付映宇 张启君

关键词：智能电表;全事件采集;测试方法及应用

引言

智能电网对于电能量数据采集有着很大的需求，但是配电系统中的电能统计表每家每户都需要使用，所以数量非常的多并且电表所处的位置地形环境非常复杂、分布非常分散，并且由于电表安装时间跨度非常大，所以电表种类非常多，统计起来非常困难，需要浪费非常大的人力物力。

1 用电信息采集系统结构组成

采集系统主站是指通过通道采集、处理和管理集中器内信息的设备的总称，主要包括：（1）应用服务器，其主要功能是管理采集系统的前端计算机和数据库，具备配网智能管理所需的数据接口;（2） 数据服务器，包括一台主服务器和多台备份服务器，负责采集系统的数据存储和备份;（3） 前端服务器通常包括一台或多台服务器，负责与采集系统进行通信，根据主站的需要读取数据并发送相应的命令。通信网络可分为上行通信（主站与集中器之间的通信）和下行通信（集中器与采集终端之间的通信）。上行通信方式主要有有线电话网络通信、GSM/GPRS无线通信和光纤以太网通信。下行通信方式主要有电力线载波通信、微功率无线组网通信、M总线通信和RS-485总线通信。集中器是采集终端采集、处理、存储数据的设备，具有与主站进行数据交换的功能，其组成结构如图2所示。其主要性能包括：线路管理、远程控制、参数设置、数据冻结、数据读取和存储、自诊断、断相或停电自动报警、关键用户管理等。电能表是现场安装的计量装置，负责收集电力系统原始用电信息。目前，电能表的类型主要有：单相电能表、三相电能表、单相及三相预付费电能表、三相多功能电能表、网络电能表。

2 智能电表全事件采集规则

1）1级突发事件，如用户怀疑窃电等需要在第一时间主动报告的事件（如开盖事件、恒定磁场干扰事件等）。2） 二级重要事件是指可能影响设备正常运行的事件（如停电事件、供电异常事件等），采集策略采用定期采集，通常每天采集一次。3） 第三级更重要的事件是可能影响用户可靠用电的事件（如启动按钮盖事件、电压不平衡事件等），采集策略采用周期采集模式，每月采集一次。4） 4级一般事件包括已被命令远程或本地操作设备并可根据管理需要进行检查和处理的事件，如事件清除、关闭等。采办策略为按需采办。

3 智能电表全事件采集测试方法研究

3.1 台区体检

站区是电网的重要环节之一，在连接供电站和终端用户方面起着举足轻重的作用。特别是配电网系统有大量的站点，并且与用户保持着密切的联系。加强站点指标评估，快速准确地评估站点健康状况，对站点治理和管理具有重要意义。其中，基于挖掘数据的站区体检是站区精细化管理的基本措施。对站区情况进行综合统计分析，从采集因素、档案因素、测量因素、窃电因素、设备因素等方面对站区进行全面体检，量化站区健康状况，为站区精细化管理和提高电网经济运行水平提供有效的决策参考。

3.2 用采测试环境的仿真测试平台

由于真实电表模拟现场各种事件的复杂性，一些事件模拟很难进行，例如，针对实际电表产生的各种事件的复杂性，以及一些难以模拟的事件，针对存在的问题和不足，本文提出了一种基于虚拟电度表模块的智能电度表全事件采集与测试系统，包括虚拟电度表模块、新型采集器、采集器载波通信模块、終端载波通信模块、，采集终端和功耗信息采集主站全事件采集和事件上报测试分为主动上报、定期采集和按需采集三种方式。虚拟电能表模块是根据DL/T645多功能电能表的通信协议，由计算机软件完成的。可以任意创建多个虚拟电能表，设置电能表参数和通道参数，模拟测试过程中需要的各种事件，设置事件发生时间和事件记录，将指定的事件设置为主动报告模式;通过串口，通过RS232-RS485转换模块与新的采集器连接，转换成虚拟载波表，取代真实载波表。新型采集器的plci36ch35芯片具有记录集中器号的特点。负责将虚拟电度表模块主动上报的事件状态字上传到采集终端，并向虚拟电度表模块发送确认帧。

3.3 配变监测

低压监控模块负责统计和详细显示各单元、各类型的低压情况。首先，该模块可以根据供电单位供电站（运维团队）、时间段等条件，查询低压用户数据并生成报表，显示用户的电压、电流等信息;然后以站区为单元，分析了低压及其下级用户的低压情况;然后自动分析低压产生的原因并给出解决方案;最后生成数据诊断报告，包括总体情况及问题分析、解决建议等。负荷率分析模块主要根据变压器容量，结合配电变压器负荷数据，研究判断是否有重负荷，车站区域内的超载和其他荷载，分析车站区域容量、平均荷载率、最大荷载及其发生时间，最后显示荷载率的统计和详细信息。可开启容量分析模块可以实时监测日用电负荷，比较系统额定容量和负荷监测结果，从而获得各站区当前可用的包装容量，然后研究判断站区处于何种状态：可开启容量充足，可开放容量和允许临时访问的预警，可开放容量和禁止访问的报警，最后显示可开放容量统计和详细信息的相关信息。

3.4 通过大数据异常检测技术

运用数据统计分析方法，基于异常判定规则对电量异常进行识别判断。日电量基于抄表日抄读数据换算而来，电费基于日电量根据各费率换算。由于抄表日示数是累加值，电费受多费率各电价等其他因素影响，日电量数据可观测程度更高，异常检测更加容易。通过现有的 HPLC 智能表，实现表后电流的分钟级监控，通过智能开关、表后智能微型断路器，结合总开关和分开关跳合闸和停上电时间，实现台区从分路开关到用户户内开关各级停电故障的研判，能够准确定位故障位置并明确跳闸原因（比如用户欠费停电、电能表故障停电、各分支开关停电等），为低压故障抢修效率和主动服务能力提升提供支撑。

3.5 有序用电和负荷控制

基于用采数据的有序用电系统具有负荷预测和有序用电管理两个模块，子功能涉及有序用电指标管理、有序用电方案管理、有序用电任务编制、有序用电任务执行、有序用电任务解除、有序用电分析、有序用电信息发布、有序用电综合分析等。其中，负荷预测模块借助于各城市用电负荷曲线，通过日负荷特征分析以预测未来短期负荷特征，从而制定相应负荷引导策略，达到电力负荷控制和用户有序用电的目的。有序用电管理模块依托数据可视化技术，支持电网用户管理、执行效果监测、有序用电电量查询、有序用电压降查询和任务执行等多个功能。一项有序用电方案的执行涉及营销服务系统和用电信息采集系统。

结束语

在当前智能电网的背景下，电网公司已经建设了“全覆盖、全采集、全费控”的用户用电信息采集系统，完成了国家电网公司的统一部署目标。并且，基于信息共享、能源互联网交互和大数据处理等新技术。

参考文献

[1] 祁兵，曾璐琨，叶秋子，等.面向新能源消纳的需求侧聚合负荷协同控制[J].电网技术，2019，43（1）：324-331.

[2] 刘水，赵震宇.用电信息采集仿真测试平台∶中国，CN103926552B[P]，2015-9-30.

作者简介：付映宇 出生年月：19940220 籍贯：湖南省邵阳市，性别：男 民族：苗 研究方向：计算机应用技术，电气工程

张启君 出生年月：19860421 籍贯：青海省西宁市 性别：男 民族：汉 研究方向：计算机科学与技术，电气工程