浅谈低压电力用户用电信息采集系统的设计

薛金龙

摘 要：电力用户用电信息采集系统不仅可以满足电力部门抄表问题、降低台区线损和排查用电异常提高用电管理手段，也是开展节能降耗和实施能源管理的必要监测和考核系统。本文详细介绍了电力用户用电信息采集系统的关键技术，对信息系统的应用需求、组网方式、上下行通道、技术特点和相关设备进行详细的描述，给出系统整体的解决方案，作为组织和推广系统建设的参考。

关键词：上行通道；下行通道；远程抄读；组网方式；载波通信

引 言

电力用户用电信息采集系统可以实现对用户电能信息的全面自动采集，掌握用户信息，提升市场分析能力，降低电费风险，提升计量、抄表手段水平和服务能力，为实行居民阶梯电价政策奠定物质基础，同时促进电能计量行业技术水平的提高，带动电力设备制造产业发展。通过调研现有生产和使用现状，分析载波技术发展趋势，研究营销业务对电能表应用的需求，提出载波电能表的技术标准，为实现电能计量设备标准化管理，规范电能表使用和生产，降低招标成本，提高计量设备技术水平提供支持。对于高效、有序地建设公司用电信息采集系统具有重要的支持作用。

1 电力载波通信现状分析

在目前的低压自动抄表方式中，除载波抄表外还有485总线、短距离无线、有线电视抄表等方式，但这些抄表方式由于安装维护困难、成本高，或者技术不稳定、不成熟等原因，仍然处在小范围试用和探索阶段。在国网公司系统实现低压采集的530万户中，有73%约400万户采用载波抄表。

载波电能表是具有载波通信功能的电能表。由于安装简单、维护方便等特点，载波电能表在自动抄表中得到了大量应用。但是，也存在一些问题：

1.1 成熟的计量技术和快速发展的载波技术之间的矛盾

随着技术的多年发展，电子式电能表技术日趋成熟，质量稳定可靠，而由于载波信道的恶劣通信环境，促使各种调制方式、路由方法不断出现，载波通信技术迅速发展，但载波技术的日新月异造成了抄表技术方案的不确定性，形成了目前载波电能表的设计关注点由计量功能转移至载波通信功能，逐渐弱化载波电能表作为贸易结算用计量器具的功能定位。通信部分对计量的影响缺少深入研究，而且通信部分的损坏更换带来表计得更欢换，在供电服务方面有时会带来影响。

1.2 型式、功能规范缺乏统一的标准

经过几年的发展和市场竞争，电工仪器仪表生产企业的生产集中度、集约化、规模化得到进一步提高，并形成了以少数电能表企业为龙头，各中小型企业各显其能齐头并进的行业发展的局面。目前我国存在的六百多家电能表生产企业中，所生产的产品种类已经涉及到了数十种规格，上百个品种，造成了现有载波电能表的外形尺寸、端子安装顺序、功能定义等各不相同，不利于电能表的标准化运维和集约化管理。

所以针对载波电能表大规模生产应用的需要，对载波表的标准化提出了要求。

2 系统架构体系设计

整个系统定义为三层硬件设备、二级数据传输通道和一套主站应用软件。系统框架体系如图1所示：

测量设备：主要为电能表，在本系统中，测量设备为单、三相多功能电能表，单、三相预付费电表，单、三相普通载波电能表等。

终端设备：为数据采集和上传设备，主要指集中器、采集器或数据采集终端，实现数据的本地采集、存储和定时数据远传。

主战设备：为主站计算机及网络硬件设备，其硬件可为PC服务器、小型机、工作站等任何符合工业标准的计算机设备，配套的系统软件平台可为Windows、Unix等，数据库可为Oracle、SQLServer等多种商业数据库引擎。整个主站采用交换网络构建成高度集中的后台应用平台，其要求原则主要是设备的无关透明性。本主站系统的建设可以充分利用现有资源，再补充必要的设备，满足整个系统现在和未来的应用要求。

