络运营商 (移动、联通、电信等) 的无线网络和终端产品完成电力用户用电信息采集, 主要是采用GPRS和CDMA网络, 并有少量的3G网络。无线公网使用简单, 快捷方便。截至目前, 用电信息采集系统96%以上的数据都是采用无线公网通信的方式上传到采集主站。
230MHz是根据国家无线电管理局国无管【1991】5号《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》技术要求所使用的频段, 其中分配给电力负荷监控系统使用的有十五对双工频点和十个单工频点, 这些频点在其它系统不许使用, 为230MHz无线专网通信系统的可靠性、实时性提供保证, 是十分宝贵的频率资源, 详细频点见表1。
主站系统和变电站、开关站等站点之间已基本建成SDH光纤骨干网。采集系统远程通信光纤专网的建设重点就是建设EPON光纤接入网, 将光纤专网从变电站、开关站等重要站点向下延伸至开闭所、环网柜、开关柜和台区变压器等, 这些地方也是放置集中器和ONU的地方。OLT放置方式比较灵活, 可以根据情况选择放置在变电站, 也可以向下延伸放置在开闭所, 这样可以进一步拓展EPON网络的覆盖范围。
本地通信技术
本地通信通道是指各类采集终端与电能表之间的通信信道, 本地通信方式包括:电力线载波通信技术 (分为窄带、宽带两种) 、微功率无线技术、RS-485总线等。
电力线载波通信 (Power Line Communication) 简称PLC, 是指利用电力线作为通信介质进行数据传输的一种通信技术, 它是将所要传输的信息数据调制在适于电力线介质传输的低频或高频载波信号上, 并沿电力线传输, 接收端通过解调载波信号来恢复原始信息数据。
微功率无线通信技术采用自组织网络构架, 其发射功率不大于50m W, 工作频率为公共计量频段470MHz~510MHz。用电信息采集微功率无线通信系统具有7级中继深度, 在低功率发射的情况下, 开阔场地点对点通信距离可达300米, 在实际的居民用电环境中, 通过多级中继路由, 有效通信覆盖半径达到300~1000m。
RS-485是将专变采集终端、载波采集器、无线采集器, 或II型集中器与电能表之间采用两线制建立连接, 实现数据通信的符合TIA/EIA-485串行通讯标准的总线协议。
用电信息采集通信技术分析
远程通信技术分析
远程通信技术包括: (1) 无线公网 (GPRS、CDMA、3G) ; (2) 无线专网 (TD-LTE230MHz、230MHz) ; (3) 光纤通信技术 (EPON通信技术) 。多种远程通信技术性能比较如表2所示。
远程通信技术性能指标综合对比
无线公网优劣分析
优势: (1) 无需建设网络, 网络建设由运营商投资; (2) 初始投资低, 通信SIM卡费用约每年60元/张; (3) 网络资产归属运营商, 电力企业无需承担网络运维; (4) 无线网络接入方便, 在信号覆盖区域内, 即插即用。
缺点: (1) 长期、大规模应用将产生大量的租用费用, 数据流量统计不透明; (2) 部分区域GPRS/CDMA等无线公网终端在线率较低, 不能很好的满足费控等实时性要求较高的业务; (3) 业务应用依赖于运营商提供的网络资源, 应用水平和推广进度受制于公网建设程度, 部分区域通信未覆盖; (4) 公网通信首先满足公共用户业务应用, 无法保障实时性、延时等服务质量要求, 且运营商网络维护并不通知电力公司, 电信业务语音优先; (5) 存在公网系统升级换代风险, 目前使用的GPRS/CDMA是2G网络, 未来运营商将网络升级至3G后, 运营商2G网络资源会大幅下降, 服务质量更难以保证; (6) 网络覆盖区域与供电区域不完全一致, 有可能导致漫游费用; (7) 用电信息采集终端安装位置存在无线公网覆盖盲点; (8) 随着终端数量的不断增加, 存在用户密集区域无线公网信道接入能力有限, 造成终端争抢信道现象, 使该区域终端稳定性下降, 采集成功率下降。
专网优劣分析
用电信息采集系统远程通信方式采用专网的技术有光纤专网、无线专网。
