用电信息采集系统的概述及其应用

章爱凤+王海鸿

摘 要：简要分析了国内外用电信息采集系统的建设现状，介绍了其结构和功能，阐述了其应用情况，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：用电信息采集系统；智能电能表；配电自动化；数据采集

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.062

在智能电网的建设过程中，构建用电信息采集系统是一项重要工作，它不仅能够在线监测计量装置，实时采集用电负荷、电压和电量等信息，还能够为“SG186”信息系统提供准确的数据支持。除此之外，用电信息采集系统还能够实现抄表、电费结算等多方面的智能化操作。目前，该系统已经成为了电网现代化营销管理的有力技术支撑，在指导经济社会发展合理用电、全面实施居民阶梯电价方面发挥着非常重要的作用。

1 用电信息采集系统概述

1.1 国外建设概况

随着先进科学技术在电力行业的拓展应用，欧美等发达国家开始研究和探索用电信息采集系统建设方面的内容，以便改善供电服务力量，提高电网的营销管理效率，满足分布式电源的发展要求，实现节能减排的最终目标。

2006年，欧盟理事会曾指出，未来电网的建设方向为智能电网，并提出建设电能表自动管理系统用以转变传统的用电服务模式，实现对当地用电负荷的有效控制。同时，还进一步明确了智能电网的建设目标，即到2020年，要求80%的欧盟所有成员国普及智能电能表，到2030年达到100%的普及率。

意大利早在2001年便为2 700万用户更换了智能电能表，实现了对用户用电情况的远程控制。当前，意大利已经构建起了智能化计量网络，智能电能的表普及率为100%.

2008年，美国建成了第一个智能电网城，位于博尔德市，该市为全部用户安装了智能电能表，并倡导采用清洁能源发电。这样做，一方面，用户可以根据获取的电价信息调整用电时间，另一方面，变电站可以实时监控用户的用电情况，根据用电需求和运行故障灵活调整供电方式。2009年，美国共为4 000万户安装了智能电能表，构建起了远程控制网络。

2008年，法国也完成了2 700万户智能电能表的改装工程，有1/3的用户可以通过互联网、电话、电子接收装置等直接获取电力公司发布的电力信息。这种方式为用户根据自己的用电需求和经济状况调整用电方式提供了依据。

1.2 国内建设概况

从20世纪90年代开始，随着我国经济社会的快速发展，部分省市电力公司根据用户不同的用电需求建立起了集中抄表系统、配电自动化系统和电能信息采集系统。但是，由于这些信息化系统的建设缺乏全国统一标准，所以，它们只能用于部分用户的电能信息采集，无法满足全国性的智能电网建设需求。鉴于此，必须加大力度建设标准化的用电信息采集系统，使其满足电力营销业务的开展需求，并促使电力公司步入精益化、集约化的经营管理轨道。在这一形势下，国家电网公司于2008年正式启动“计量、抄表、收费标准化建设”项目，重点研究统一的技术规范，并针对智能电能表和用电信息采集系统的建设提出了多项技术标准，为推进用电信息采集系统的全面建设，实现智能电网规划目标提供了必备的技术支持。

2009年，国家电网公司确定了全覆盖、全采集、全费控的用电信息采集系统建设目标，强化智能电能表的推广应用，要求各省公司必须按照统一的规划、标准和实施程序开展采集系统主站的建设。截至目前，省公司已经按照规划完成了系统主站建设，并在抄表收费、用电调整、业扩报装、营业稽查、配电网运行和故障抢修等业务中体现了用电信息采集系统的应用价值，为电网运行制订了可行的实施方案。这样做，不仅有效降低了线损，提高了供电服务质量，还实现了用电信息的智能化管理，满足了不同用户的多种需求。采集系统主站在保证电网高效、稳定运行中发挥着不可忽视的作用。

1.3 用电信息采集系统的结构

实际上，该系统是覆盖用电范围的信息管理系统，通过数据采集和管理可以实现对用电信息的全面监控。在具体操作过程中，需要将采集终端安装在公用变压器计量点、专变用户和低压用户等计量装置处，利用网络通信将采集到的用户信息传输至采集系统主站上。由于“SG186”营销系统能够与主站服务器系统顺利对接，所以，营销系统可以获取主站服务器中存储和处理的用电信息，实现用电信息共享，以方便各级工作站查询信息。

1.4 用电信息采集系统的功能

数据采集、存储、处理是用电信息采集系统的重要功能，而这些功能的实现需要以数据为依托。当前，该系统采集的数据类型多种多样，具体包括电能、电能质量、档案信息、交流采样、工况和线损等方面的数据。

