智能电能表停电信息主动上报技术研究

唐伟宁，鞠默欣，孔凡强，张 悦，张洪明，吴尚阳，彭海洋，王宇新

(1．国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021;2．东北电力大学，吉林 吉林 132012;3．国网西藏电力有限公司电力科学研究院，拉萨 850000)

随着国民经济的发展，用电客户对停电恢复的效率要求越来越高。传统低压配电网停电故障抢修，供电公司无法及时得知停电信息，只能在客户报修后，开展抢修工作［1］，存在被动等待、处理效率低、客户投诉风险大和安全隐患多等问题。如何能让抢修人员在停电发生第一时间获知停电信息，进一步提高配网抢修及时性、主动性，已成为供电企业不断探索的重点课题［2］。以下提出一种智能电能表停电信息主动上报技术，以台区原有的集中器、电能表为基础，通过对集中器及采集主站的规约进行相应扩展，结合本地通信模块事件上报功能，利用增加超级电容的宽带模块耦合能力将停电事件上报到邻域未停电电能表，从而实现台区用户停电事件的快速主动上报。

1 智能电表停电信息主动上报技术

停电信息上报的技术难点在于如何在停电情况下保障电能表停电事件快速、准确地上报至用电信息采集主站。电能表是通过载波通信将信息传递给集中器，此过程中存在以下问题。一是电能表停电(电能表故障、全台区停电):表前线路正常，载波信号传输无影响;二是电能表停电(表前有空气断路器断开):表前线路异常，载波信号传输有影响;三是电能表停电(表前有线路断开):表前线路异常，载波信号传输有影响;四是供电问题:目前电能表备用电池在掉电状态仅能维持基本的轮显和按显功能，需在不改动电能表情况下解决通讯所需要的电源问题;五是需要设计合理的避撞机制，实现停电事件快速准确的上报，因此，在宽带载波［3］模块中增加超级电容，不需对电能表进行改动，超级电容可以实现在小体积下具备法拉级的电容量，解决了掉电情况下的供电问题。在停电发生第一时刻，带有超级电容的宽带模块进行放电，载波信号在开关处进行耦合将信号传输到集中器路由模块。路由模块将事件传输到集中器，传输过程见图1。

图1 停电信号传输到集中器过程

在集中器收到载波上报的事件后，回复确认帧，电表停止上报，集中器将收集到的停电事件上报到主站，采用宽带耦合方式将停电事件上报到邻域未停电电能表时，若未停电模块立即转发停电报文，会加剧信道冲突。本文设计了相应的避撞机制，将整个停电上报过程分为信息汇集和信息上报两个阶段(见图2)。第一阶段:停电节点本地广播停电信息，且进行汇总操作，按照层级进行一定随机，减少冲突概率。第二阶段，未停电节点接收到第一帧停电报文后，开始计时30 s后启动上报中央协调器(CCO)，目的是在停电节点汇总停电信息阶段，尽量少发数据，减少信息通道的占用。通过避撞机制减少集中网络风暴的产生，提高停电上报的可靠性。

图2 停电事件上报的两个阶段

2 规约扩展

原有集中器上行通信协议Q/GDW 1376．1和下行通信协议Q/GDW 1376．2，没有对应低压用户停电事件的规约，需对协议进行扩展。

集中器上行模块事件上报，报文扩展:在Q/GDW 1376．1协议AFN为0EH中增加ERC为56，电表节点停电上报，事件记录的数据格式见表1。

表1 事件记录的数据格式

集中器路由模块事件上报报文扩展:在 Q/GDW 1376．2协议中扩充AFN为06H、Fn为05H的从节点事件上报报文，数据单元格式见表2。

表2 上报从节点事件数据单元格式

3 现场测试

为方便现场测试以及直观地了解现场测试流程，将电表及断路器做了规定(见表3)。

表3 电表及断路器所做规定

分别对单块电表断电及多块电表同时断电进行测试，测试数据见表4。

表4 测试数据

通过现场实验数据可以看出，从停电到信息上报到主站仅需30 s左右，抢修人员能够在停电第一时间得知现场发生停电情况，提高了故障处理的效率，为客户的安全可靠用电提供了可靠保障。

4 结论

本文提出一种智能电能表停电信息主动上报技术，在原宽带载波模块增加超级电容，利用宽带快速抄表技术和特有的避撞机制，有效解决停电时通讯无电源以及多表停电事件上报产生冲突的问题，提高了事件上报的准确性和及时性，为停电信息实时传送奠定了基础，助力配电网停电故障抢修，转被动为主动，为客户提供优质服务。