淺談用電信息采集系統(tǒng)設計實現(xiàn)

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摘要：智能電網(wǎng)建設要求下，用電信息采集系統(tǒng)適應全球電網(wǎng)技術的發(fā)展要求，為開展技術管理提供有效的基礎性資料。從目前用電信息采集系統(tǒng)的工作模式來看，普遍存在著業(yè)務流程過于固化的問題，導致在需要業(yè)務邏輯變化時需要通過程序修改來實現(xiàn)變化需求，工作開發(fā)量與維護量較大。因此，基于工作流技術的用電信息采集系統(tǒng)可以對全過程進行管控，按照實現(xiàn)設計好的工作流邏輯進行執(zhí)行，在工作效率上得到了顯著提升，只需要通過適當?shù)卣{(diào)整工作流程的方式來適應其變化情況，在運維成本方面得到節(jié)約。出于不同的專業(yè)應用系統(tǒng)建設與管理的要求，也需要對信息采集系統(tǒng)進行功能性分析，了解未來工作中的潛在需求。

關鍵詞：工作流技術；用電信息采集系統(tǒng)；設計與實現(xiàn)

引言

用電信息采集系統(tǒng)作為新時期的網(wǎng)絡資源管理系統(tǒng)，可以通過計算機來構(gòu)建相對完整的網(wǎng)絡信息模型，通過現(xiàn)實的通信網(wǎng)絡信息管理來實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的維護。當前這一系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應用，電力部分的網(wǎng)絡管理水平也得到了有效保障。具體來看，可以避免欠費風險，實現(xiàn)遠程化自動抄表，更好地推進負荷電量的分析與預測。

1工作流的技術特征

從工作流的技術特征來看，其標準化的組織結(jié)構(gòu)能夠完全或部分執(zhí)行經(jīng)營過程，按照一系列的過程規(guī)則，在不同的執(zhí)行者之間進行傳遞和執(zhí)行，有著其特殊的工作流參考模型。在模型當中，最重要的部分顯然是工作流引擎，它負責對工作流實例進行創(chuàng)建與管理，必要時實現(xiàn)與外部應用程序之間的交互，以便于為工作流運行提供支撐環(huán)境。從功能性角度來分析，它可以對過程定義進行解釋，并控制活動間的轉(zhuǎn)換，用戶可以直接通過操作界面來獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制管理與監(jiān)督的功能。實際上，其管控原理是按照預先設計好的工作流邏輯來為軟件提供支撐環(huán)境，按照工作流邏輯的要求來驅(qū)動軟件有序運行［1］。而電網(wǎng)用戶信息采集工作作為電力企業(yè)的主要營銷業(yè)務類型，也需要快速滿足市場需求。

2用電信息采集系統(tǒng)的核心技術

2．1信息采集

用電信息采集過程中，電能表作為主要的計量裝置，可以負責一個或多個數(shù)據(jù)信息的處理，進行不同級別的管控，同時能夠向舒展系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。一般來說，對于用電數(shù)據(jù)采集的最前端是通過用戶終端電能表，通過內(nèi)部的簡單乘法器完成電能的測量，獲取電流信息、電壓信息、功率因數(shù)等。

2．2信息傳輸

信息傳輸技術中，傳統(tǒng)的技術為無線通信技術，主要適用于用戶相對集中的區(qū)域。隨著技術的發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術開始投入使用，可以在自動抄表系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。但實際上空間障礙與外部信號對于無線局域網(wǎng)的影響程度較大，還無法完全取代有線網(wǎng)絡而存在［2］。

2．3數(shù)據(jù)存儲利用

按照國際標準委員會組織的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信數(shù)據(jù)交換標準，將其作為數(shù)據(jù)的采集與存儲的主要參考依據(jù)，既保證了系統(tǒng)面向?qū)ο箝_放平臺與對象之間的可操作性。另一方面，從20世紀80年代起，電力系統(tǒng)的信息化得到了快速發(fā)展，當前國內(nèi)所使用的協(xié)議也有多個版本，如果設備協(xié)議存在差異，那么也需要調(diào)整相關的通用標準。

