智能電網(wǎng)的高級計量架構(gòu)電力用戶用電信息采集系統(tǒng)及其應(yīng)用

智能電網(wǎng)的高級計量架構(gòu)電力用戶用電信息采集系統(tǒng)及其應(yīng)用

通過電網(wǎng)系統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)（ess）和電源管理系統(tǒng)（失真儀），可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制的功能，但能源傳輸之間不能實(shí)現(xiàn)自動化和計算機(jī)化。當(dāng)前電力公司營銷部門的用電管理手段過于落后,用戶用電多年來一直采用先用電、后抄表、再付費(fèi)的傳統(tǒng)作業(yè)方式。2009年5月,國家電網(wǎng)公司提出“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念,其定義是:以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ),利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù),構(gòu)建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。從廣義來看,智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)支持系統(tǒng)主要由高級計量架構(gòu)(AMI)、高級配電運(yùn)行系統(tǒng)(ADO)、高級輸電運(yùn)行系統(tǒng)(ATO)和高級資產(chǎn)管理系統(tǒng)(AAM)4部分組成。AMI是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間電力流、信息流實(shí)時靈活互動的智能用電服務(wù)體系。電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè),是構(gòu)建未來AMI的基礎(chǔ)平臺和核心支撐,也是適應(yīng)用戶階梯電價的全面實(shí)行,保證社會安全可靠用電的技術(shù)手段。1國家供電公司能源用戶的能源信息采集系統(tǒng)總結(jié)1.1提高企業(yè)的管理水平用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)將改變國家電網(wǎng)公司長期以來無法實(shí)時、完整、準(zhǔn)確掌控電力用戶用電信息的局面,滿足公司系統(tǒng)各層面、各專業(yè)對于用戶用電信息的迫切需求,推動公司現(xiàn)代化管理水平質(zhì)的飛躍。在全國范圍內(nèi)建立用電信息采集系統(tǒng)可以建設(shè)“大營銷”體系,提升營銷整體管理水平。為了構(gòu)建智能用電服務(wù)體系,實(shí)現(xiàn)營銷管理的現(xiàn)代化運(yùn)行和營銷業(yè)務(wù)的智能化應(yīng)用,必須全面推進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)。電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)是“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費(fèi)”。1.2用電監(jiān)測系統(tǒng)用電信息采集系統(tǒng)是對電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時監(jiān)控的系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。1.3數(shù)據(jù)傳輸裝置生產(chǎn)各層間傳輸時用電信息采集系統(tǒng)由主站、通信信道、采集終端、采集點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備組成,其物理結(jié)構(gòu)見圖1,共分3層。1)第一層為主站層,是整個系統(tǒng)的管理中心,是一個包括硬件和軟件的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)應(yīng)用以及系統(tǒng)運(yùn)行和系統(tǒng)安全,并管理于其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。2)第二層為數(shù)據(jù)采集層,負(fù)責(zé)對各采集點(diǎn)信息的采集和監(jiān)控,包括各種應(yīng)用場所的電能信息采集終端。遠(yuǎn)程或本地通信信道完成系統(tǒng)各層之間的數(shù)據(jù)傳輸,遠(yuǎn)程信道有230M無線專網(wǎng)、通用分組無線服務(wù)技術(shù)/碼分多址(GPRS/CD-MA)、光纖、撥號等多種方式;本地信道有電力線窄帶/寬帶載波、RS-485總線、短距離無線、有線電視網(wǎng)絡(luò)等多種方式。3)第三層為采集點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備,是電能信息采集源和監(jiān)控對象,如電能表和相關(guān)測量設(shè)備、用戶配電開關(guān)、無功補(bǔ)償裝置及其他現(xiàn)場設(shè)備等。1.4控制系統(tǒng)功能用電信息采集系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、控制、綜合應(yīng)用、運(yùn)行維護(hù)管理、系統(tǒng)接口等。