电力营销中用电信息采集系统研究

田妙丰

摘 要：用电信息采集系统是采集客户端实时用电数据的专业工作平台。用电信息采集系统综合应用通信技术、计算机自动化技术、自动控制相关理论与技术，实现对客户端电力负荷的监控与管理，具有全覆盖性、全采集性、全费控性的特点以及数据采集、数据传输和数据分析等功能，是供电企业用电管理的关键手段与工具。

关键词：电力营销;用电信息采集系统;业务模型;营配贯通;系统实现

中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）11-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.017

从电力营销的角度看，用电信息采集系统依托计算机硬件技术、软件技术、电力计量技术、营销技术以及信息通信技术，进一步完善用户侧电能计量装置的使用功能，使该装置在采集用电信息的同时，支持对用户用电信息及基本需求的分析，并搭载通信技术将分析结果传输至系统主站，支持供电企业工作人员利用这部分数据信息，对预付费、电价阶梯、分时等决策的制定与执行加以完善与控制。

1 用电信息采集系统的需求

近年来，我国深入践行坚强智能电网的建设目标，在这一背景下，为适应电力行业市场化运作和现代化营销建设的要求，提升企业标准化、集约化、精益化管理水平，需要建设全面的电力用户用电信息采集系统，满足電力企业各层面、各专业对全面、及时掌握用电信息的迫切需求。

国家电网公司在2008年9月启动了“计量、抄表、收费标准化建设”项目，对智能电能表和采集终端的外形结构、功能配置、通信协议、信息交换安全认证、可靠性要求、验收检验等方面都提出了具体要求，提出了智能电能表的12项技术标准和采集终端的24项技术标准，在企业内部统一智能电能表和采集终端的技术规范，为产品的研发、生产和规模化应用提供了系统性的基础技术支持，为用电信息采集系统建设、智能电网的稳步发展奠定了基础。2009年以来，国家电网公司以“全覆盖、全采集、全费控”为建设目标，按照“统一规划、统一标准、统一实施”的原则，推动智能电能表普及应用和用电信息采集系统全范围建设。

在科学技术快速发展背景下，社会各行业领域对于服务性、支撑性行业的需求不断提升，进而在一定程度上带动了电力行业管理工作的高效性发展，更为技术创新提供了巨大动力支持。特别是在各种分布式电源发展应用的背景下，电网系统运营效率以及供电服务质量有待进一步提升。

20世纪70年代至80年代，为践行节能减排的工作目标，西方发达国家开始探索用电信息采集的智能化、系统化建设问题，并在远距离抄表系统建设方面取得了一定的成效与进展，为后续用电信息采集系统的建设发展奠定了可靠基础。

例如，中东欧国家正逐步履行欧盟计划，在坚持建设智能型电网这一主导方向的背景下，依托于构建智能化用电服务平台的方式，在电能表自动管理系统支持下实现对用电负荷的控制以及对用电需求的调整，至2020年，中东欧主要国家智能化电能表普及率达到80%以上;至2023年年底，将基本完成智能化电能表的全覆盖。西班牙电力公司为满足太阳能等分布式能源的接入在智能城市和自动抄表研发、建设领域开展工作，至2014年，所有配电网运营商已完成自动抄表管理系统的建设工作，并在2018年之前完成了1 550万只电能表的更换工作。

在智能化电网系统建设背景下，供电公司建设用电信息采集系统的根本目的是为开展电力营销业务提供用户实时用电数据支持，以促进电力营销计量、抄表、收费等环节业务的标准化建设，为供电公司快速响应电力市场变化趋势、客观反映用电客户实际需求提供数据支持，为电力用户全面预付费、阶梯电价以及分时电价等电力营销业务策略的制定与执行提供技术保障[1]。

从智能电网对电力营销业务的实际需求看，供电公司建设用电信息采集系统的目的是打造高度集中与统一的用电信息数据采集平台，适应多种形式的通信信道及信息采集终端，以较广的覆盖范围支持对各类用户电力信息的实时采集，同步支持计量点数据控制、运用功能的实现，以更好地契合智能电网发展需求。