3系統(tǒng)設計方案

3．1系統(tǒng)總體架構(gòu)要求

系統(tǒng)要求方面，通過通訊方式來實現(xiàn)現(xiàn)場終端與系統(tǒng)主站之間的數(shù)據(jù)采集工作，可以具備多個方面的系統(tǒng)功能，支持對于不同用戶的信息采集，可以顯著提升營銷管理工作的應用水平［3］。構(gòu)建智能電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)邏輯架構(gòu)方面，采取一體化設計原則，按照行業(yè)標準與國際標準的要求，綜合考慮不同層次的安全需求，實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)訪問模式。用電信息采集系統(tǒng)內(nèi)部包含多個子系統(tǒng)，包括前臺管理、前置采集、任務安排與數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)，不同的子系統(tǒng)以組件化的方式實現(xiàn)，通過公共應用服務方式來實現(xiàn)系統(tǒng)的服務功能［4］。從物理架構(gòu)來看，用電信息采集系統(tǒng)融合了計算機軟件技術、現(xiàn)代數(shù)字通訊技術等，通過不同的通訊網(wǎng)絡來實現(xiàn)遠方現(xiàn)場的終端測量，并可以做好電能質(zhì)量監(jiān)測與線損分析，一旦出現(xiàn)用電異常，則可以對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行有效管控。整體目標方面，為了實現(xiàn)電力購買、電力供應與電力銷售等不同方面的分析和處理，構(gòu)建高效的電能數(shù)據(jù)信息平臺，擴展電能信息數(shù)據(jù)［5］。

3．2系統(tǒng)功能規(guī)劃

系統(tǒng)功能規(guī)劃如圖1所示，分為以下多個方面。（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集可以自動獲取多種類型的電力用戶數(shù)據(jù)信息，包括用電事件、電網(wǎng)質(zhì)量、電能值等，為了保障電能質(zhì)量，需要盡量保持數(shù)據(jù)采集的準確性，這也是電費結(jié)算的主要參考依據(jù)；（2）計量裝置監(jiān)測。這一部分的功能在于實現(xiàn)對裝置遠程信息的規(guī)劃，包括對故障信息與竊電信息的掌握，有助于及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)的產(chǎn)生［6］；（3）供電質(zhì)量監(jiān)測。對電能質(zhì)量進行定量考核，以多維度的參數(shù)作為判斷依據(jù)，包括電壓合格率、供電情況、諧波指數(shù)等；（4）統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析的目的在于對用戶的負荷用電信息進行整合分析；（5）負荷控制與負荷分析預測。負荷控制的作用在于對用戶的負荷情況進行監(jiān)測，以便于為供電系統(tǒng)需求側(cè)管理提供精確的負荷數(shù)據(jù)信息，根據(jù)信息的差異來得到用戶的負荷曲線，了解分時電量、最小負荷、最大負荷等關鍵性的數(shù)據(jù)指標，也能以此為基礎進行更好的用電需求預測［7］。（6）有序用電管理。有序用電管理根據(jù)當前電力市場的供需關系來制定有序的用電方案。

3．3遠程通信技術方案

技術方案方面，應用面向服務的體系結(jié)構(gòu)可以利用并行計算與多線程技術應用，發(fā)揮數(shù)據(jù)處理優(yōu)化技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化，在通訊方式與組網(wǎng)方式上變得更加靈活。以遠程通信為例，現(xiàn)階段的遠程通信可以分為公網(wǎng)信道與專網(wǎng)信道。公網(wǎng)信道即通過通信商建設的公共通信信道資源，專網(wǎng)通信信道則與其相反［8］?？紤]到電力系統(tǒng)本身對于通信的要求，可以進行光纖專網(wǎng)信道建設工作，即采用基于無源光網(wǎng)絡的光纖專網(wǎng)，以光纖作為介質(zhì)，配合當前用戶用電信息采集系統(tǒng)的技術要求，建設覆蓋整個電網(wǎng)的配電線路。在一定程度上看，可以為其提供相對穩(wěn)定的接入容量與傳輸速率，也讓用電采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量得到有效提高。對于已經(jīng)存在的光纖網(wǎng)絡，在技術上有著明確要求。首先是光纖敷設需要留有備用纖芯，其次備用纖芯需要滿足數(shù)據(jù)通信的要求，并建立遠程信道采集數(shù)據(jù)，與其它數(shù)據(jù)之間實施物理隔離方案［9］。

