HPLC台区高频全量采集成功率低的原因分析及改进措施

周 贤任先国王 杲冯保全杜 赛

(国网河北省电力有限公司辛集市供电分公司,河北 石家庄 052360)

0 引言

电力线通信按工作频带可分为窄带载波通信和宽带载波(HPLC)通信[12],在当前智能电表已经高度普及的情况下,采用窄带模块通信的早期智能电表虽然大大改善了传统的人工抄表方式的弊端,但仍然有一些缺陷,很难完全满足实时通信的应用需求。实际的工作中,经常会因为需要同一批数字化信息划成多组来进行数字化传输,此时若采用窄带无线通信模块,则会造成数据传输的效率和速度下降,也不利于提高电力系统运维的质量,这与预期效果存在一定差距[34]。

随着国家电网公司对低压集抄系统业务需求的增加,管理要求的提升,提出了“全量采集”的概念[5]。智能电网的“全采集,全费控”功能,不仅是针对所有在网智能电能表的换装,更重要的是体现已经被替换过的电能表都能全部在网,并且可以保证持续的稳定性抄读,能够随时针对主站的召测进行响应,能够持续的主动上报既定事件等[6-7]。而窄带载波通信电能表无法达到要求。HPLC高频载波通信技术与目前普遍采用的窄带载波通信技术相较而言,虽然具备明显的优势[8],但是基于HPLC的高频载波通信技术在我国用电信息采集系统的推广和深化应用的过程中,仍然还存在一些问题,需要及时予以解决[910]。本文分析了影响HPLC台区高频全量采集成功率的原因,以期提高HPLC台区高频全量采集成功率,指导供电企业经济运行。

1 HPLC台区采集现状

HPLC高频载波通信是国家电网公司基于宽带电力线通信技术定义的国网企业内使用的用电信息采集通信方案。克服了窄带载波通信技术传输效率低,传输容量小,覆盖范围小,抗干扰能力弱,数据可靠性差等缺点,HPLC 高频载波通信技术已成为智能电网的主要通信手段。

电力市场以每15 min为交易时刻,采用日清月结模式,产生了大量的数据,这些数据是交易指标分析、市场化规律分析、申报偏差分析、交易目标优化的基础和支撑[11]。而采用窄带载波通信模块,每隔60 min采集一次数据,无法满足市场化交易的需求[12]。随着HPLC通信技术的推广,实现了低压用户电压、电流、无功功率、有功功率等高频数据的采集,将智能电表的电压、电流等数据每隔15 min采集一次并存储在通信单元中,每天统一由集中器进行抄读[1314]。目 前HPLC 高 频载波通信技术仍处于推广阶段,与其对应的HPLC高频载波全量采集的成功率还处于提升阶段,造成高频载波全量采集成功率不能满足实用化指标的要求,无法给各个相关专业提供大量的数据支持。因此,提高高频全量采集率迫在眉睫。窄带通信与宽带通信对比见表1。

表1 窄带通信和宽带通信对比

2 HPLC台区全量采集成功率影响因素

HPLC高频载波通信技术在推广应用过程中,需对目前现场安装窄带通信模块的智能电表进行改造,将窄带载波通信模块更换为HPLC 宽带载波通信模块,若仍无法实现全量采集,需对影响全量采集成功率的原因进行分析。工作流程如图1所示。

图1 HPLC台区全量采集工作流程

结合图1可知,影响HPLC 全量采集的因素主要有5个:现场表计老旧,终端软件版本不支持主动上报,终端任务未正常配置,4G 通信卡未全覆盖,台区户数300户以上。

2.1 现场表计老旧

现场运行2009版单相表计在更换HPLC 通信模块之后,支持全量采集,但是效果较差,采集稳定性较弱,现场运行2009 版三相表无法安装HPLC模块,不支持高频全量采集。2009版老旧表计需要更换,才可以实现HPLC台区全量采集,提高全量采集成功率。

2.2 终端软件版本不支持主动上报

部分版本终端不支持全量采集,可通过国网河北省电力有限公司用电信息采集系统召测集中器运行版本。召测版本路径:基本应用→软件升级→升级版本管理→终端版本招测。抄读效果不好的集中器,需升级到最新版本。

2.3 终端任务未正常配置

为实现每隔15 min采集一次数据,需下发96点终端任务。终端任务缺失会导致抄表返回空值,为实现HPLC台区高频全量采集功能,需要配置终端抄表任务。

2.4 4G 通信卡未全覆盖

相较于2G/3G卡,4G 网卡的最高传输速度大幅提高,如果把2G 卡通信比喻为高速公路的“辅路”,3G 卡通信则比喻为“高速公路”,4G 通信传输速度网速则将可能会直接提高到“磁浮”。4G无线通信技术能够有效解决2G/3G 数据卡中网络信号不稳定的问题,并且能够提供更高的网络数据传输速率,更大的数据容量与高速宽带。

