采集终端与智能电表批量采集任务处理技术研究

魏星光

【摘  要】现如今，我国是智能化发展的新时期，对采集终端与智能电表批量采集任务处理技术进行研究，针对当前透明传输方式的不足之处，即对通信信道各个环节的质量要求非常高且占用信道资源严重，提出异步模式及预抄读模式，避开了当前模式的缺陷问题，从而提高了批量采集任务处理技术的可靠性及成功率.

【关键词】采集终端;智能电表;批量采集任务

引言

近年来，低压电力线载波通信技术在自动抄表领域大量应用，用电量的采集随之快捷可靠，供电企业对其他用电信息的需求也不断丰富，如电网异常和电能表故障如何及时获取和处理等，这些应用若未有效实现，都会给电力系统的后续发展带来诸多不便。随着计算机技术和通信技术快速发展，其覆盖面广、实时性强的突出优点越发显著，采集系统将服务于在线监测和状态检修等工作，智能电表全事件采集功能，为实现低压用户分析提供了条件。但目前由于缺乏智能电表全事件采集测试的检测系统，不具备完善的软、硬件测试手段，真实电表难以模拟现场中各类事件发生，无法评估采集系统主站、终端与电能表支持全事件采集的情况，直接制约了智能电表全事件采集的推广与应用。

1智能电能表的相关概念

智能电表一词通常指电表，但也可能是指测量天然气或水的消耗量的装置。类似的仪表通常被称为间隔时间或使用时间表，已经存在多年，但“智能仪表”通常包括实时或接近实时的传感器，停电通知和电能质量监测。这些附加功能不仅仅是简单的自动抄表（AMR）。它们在许多方面与高级计量基础设施（AMI）计量表类似。历史上安装了间隔和使用时间计量器以测量商业和工业用户，但是可能没有自动阅读。智能电表的推出是节能的一个策略。例如，在非高峰时段提供较低利率的使用时间关税以及通过净计量将电力销售回电网也可能使消费者受益。智能电表是智能电网的一部分，但是它们并不构成智能电网。自从全球电力放开管制和市场驱动的价格开始以来，公用事业一直在寻找使消费与发电相匹配的手段。传统的电气和煤气表只能测量总消耗量，因此不能提供每个计量地点何时消耗能源的信息。智能电表提供了一种测量特定地点信息的方法，使电力企业根据一天中的时间和季节引入不同的价格来消费。电力企业提出，从消费者的角度来看，智能计量为住户提供潜在的利益。这些措施包括：帮助消费者更好地管理他们的能源采购的工具———指出在家中有显示器的智能电表可以提供最新的电力消耗，最新的天然气和电力消费信息，并帮助人们管理能源使用，减少能源费用。电价通常在当天和季节的某些可预测时间达到峰值。特别是，如果发电受到限制，如果来自其他地区的电力或更昂贵的发电上网，价格可能会上涨。支持者认为，在高峰时段为客户提供更高的收费标准将鼓励消费者调整消费习惯，以更好地响应市场价格，并进一步断言，监管和市场设计机构希望这些“价格信号”可能会延迟新一代的建设或至少从较高价格的来源购买能源，从而控制电价的稳步和快速增长。基于现有试验的学术研究表明，房主的电力消耗平均下降约3～5%。

2新的批量任务处理方式研究

2.1异步模式批量任务处理方式说明

下面仍然以低压远程费控任务为例，说明异步模式下的批量任务流程。第一步，主站下发批量身份认证指令到集中器中，并在集中器中形成“异步任务队列”。第二步，集中器逐一循环执行批量身份认证指令，执行成功的立刻异步逐级向上响应结果并完成该电表身份认证任务的小闭环，若超过重试执行轮次限制或超出执行时间限制的指令，判断其执行失败。不同于透明传输集中器“路由转发”，当前异步模式集中器执行指令是“路由抄读”，可参照当前低压采集成功率愈发接近100%，其执行模式就是“路由抄读”，故异步模式单环节执行成功率亦极大提升至100%。第三步，主站根据收到的异步反馈的身份认证执行结果，对相应表计下发费控跳合闸指令，类似身份认证执行流程，集中器再次自行多轮次执行费控跳合闸指令，直至成功。为避免超时，主站还可主动召测执行结果，确定指令完成情况。异步模式的优势有三点：1）异步任务方案中，集中器成为了任务的直接发起方，将电能表与主站之间的同步交互变为异步交互，避免了诸多环境等待响应的过程，提高了整体的通信效率，降低主站时间占用，也避免了信道拥堵的通信问题。2）集中器执行模式可采用策略优先级，避免影响日常业务，如低压集抄等。透明任务优先级队列，更大限度利用集中器空闲时间。3）异步任务模式可发挥集中器路由最大限度的作用，把费控任务变为类似抄表任务执行，只要抄表能够抄通，则费控亦能成功。

2.2用采测试环境的仿真测试平台

由于真实电表模拟现场中各类事件发生比较复杂，部分事件模拟难以开展，如真实电表产生各类事件的繁琐（如电压不平衡、潮流反向等）与部分事件难于模拟（如电源异常、负荷开关误动或拒动等），针对现有存在的问题和不足，提供了一种基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，包括虚拟电能表模块、新型采集器、采集器载波通信模块、终端载波通信模块、采集终端和用电信息采集主站。本系统可满足全事件采集事件上报的测试，分為主动上报、周期采集与按需采集三种方式。其中虚拟电能表模块，是由依据《DL/T645多功能电能表通信规约》的计算机软件完成，可任意创建多块虚拟电能表，设定电表参数，信道参数，可模拟测试过程中需要的各类事件，设定事件发生次数与事件记录，并且可以设定指定的事件作为主动上报方式;通过串口经RS232-RS485转换模块与新型采集器相连，转换成虚拟的载波电表来代替真实载波电表。其中新型采集器的PLCI36CH35芯片具有记录集中器编号的特性，负责将虚拟电能表模块主动上报事件状态字上传至采集终端，并向虚拟电能表模块发送确认帧。

2.3预抄读模式

异步任务模式主要针对由上至下的信息传输或控制任务优化，而对于由下至上的获取信息任务，如召测日冻结等抄读类的任务，往往已经是类似于异步任务的执行模式，想要进一步增加采集效率，可以引入更智能的抄读方式：预抄读。批量任务类型往往是比较固定的，针对抄读类的任务，如果终端能够自主的在空闲时段预先抄读数据项，将数据存储至本地存储模块，那么当主站再次召测相同数据项的时候可以即时回复，极大缩短抄读时间。由于预抄只能在空闲时段执行，所以可以预抄的数据项数量是有限的。正确选择预抄的数据项对有效利用空闲时段提高采集系统整体运行效率有重要意义.

结语

本文着重研究了当前现有的采集系统批量任务处理方式，针对透明传输方式对通信实时性及设备阈值要求较高的特点和缺陷，在此分析的基础上提出了异步模式和预抄读模式等优化方法，并对新方法进行了详细阐述及相关验证，展现了新方法在批量任务处理方面的优势。

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（作者单位：国网山西省电力公司和顺县供电公司）