2 用电信息采集系统的设计

2.1 总体架构

供电公司构建用电信息采集系统采取三层式架构体系。

底层是设备采集层，由用电信息采集系统终端装置构成，同时包括集中器装置、电能表计量装置、专变终端装置等多个部分。在设备采集层，可通过采集终端收集电力客户实时用电信息与数据，通过对计量设备装置的合理应用，支持电能剂量功能的实现，还可搭载中间层级与主站层进行交互介入，实现电力采集与营销的相关功能。

中层是通信信道层，主要功能是实现上层主站与下层设备采集数据间的传输与通信，由有线光纤信道、无线电力专用信道、无线公网信道几个部分构成。通信信道层一方面为系统主站与用电信息采集终端间的连接提供有线及无线两种连接方式，另一方面支持两个层级中终端设备的交互式连接。

上层是主站层，主要包括数据库管理模块、电力营销业务采集应用模块、前置采集平台模块三大部分[2]。通过综合应用这三个模块，可进一步拓展用电信息采集系统功能，搭载远程通信技术，实现电力系统终端的通信管理、调度功能。

2.2 通信信道层设计

在供电公司电信息采集系统中，通信网络肩负着通信传输的重要任务，要负责实现对电能表、主站及采集传输终端的可靠连接，是用电信息采集系统中各个层级信息交互连接的基础载体，其主要包括一体化通信管理工作平台、本地通信网络以及远程通信网络。

远程通信模块的基本功能是在用户现场终端以及远程主站系统间搭载良好的信息通信平台支持，由于距离较远，通常将其称为远程信道。本地通信模块的基本功能是在现场终端与用户用电仪表装置间搭载稳定的数据传输平台支持，由于距离较近，通常将其称为本地通信。在这一平台，需要面向用电信息采集构建一个具有一体化以及通用性特点网关软件支持系统，在网关软件平台上保证各类通信设备网元管理功能的实现[3]。

2.3 设备采集层设计

供电公司的用电信息采集系统在其采集与覆盖中，服务对象主要包括工商业用电用户（单相/一般）、居民用电用户等六种用户类型。基于不同的用电信息采集要求，可以初步划分为低压供电用户、高压供电用户两大类型。

低压供电用户主要包括工商业用电用户（单相/一般）、居民用电用户、公用配变考核计量点用电用户、工商业用电用户（三相/一般）、同公用式配变电模式、混合式配变电模式下低压供电用户，参与用电的最典型特点在于用电情况单一且用电数量较大。面向上述用电用户采集用电信息数据的过程中，可以尝试依托低压集中抄表终端的方式，以集中形式完成抄表任务，根据智能电表执行预付费管理与控制业务。

高压供电用户多指大型专变用户以及中小型专变用户这两种类型，面向上述用户采集用电信息数据的同时，必须兼具用电管理、负荷控制两项功能，根据负荷控制功能，直接支持对预购电的管理，采集与控制用户关键信息参数。

3 用电信息采集系统功能实现

3.1 数据采集功能

供电公司用电信息采集系统实现数据采集功能的方式包括实时性采集、定时性采集、终端主动上报三种模式。

实时性采集功能中，如果供电公司需要实时分析针对某一用户的用电信息，则用电信息采集终端主站操作人员可以经由Web工作页面，选择实时性采集对象及其采集数据，下发实时性抄表指令，然后经采集终端返回所需数据。用电信息采集系统主站操作人员可以预先配置用电信息采集指令，包括采集指标、采集时间、采集任务间隔时间几个方面[4]。

达到预先设定启动时间后，由主站自动下发数据采集指令，终端接收该指令后将数据上报至用电信息采集系统主站。在终端主动上报模式下，用电信息采集系统主站操作人员要配置终端上报任务，将任务指令下放至采集终端，到预先设定任务启动时间后，由采集终端将数据传输至主站即可。

3.2 抄表查询功能

供电公司用电信息采集系统可以根据不同类型的电力用户在抄表查询方面的实际需求，采集关键用电信息，以直观方式呈现，采集系统为关键用电客户提供电力使用状况的追踪和分析查询，并根据行业性质、容量大小、电压高低水平和电价种类查询关键用电客户或用电客户群。

采集系统的查询信息有历史负载曲线、实时负载曲线、电能曲线、电能质量数据、运行状况数据和异常事件信息。重要事件的查询和处理意味着信息收集系统使用主站将记录的警报事件记录为重要事件。如果终端不支持主动报告，它将发送访问主站的请求。检查终端是否有事故发生并立即处理事故。如果终端支持主动报告，它将自动向主站报告重要事件。主站可以定期查询终端的重要事件记录，并存储和打印有关报表[4]。

