高 峰，李 洋，梁瑞娟

（朔州供电公司，山西 朔州 030006）

0 引言

智能电网是世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择，是21世纪电力系统的发展方向。

目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域。光纤通信技术具有传输可靠性高、实时性强等特点。

随着现代电力测量、计算机软件及网络等技术的发展，为适应智能电网高效经济运行，设计了基于光纤复合电缆技术的用电信息采集系统。该系统由采集设备、通信信道、主站系统三部分组成，定位于实现用电信息集中采集处理和简单计量结算，通过网络实现信息查询，为用电信息分析提供详实可信的数据支持，对智能电网的经营管理和运行分析具有十分重要的意义，研究工作如下。

a）基于光纤复合电缆技术，综合分析了用电信息采集系统对通信网络的需求，给出系统的采集设备组网方式、物理架构、主站软件架构、数据物理架构和主站软件应用集成的设计。

b）论述系统的关键技术点，包括光纤复合电缆、光纤复合低压电缆PFTTH（Power Fiber to the Home）解决的主要问题、虚拟集中器、光纤复合低压电缆的主要优点等。

1 用电信息采集系统数据通信现状

目前用电信息采集系统网络传输方面通信信道分为远程信道和本地信道。远程信道有230 MHz无线专网、GPRSCDMA、光纤专网、拨号等方式。GPRSCDMA是在用电信息采集系统中目前使用最多的远程通信方式，已有的GPRSCDMA很难满足将来用电信息采集系统通信网络发展的需要。本地信道有窄带载波、宽带载波、RS-485、短距离无线、有线电视网络等方式。目前用电信息采集本地通信主要采用的是窄带载波、宽带载波与RS-485混合组网方式。通信信号时常会受噪声干扰而发生畸变，很难满足用电信息采集系统数据传输准确性、可靠性和实时性的要求。

上述通信方式虽然在一定程度上解决了现阶段用电信息采集系统的通信需求，但存在的问题不可忽视，无线公网还受到通信技术体制、运营性质和通道安全性等问题的制约，传统无线230 MHz、电力线载波通信方式由于传输容量有限、频率易受干扰、传输可靠性差，更是难以满足采集系统可靠性、实时性、并发性、大数据量传输和大量新增站点接入的需求。

2 基于光纤复合电缆技术的用电信息采集系统总体设计

2.1 集中式物理架构

用电信息采集系统包含电能表、采集设备、用电信息采集系统主站（以下简称“主站”）和通信信道。在三级设备之间的是两级通道，包括采集设备和电能表之间的数据采集通道，主站和采集设备之间的数据传输通道，转变为全光纤的一级通道。随着光纤复合低压电缆的不断推广，光纤通信将逐步取代其他远程通信方式。

主站网络的物理结构主要由数据服务器、磁盘阵列、应用服务器、前置通信服务器、采集服务器、GPS时钟接收设备、虚拟集中器、工作站以及相关的网络设备组成[1]。

2.2 主站软件架构

主站软件采用分布式多层技术，分为数据层、应用服务层、业务处理层、表示层。

数据层实现海量数据信息的存储、访问，通过大型关系数据库实现。

应用服务层提供全局通用的消息、安全、通信等组件支持，并实现本系统专用的业务服务子层，为业务处理层提供通用技术支撑：一是可靠高效的通信能力，满足应用需要的并发访问要求；二是统一的安全管理；三是标准的消息机制，满足组件间的可靠交互；四是易于扩展的接口支持。

业务处理层实现具体业务逻辑，是本系统的核心层，根据系统的应用特点，业务处理层可分为采集子层与业务子层。

采集子层以各种通信方式接入各类采集设备，执行业务子层的召测任务和控制命令，直接与远程设备通信，负责读取、设置终端参数，采集终端数据，并对数据进行解析、处理，监测通信质量，管理通信资源。

表示层作为统一的采集平台，用电信息采集及其他应用系统在提供统一的数据存储、业务应用、操作规范的同时，根据专变采集、公变采集、厂站采集、低压集抄等不同业务领域的需求，提供不同的数据展示[1]。