优势: (1) 可限制流量使用, 节约运行费用, 长期效益明显; (2) 灵活度高、可扩展性强, 可以根据电力业务需求, 自由规划网络; (3) 实时性强, 电网可以根据不同业务等级, 灵活自定义业务优先级, 确保实时性业务获得最优信道资源; (4) 安全性保障机制完善, 可采用认证、加密等多种安全机制, 保障业务安全性; (5) 可承载更多电力业务, 如移动作业、应急抢修等业务, 附加价值高; (6) 光纤专网及无线宽带专网传输速度快、距离远、抗干扰能力强、后期扩展能力强, 支持未来双向互动业务。
缺点: (1) 投资成本高, 运行维护较复杂; (2) 无线专网和载波技术标准不统一, 缺乏相关文件支撑。
本地通信技术分析
各种本地通信技术在性能指标方面差异化较大, 在技术实现, 工程实施、运行管理等方面也存在一定差异, 具体性能比较如表3所示。
本地通信技术性能指标综合对比
优势: (1) 电力线窄带载波方式安装方便, 适用于城网表计分层安装小区, 可满足当前基本业务需求; (2) RS-485通信方式从实时性、可靠性方面均优于其他通信方式, 适用于城网表计集中安装小区, 更利于下一代采集业务的拓展; (3) 电力线宽带载波方式支持并发, 业务承载能力强, 可承载双向互动业务; (4) 微功率无线通信方式业务承载能力较强, 一般采用蜂窝状组网方式, 可实现分散用户的用电信息采集。
缺点: (1) 电力线窄带载波局限性较多, 受低压线路走向和运行状况制约较大, 不能很好承载用电信息采集业务; (2) 通讯设备布点密集, 设备运维和RS-485通信电缆敷设工作量较大; (3) 电力线宽带载波方式受频率限制, 传输距离较短, 设备布点数量大, 运维工作量大; (4) 微功率无线通信方式由于存在多级路由, 传输时延较大。
各类通信方式采集应用效果分析
目前, 用电信息采集系统远程通信方式主要采用GPRS无线公网和光纤专网, 本地通信方式主要采用电力线窄带载波、微功率无线和RS-485。
各类远程通信方式应用比较
用电信息采集系统远程通信方式效果比较主要是通过采集终端在线率进行分析, 具体情况如表4所示。
通过表4对比分析, 可以看出, 目前采用光纤专网通信的采集终端数量较少, 只覆盖了变电站、部分居民小区用户和专变用户, 通信可靠率较高, 能够基本满足用电信息采集系统建设和应用需要, 但是光纤通信的资金投入较大, 且在居民小区内施工困难较多, 且后期运维成本较大, 无法实现大面积推广应用。
采用GPRS无线公网通信的采集终端数量较多, 但采集终端在线率只有88.43%, 主要原因是有些偏远地区GPRS信号未覆盖、采集终端GPRS模块故障、SIM卡质量问题等, 但是GPRS无线公网通信的资金投入相对较少, 使用方便, 可以大面积推广应用。
各类本地通信方式应用比较
用电信息采集系统本地通信方式效果比较主要是通过智能电能表采集成功率进行分析, 具体情况如表5所示。
电力线窄带载波通信方式具有安装方便、投资少的特点, 该种方式应用与城市表计分层安装小区, 但采集成功率较低, 主要原因为窄带载波通信模块信号输出功率太低、电力线载波通信信号衰减严重、现场线路与用户对应关系错误、通讯速率较慢等, 导致采集成功率较低。如果能将上述影响电力线窄带载波通信方式的问题解决, 该种本地通信方式是将具有较大的竞争实力, 可以大范围推广应用。
微功率无线通信方式是在三种本地通信方式中占比最大, 因为该种方式具有业务承载能力较强、组网方式先进、实时通讯速度加快的特点, 目前农网用户全部采用该种方式进行采集, 但采集成功率未达到国网公司要求, 主要原因有: (1) 受GPRS信号制约, 部分偏远地区集中器离线; (2) 各品牌模块与集中器无法实现互联互通, 制约上线调试工作; (3) 系统中客户档案存在问题, 下发至集中器后无法对电能表进行采集。该种通信方式的应用应结合台区现场运行情况而定, 建议在农村地区或用户较为分散地区使用。
RS-485通信方式具有实时通信速率快、稳定性高等特点, 但设备安装和RS-485通信电缆敷设工程量较大。目前采用该种通信方式主要用户城市表计集中安装小区, 但受到GPRS信号覆盖、现场接线、SIM卡故障等因素制约, 该种方式采集成功率也未达到要求, 该种通信方式建议在城市单元表计集中安装小区使用。
结语