3.3 用户档案管理功能

在供电公司用电信息采集系统中，面向电力用户的档案资料可以以Excel表格形式批量导入系统，也可以由电力营销部门的工作人员以单户方式逐一录入系统。在用电信息采集系统新建用户档案时，必须完善包括电力用户类型、用户编号、用户名、表计局号、RS—485地址、电压互感器变比、电流互感比变比等在内的相关参数信息，并支持对既有用户档案信息参数的修改功能。

3.4 统计分析功能

供电公司用电信息采集系统主站要采集用电数据信息（原始）并汇总各类数据，全面分析数据信息。

朔州市供电公司采集系统共有五种分析方式：

一是负荷分析，以组合的方式分析期间的负荷。分析对象类别包括地区、行业、生产线、电压等级、自定义组、用电客户和变压器容量、负载最大值和最小值的统计、负载曲线的发生时间和趋势，快速了解系统负载的变化。

二是负荷因素分析，根据地区、行业、线路、电压等级、用电客户群等分析各时段的负荷率并分析趋势。

三是电能分析，根据日期、月度、季度和年的时间维度分析系统收集的电能。分析指标包括逐年回路分析、峰谷分析、终端在线速率、用户复制率和线损等。

四是三相平衡度的分析，主要分析三相負荷配电变压器的三相负荷和属于配电变压器用户的逐相电能的统计值调整用户相线分布。

五是综合电力分析，主要分析配电变压器在一段时间内的负荷，以确定变压器的负荷利用率，然后调整变压器的容量或功率负荷，改善变压器的运行并优化配电管理。

3.5 预付费控制

在电力营销用电信息采集系统的建设过程中，必须依托于主站、终端以及电表三个环节的有机配合，才能够确保预付费控制业务的实现。其中，用电信息采集系统主站包括两种不同形式的预付费功能：第一种是将用电用户缴费信息发送至现场（通过电卡到表或网络通信到终端的方式实现），并由现场设备直接执行预付费用电控制指令;第二种则是由主站采集用电用户当日用电量或日冻结电量参数，将采集数据上传至营销计费业务模块中，计算用户剩余用电费用，将计算数据通过终端或电表的方式发送至用电用户作为提示，在用户剩余用电费用不足的情况下执行跳闸指令并停止对该用户的电力供应，当用户续交电费后方可通过电卡传递或网络终端发送指令的方式恢复面向该用户的正常电力供应。

对于终端而言，为实现预付费控制功能，在用电信息采集系统建设中必须设置预付费管理模块。其一，可以通过执行主站下发预付费控制指令的方式，显示用户当前剩余电费信息，并负责对用电费用不足时跳闸指令的执行功能来实现。其二，则可以通过接收用电信息采集系统主站下发用户缴费信息的方式，连续采集用电信息，并计算用户剩余电费，在电费不足时跳闸停电，接到主站的续交电费信息后复电。

对于电表而言，由于低压集抄终端无预付费管理功能，因此，在用电信息采集系统建设中，应通过智能化电表实现预付费管理功能。第一，电力营销用电信息采集系统智能电表应当具备储值与读卡功能，用户可至专门开始的售电窗口购买电量，将磁卡信息插入电表后由电表自动处置，连续计算与扣除用户用电信息，动态显示剩余电量、剩余电费，当电费不足时跳闸停电，接到主站的续交电费信息后复电。第二，电力营销用电信息采集系统智能电表应具有执行网络指令的功能，即电表显示主站连续计算的当前剩余电费信息下发到电表，执行主站的停电跳闸指令，用户交费后网络复电，存在电费下发不及时的隐患。

参考文献

[1] 赵兵，高欣，郜盼盼，等.适用于用电信息采集的轻量级认证密钥协商协议[J].电力系统自动化，2013，37（12）：81-86.

[2] 金荣江，陈企楚，沈昌国，等.基于双数据库结合技术的用电信息采集终端[J].电力系统自动化，2010，34（9）：109-111.

[3] 唐良瑞，李荣荣，翟峰，等.面向智能用电信息采集终端的访问控制协议[J].电力系统自动化，2016，40（6）：113-118.

[4] 熊华.宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议[J].电力系统自动化，2012，36（5）：108-111.