2.3 集中式数据架构

在省级营销业务数据大集中的基础上，按照数据大集中的处理要求，针对数据的不同技术特性，重点考虑全省集中的用电信息采集数据的处理性能优化设计，采用不同的数据存储和管理技术，以提高系统的整体处理能力。

针对用电信息采集系统通信通道及其业务特性因素，建议从省级机构接入光纤网络进行通信，采集的实时数据以及采集设备的相关档案参数、采集策略等直接接入省级用电信息数据库中[2]。

2.4 应用集成架构

用电信息采集系统作为智能电网建设的重要组成部分，系统建成后可为智能电网提供实时、高效、可靠的信息。以智能电网为基础，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。

用电信息采集系统与电网六个环节管理系统根据不同业务类别，可以通过WebService、中间库方式和数据中心等接口方式实现数据交互[3]。

用电信息采集系统与其他业务交互关系见图1。

图1 用电信息采集系统与其他业务交互关系图

图1中的①为档案信息、采集点设置信息、采集任务执行指令、控制命令等；②为用户用电信息、分布式能源接入信息等；③为用户负荷信息、电能质量信息等；④为发电上网信息等；⑤为电网负荷曲线信息等；⑥为关口电能信息等。

3 关键技术介绍

3.1 光纤复合电缆

光纤复合低压电缆技术实现光纤到户PFTTH，（Power Fiber to the Home），彻底解决智能电网终端用户接入和未来大量用电信息交互的问题。

3.2 虚拟集中器

采集器可通过光纤复合低压电缆直接接入到主站虚拟集中器，并由虚拟集中器链接到主站前置机。虚拟集中器对下提供Q／GDW 376.2—2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：集中器本地通信模块接口协议》，对上支持Q／GDW376.1—2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》，使采集器可以不通过传统集中器直接链接主站前置机，进而实现采集器和主站前置机无缝衔接。

3.3 光纤复合低压电缆的主要优点

a）外径小，重量轻，占用空间小（通常情况下用多根线缆才能解决的系列问题，在此可以用一根光缆来代替）。

b）集光纤和电力线于一身，避免二次布线，降低施工及网络建设费用。

c）产品具有良好的弯曲性能和耐侧压性能，施工方便。

d）支持多种传输技术，适应性高、扩展性强、适用面广。

e）可提供互联网宽带、IP电话音频服务、IPTV视频服务等的接入。

f）抗强电磁干扰、防水防潮、对外无辐射。

4 结束语

用电信息采集系统通过光纤网络，实现更快更准确的响应，是建立高速全面集成的双向智能电网通信支撑平台的基础，是智能电网变成一个动态、实时和双向交互系统的核心。基于光纤复合电缆技术的用电信息采集系统为网络智能传感器、控制装置、控制中心、保护系统提供了安全的“即插即用”的应用环境，为实时监测用户用电状况、电网设备运行状态与网络安全状态提供了安全、可靠、高效的通信技术。

光纤复合电缆技术实现光纤到户，彻底解决了智能电网终端用户接入和未来大量用电信息交互的问题。光纤复合电缆通信技术的应用为用电信息采集系统高速、可靠的通信提供保证，为制订并推广全面统一的光纤复合电缆通信技术标准奠定了基础。

光纤复合电缆将电力和信息通信两大产业进行集成、整合和互补，既能供电，又能彻底解决电网“最后一百米”信息化问题。通过光纤复合低压电缆的建设和改造，发展宽带用户接入网，把目前的电力网升级到“四网合一”，可基本解决各种线缆重复布线、抢占通道、交叉跨越、搭杆挂线等矛盾。

采用光纤复合低压电缆技术，电力客户在获得智能电力供应的同时还能享受光纤上网，打IP电话以及远程教育、远程办公、远程医疗、家居智能化等高速信息服务，既方便又实惠。

［1］ 周耀义，鲍滨寿.低压电力用户远程自动抄表系统［J］.电力自动化设备，1999.

［2］ 白刚屹.电力现场数据采集系统研究与实现［J］.电力系统自动化，2009.

［3］ Q/GDW376.1-2009.电力用户用电信息采集系统技术规范［S］.北京：中国电力出版社，2009.