2.5 台区户数300户以上

由于HPLC通信载波频率较高,相对窄带载波通信来说衰减随着距离的增加增大,若现场台区两相邻节点(电能表用户)之间距离太远,则可能出现载波信号过弱的情况。

3 HPLC台区高频全量采集成功率提升措施

针对影响HPLC台区高频全量采集成功率的主要因素,提出针对性的改进措施。

3.1 更换老旧表计

依据老旧表计占台区用户总数的百分比进行划分,分批制定表计更换计划。老旧表计占比大于60%及以上的台区,优先制定换表计划,确保当天换表,当天实现采集;老旧表计占比大于10%且小于60%的台区,放在第2轮换表计划之内;老旧表计占比低于10%的台区,日常开展采集故障处理、营业普查、用电检查等工作的同时进行表计更换。通过以上措施,确保老旧表计应换尽换,无一遗漏。

3.2 升级终端软件版本

终端厂家能够满足抄读全量采集数据的程序版本如表2所示。

表2 终端软件最新版本

3.3 终端任务配置

HPLC终端任务配置主要在国网河北省电力有限公司用电信息采集系统中完成。

3.3.1 采集接口自动任务配置

经营销与采集系统调试后,采集系统会根据HPLC标识为HPLC台区配置终端日采集芯片ID、相位、网络节点层次等数据召测项,频率为每日1次。

3.3.2 高频数据采集任务配置

HPLC台区可实现每15 min采集一次数据,每日可实现96点数据采集。根据省公司终端任务配置规则,需要在用电信息采集系统对每个HPLC台区下发50、51、52、68、65、69 号任务,实现相应数据项的采集。终端任务模板见表3。

表3 HPLC台区96点终端任务配置

3.3.3 载波频段设置

HPLC模块出厂默认载波频段为“频段2”,该频段是综合考虑了抄表速度、通信稳定性、干扰能力均衡后的最优选择。模块支持的全部4个工作频段可根据现场通信环境需要,通过主站远程下发或集中器界面手动更改。HPLC 载波频段设置如表4所示。

表4 HPLC载波频段

3.4 4G 通信卡全覆盖

根据技术要求,为更好地支持高频全量数据采集应用,通信方式建议使用4G 通信网络,SIM卡流量套餐选择建议300 M 以上。无线公网信号应保持良好,以适应实时数据抄读。

3.5 改造户数300户以上台区

推广安装HPLC模块不宜选择通信半径过大或存在两相邻电表距离过远的台区,尤其是集中器与最近的电表模块距离较远的台区,相邻节点距离在200 m 以内为宜。低压电力每个台区的规模典型环境下300个节点左右,HPLC 高频全量数据采集方案应用台区的用户规模在300户以内为宜。可以考虑加装集中器,并做好相关档案分配。台区半径过大,可在距离较远两节点间加装HPLC中继器的方式解决。

4 应用实例分析

本文以国网河北省电力有限公司辛集市供电分公司(简称“国网辛集供电公司”)为例,对HPLC 通信技术推广应用过程中,影响高频全量采集成功率的因素进行分析。国网辛集市供电公司公用变压器台区数量7 163台,低压用户数量330 291。在原有的窄带载波通信解决方案下,电量日冻结后的数据一次采集成功率可达100%,全量采集成功率为78%。对影响国网辛集市供电公司HPLC 台区高频全量采集成功率的原因统计,见表5。

表5 HPLC台区高频全量采集成功率原因统计表

由表5统计分析发现,影响国网辛集市供电公司HPLC 台区高频全量采集成功率的原因中,现场表计老旧、终端任务未正常配置和4G 卡未全覆盖所占比例最大,这3个原因是影响HPLC 高频全量采集成功率的主要因素。针对上述原因,按照第3 部分中对应措施对HPLC 台区进行改造,改造后经统计分析,电量日冻结一次成功率为100%,高频全量采集成功率达到98.5%以上。数据高频采集、计量异常管理等工作应用效果良好。

5 结束语

本文分析了影响HPLC台区高频全量采集成功率的影响因素,并制定了改进措施。措施实施以后,极大程度提升了HPLC 台区全量采集成功率,同时实现了对用电数据高频全量采集及主动监测功能,不断地提升了采集数据的精度和准确率,丰富了数据资源,实现了用电能量信息采集的全覆盖以及电量费控等功能。改进措施实施后虽然提高了HPLC 全量采集成功率,但是无法实现每个台区HPLC全量采集成功率达到100%。后续还将继续加强后台监控,通过现场试验、后台模拟等手段,力争实现HPLC 全量采集成功率100%的目标。