3．4本地通信設計

本地通信建設以電力線載波的模式來降低技術難度，以便于進行更有效的維護。從通信方式來看，窄帶載波通信方式的成本消耗較低，應用廣泛，而寬帶載波通信方式具有良好的通信速率與信道資源，具體情況需要結(jié)合實際需求展開分析和選擇［10］。圖2通信模式規(guī)劃（1）窄帶載波通信。該技術方案下以電力線作為傳輸介質(zhì)，不需要單獨布線，建成后的運維成本相對較低，能被保障數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)囊蟆Ｒ话闱闆r下該用電系統(tǒng)設計方案適用于多種外部環(huán)境之下，例如人群集中的用戶居住環(huán)境當中，但該方案會受到多種外界因素影響，包括噪音、系統(tǒng)負載、線路長度等，在用電信息的收集過程中可能會影響到結(jié)果的準確性。窄帶載波通信方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)也以載波集中器與內(nèi)置載波模塊配合的方式，結(jié)合采集終端展開相應工作［11］。（2）寬帶載波通信。相比于窄帶，寬帶載波通信的最大優(yōu)勢在于抄收電表數(shù)據(jù)的實時性與準確性。尤其是對于某些工業(yè)用戶來說，可以最大化保障通信容量，對不同類型的用戶展開監(jiān)控和管理工作。其正交頻分復用技術具有抗干擾能力，可以實現(xiàn)雙向的通信控制，通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的整體方案以寬帶集中器與寬帶采集器為主［12］。

3．5終端設計

按照《用電信息采集系統(tǒng)功能規(guī)范》與《用電信息采集系統(tǒng)集中抄表終端技術規(guī)范》的要求，需要在終端設計上進行優(yōu)化。采集終端方面，其主要功能設置實現(xiàn)對用戶電能信息的收集，包括對智能電表數(shù)據(jù)的監(jiān)測與用戶負荷特性的研究。按照用戶類型的不同，可以進行多種模式的功能配置［13］。而低壓集中器則可以負責收集終端電能表的數(shù)據(jù)信息，在存儲后進行后續(xù)處理。與集中器類似，采集器也可以進行數(shù)據(jù)交換，按照功能不同劃分為標準型與增強型。前者主要負責收集電能表與集中器之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，后者則重點在于存儲電能表數(shù)據(jù)。

4系統(tǒng)功能實現(xiàn)

4．1數(shù)據(jù)功能

自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以按照采集任務事先設定好的要求來自動地采集時間、對象與內(nèi)容。如果不能成功采集，會通過監(jiān)控人員進行人工操作，保障數(shù)據(jù)完整性。此外，還可以根據(jù)實際需求隨時地安排人工測試數(shù)據(jù)，例如當出現(xiàn)緊急事件時就可以調(diào)集與事件相關時間內(nèi)的關鍵數(shù)據(jù)展開分析，并將重要事件上報主站，發(fā)送任務設置要求，支持數(shù)據(jù)的采集和處理［14］。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存數(shù)技術，可以將原始數(shù)據(jù)與應用數(shù)據(jù)分別管理，通過對電費、電量、參數(shù)配置的管控來下達命令，實現(xiàn)遠程控制功能［15］。

4．2應用功能

應用功能可以從三個方面展開，即自動抄表、預付費管理和用電有序化管理。自動抄表按照采集任務的需求來獲取用戶電能表中的數(shù)據(jù)，然后計算電費中的相關信息。預付費管理包括電能表和終端的協(xié)調(diào)工作，進行不同的形式處理。用電有序化管理按照用電方案與安全要求進行負荷控制，對用電情況進行統(tǒng)計和分析，了解負荷的變化趨勢等，結(jié)合電量、三相平衡度、異常用電信息等實現(xiàn)監(jiān)測［6］。

5總結(jié)

本研究從系統(tǒng)建設、系統(tǒng)運行管理、系統(tǒng)功能運用等多維度進行了分析調(diào)研，結(jié)合當前用電信息系統(tǒng)的技術要求，提出了采集系統(tǒng)的總體設計模式與方案選擇，分析了系統(tǒng)功能實現(xiàn)的可行性。具體來看，針對系統(tǒng)設計實施工作中的技術環(huán)節(jié)進行了研究，從建設模式入手，配合營銷業(yè)務系統(tǒng)的要求進行了功能分析。在未來的工作當中，該應該明確系統(tǒng)不同方面的實際操作功能與應用功能，優(yōu)化部分功能模塊界面的具體操作方案，切實提升系統(tǒng)的應用效果。在解決當前技術問題的同時，制定正確的電力通信發(fā)展戰(zhàn)略，朝著智能化、一體化的方向發(fā)展，提供優(yōu)質(zhì)的電力服務。

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作者：林鈺杰 吳麗賢 單位：廣東電網(wǎng)有限責任公司