二级通道：下行通道是用于集中器在一定范围内抄读电表的采集通道，集中器通过各种通讯介質，通过各种通讯参数来与电表进行数据通讯。一般来讲下行通道的通讯距离有一定的限制，所以也可称为本地通道。

上行通道是指集中器与主站系统之前的通讯通道，通过各种有线和无线通讯技术将集中器的数据传输到主站系统。一般来讲上行通道的通讯距离可以非常远，所以也称为远传通道。

一套软件：电力用户用电信息采集系统主站应用软件是整个系统的核心，所有的数据采集、管理、应用分析都由主站应用软件来完成，主站软件支持多个操作系统和数据库平台，能根据应用要求合理裁减功能，满足不同用户的需要。

3 系统功能需求

系统主要功能模块包括：系统数据采集、数据管理、综合应用、运行维护管理、系统接口等功能。

数据采集：用GPRS数据中心前置机采集系统，通过移动GPRS专线进行数据采集，将数据保存在数据中心的数据库中。前置机采集系统能按照设定的采集方案定时从终端召测数据。

可召测用户的日月冻结表码、重点用户的24点冻结表码等数据。

前置机数据采集采用多任务并行执行方式，一台采集服务器可以同时对多个集中器进行数据采集，对于未采集到的数据可以自动进行补抄方式。

4 数据管理

系统提供采集数据完整性、正确性的检查和分析手段，主要如下：

4.1 数据过滤

召测数据存库前根据通讯协议、数据的数值范围、时标以及其它数据合法性检查规则，进行数据检查、过滤。

4.2 数据检查

系统依据数据正确性和完整行检查模型，及时对数据完整性分析和数据正确性进行分析。

4.3 数据管理

系统提供数据修正手段对错误数据、不可补测的数据进行处理、统计、分析。

系统通过上述手段对数据合理性检查完成后，如果发现异常数据或数据不完整系统应能自动进行补抄，并对异常事件进行记录并主动告警。系统对于异常数据不予自动修复，并限制其发布，保证原始数据的唯一性和真实性。

5 运行维护管理

5.1 终端运行参数管理

系统可以手动增加与修改计量点档案、终端档案、终端配置参数、终端运行参数、终端运行状态。

5.2 远程修改与配置终端参数

系统可以对终端各类参数进行远程配置与修改，可对上线终端的所有参数进行随时召测与下发。

5.3 远程维护

系统可以远程向终端下发参数、硬件复位命令，使终端参数自动复位或重启；系统可以对终端远程精确对时与绝对对时。

6 维护及故障记录

6.1 报警管理

系统能对现场终端主动上报的告警进行处理，包括告警的保存、上报转发等。并通过结合：①对计量设备运行异常的实时监测；②主站侧的用户电量及负荷分析，这两大技术手段，实现系统综合防窃电分析管理功能。

系统支持多种报警方式主要采用文字报警：报警内容包括报警时间、类型、报警前后的相关数据等。

根据用户权限的不同，系统可方便的实现报警事件浏览，例如：对报警信息上报的对应参数的查询通过右键的方式实现并快速浏览等等。

6.2 报警处理与维护记录归档

系统能实现对报警事件的处理。系统能按处理类型（我要处理、我处理过、被他人处理）、工单状态（所有状态、待确认、待处理、处理中、再确认、再处理）来进行相关报警事件处理与维护记录归档。

7 结束语

载波电能表标准的制定对于推进用电信息采集系统建设的顺利进行有重要的支持作用，有利于规范载波表的设计、生产、采购、应用。

本文在回顾国内外自动化抄表系统发展和现状的基础上，对自动抄表系统总体架构、主站设计、通信信道及接口、终端设备方面进行详细描述，在此基础上给出了社区自动化抄表系统的研究目标和主要内容，较详细地提出了相应的建设方案和技术方案以及技术要求，所提出的方案和要求合理、可行，具有通讯费用小、入网设备规范、调试方便、系统开放等优点。该方案技术规范、通讯规约统一，基于统一采集平台的主站系统能满足电能量采集、台区抄表和居民表计集中抄表数据接入，数据存储以及命名方式有统一的技术标准和规范，能够消除两个系统之间存在的“信息孤岛”。