1.4.1 电能和电能质量数据

电能和电能质量数据主要包括总电能、各费率电能、各费率无功电能、各象限无功电能和最大用电需求量等示值数据，以及三相不平衡度、电压越限、谐波电压含有率等指标数据。

1.4.2 档案信息数据

档案信息数据主要包括用户基本档案信息、电能表信息、电源信息和终端设备信息。

1.4.3 交流数据

交流数据主要包括电流、电压以及各种运行状态下的有功功率和无功功率。

1.4.4 工况数据

工况数据主要包括电容器投切、门禁、终端设备记录、开关状态、断相、超负荷运行、配电变压器负荷率、电能表时钟误差等方面的信息。

1.4.5 线损数据

线损数据主要是指以实时数据为依据的电网线损计算数值。

2 用电信息采集系统的应用

2.1 数据采集与分析

该系统能够对安装了智能电能表的用户进行自动化的数据采集，以获取用户实际用电量数据，并将数据共享到“SG186”营销系统，实现远程自动抄表，从而减轻抄表员的工作量，提高抄表的准确性和实时性。

2.2 判断异常用电情况

该系统能够统计、分析已获取的用电数据，根据用电数据的实际变动情况合理筛选出用电异常的可疑用户，给予警告，并在一段时间内记录预警的次数和具体时间，计算用电异常频率，进而生成相关报表，为电力企业用电监测的顺利进行提供依据。

2.3 多种预付费方式

2.3.1 电表预付费方式

这种方式适用于低压居民用户，用户可以利用电能表执行相关逻辑控制程序，按照预设的电费方案，结合实际用电量现场计算出电费金额。

2.3.2 主站预付费方式

这种方式适用于用电信息采集系统覆盖下的全部用户。主站利用现场设备收集的用电信息，通过执行电费控制逻辑，结合不同用户的预付费需求计算电费。

2.3.3 终端预付费方式

这种方式适用于专用变压器用户，终端设备可以根据不同的电费方案，在执行相应逻辑程序的基础上为安装负荷控制系统的用户计算电费金额。

2.4 线损“四分”管理

该系统能够实现“四分”线损的自动统计。这里的“四分”是指分区、分线、分电压和分台区。同时，该系统还可以自动生成线损报表，并周期存储线损的计算结果。

2.5 有序用电管理

有序用电管理最突出的作用是可以编制一套较为合理、可行的限制用电控制方案。这样，不但能够有效控制电力用户的用电负荷，还能对一些比较重要的负荷采取相应的用电保护措施。这里所说的重要负荷包括需要不间断供电的用户。在编制具体执行方案的过程中，可以按照用户所在供电辖区对其进行编组，并确定各数据采集点的控制参数，比如控制方式、控制起止时间，等等。在远程控制用户负荷的基础上，主站会自动向各个终端发出控制指令，从而实现对用户负荷的开关动作。

2.6 电能质量监测与分析

该系统的电能质量监测，是指借助系统数据采集、后台计算机终端的分析获得电能质量监测数据，并分析、判断这些数据。该系统能够采集、分析以下指标。

2.6.1 电压质量

系统通过查询电力用户24 h电压曲线，可以分析用户在任意一个时间段内的电压合格率情况。

2.6.2 功率因数

该系统可以分析功率因数的最大值、最小值、功率因数的发生时间及其越限情况等。

2.6.3 三相平衡

系统通过分析配变三相负荷，可以准确确定出三相平衡度。

2.6.4 频率质量

虽然该系统不能直接采集频率数据，但却可以通过加装硬件电路监测其频率，由此便可以实现对频率的实时监测，进而获得频率质量。

2.7 需求侧监控与预测

需求侧监控与预测具有地区负荷监控分析、用电量预测等功能。它可以将需要监测的用户按照其所在区域范围、所属行业、用电容量等内容具体分类，然后以组合的方式分析某个特定时间段内的用户实际负荷情况。这样，便可以形成包含多种类型在内的地区负荷曲线。同时，为了更加准确地判断地区负荷的变化趋势，可将天气情况、产业规划、意外灾害等因素加入地区长期负荷监测中，从而为地区负荷的预测提供可靠的数据支撑。

3 结束语

对于电力企业而言，应用用电采集系统不仅能够大幅提升电能计量、智能费控、自动抄表等业务的自动化程度，还符合“SG186”系统深化业务应用的要求，为新能源的开发和利用提供强有力的支撑，确保阶梯电价的执行。同时，这样做也能在一定程度上优化企业的资源配置，既推动节能减排工作的开展，又带动产业升级，以促进社会的可持续发展。

参考文献

[1]张文亮，刘壮志，王明俊，等.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术，2012，33（13）：1-11.

[2]袁建英.用电信息采集系统高级应用构想[J].电力需求侧管理，2014，13（6）：76-78.

〔编辑：白洁〕