1)數(shù)據(jù)采集功能可實(shí)現(xiàn)采集實(shí)時和當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史日數(shù)據(jù)、歷史月數(shù)據(jù)和事件記錄。2)數(shù)據(jù)管理功能可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)合理性檢查、數(shù)據(jù)計算和分析、數(shù)據(jù)存儲管理。3)控制功能可實(shí)現(xiàn)功率定值控制、電量定值控制、費(fèi)率定值控制、遠(yuǎn)程控制。4)綜合應(yīng)用功能可實(shí)現(xiàn)自動抄表管理、費(fèi)控管理、有序用電管理、用電情況統(tǒng)計分析、異常用電分析、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計、線損和變壓器損耗分析、增值服務(wù)。5)運(yùn)行維護(hù)管理功能可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對時、權(quán)限和密碼管理、終端管理、檔案管理、通信和路由管理、運(yùn)行狀況管理、維護(hù)及故障記錄、報表管理。6)系統(tǒng)接口功能可實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。1.5基于用電信息采集系統(tǒng)的方式用電信息采集終端是對各信息采集點(diǎn)用電信息采集的設(shè)備(簡稱采集終端),可以實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行控制命令的設(shè)備。用電信息采集終端按采集對象和應(yīng)用場所分為專用變壓器采集終端、集中抄表終端(包括集中器、采集器)、分布式電源監(jiān)控終端等類型。1)專用變壓器采集終端是對專用變壓器用戶用電信息進(jìn)行采集的設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、電能計量設(shè)備工況和供電電能質(zhì)量監(jiān)測,以及客戶用電負(fù)荷和電能量的監(jiān)控,并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和雙向傳輸。用于用電容量50kV·A及以上專用變壓器用戶以及公用配電變壓器上的用于內(nèi)部考核計量點(diǎn)的用電信息采集。2)集中抄表終端是對低壓用戶用電信息進(jìn)行采集的設(shè)備,包括集中器、采集器。集中器是指收集各采集器或電能表的數(shù)據(jù),并進(jìn)行處理儲存,同時能和主站或手持設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備;采集器是用于采集多個或單個電能表的電能信息,并可與集中器交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。用于低壓商業(yè)、小動力、辦公、居民等用戶用電信息采集。3)分布式電源監(jiān)控終端是對接入公用電網(wǎng)的用戶側(cè)分布式電源進(jìn)行監(jiān)測與控制的設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)對雙向電能計量設(shè)備的信息采集、電能質(zhì)量監(jiān)測,并可接受主站命令對分布式電源接入公用電網(wǎng)進(jìn)行控制,用于接入公用電網(wǎng)的用戶側(cè)分布式電源。2低壓集中抄表系統(tǒng)發(fā)展歷程上海電力用戶用電信息采集系統(tǒng)由用電負(fù)荷管理系統(tǒng),電能量采集及運(yùn)行管理系統(tǒng)(簡稱TMRS)和低壓集中抄表系統(tǒng)3部分組成。用電負(fù)荷管理系統(tǒng)使用負(fù)荷管理終端(專變終端),采集對象是容量630kV·A及以上的工業(yè)大用戶和容量800kV·A及以上的商業(yè)大用戶;TMRS使用專用變壓器采集終端,采集對象是容量50kV·A及以上,用電負(fù)荷管理系統(tǒng)采集對象以外的大量用戶;低壓采集系統(tǒng)使用集中抄表終端采集對象是容量50kV·A以下的低壓商業(yè)、小動力、辦公、居民等用戶。從20世紀(jì)90年代開始,上海市電力公司開始了用電信息采集系統(tǒng)的試點(diǎn)建設(shè),包括1996年開始的用電負(fù)荷管理系統(tǒng)建設(shè),1999年開始的低壓集中抄表系統(tǒng)建設(shè),2007年開始的TMRS建設(shè)。截止目前,針對專用變壓器采集終端用戶(占總用戶數(shù)的1%),用電負(fù)荷管理系統(tǒng)和TMRS的專用變壓器采集終端安裝覆蓋率已基本達(dá)到90%以上。然而,針對集中抄表終端用戶(占總用戶數(shù)的99%),由于涉及廣大中、小量用戶和居民用戶,量多面廣情況復(fù)雜,低壓集中抄表系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度非常緩慢,從而導(dǎo)致整體用電環(huán)節(jié)電量信息化的缺失和不完整,嚴(yán)重滯后于電力營銷管理工作信息化的整體推進(jìn)和建設(shè),且不得不延續(xù)手工抄表等落后的用電管理方式。2010年7月,上海市政府與國家電網(wǎng)公司在滬正式簽署了《智能電網(wǎng)建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議》。2010年8月起,上海市電力公司按照國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)一部署,開始為低壓用戶更換智能電表,并且有序推進(jìn)低壓集中抄表系統(tǒng)建設(shè)。按計劃上海市電力公司將于2014年基本完成覆蓋全市100%的低壓采集系統(tǒng)建設(shè)。3上海低效集中抄錄系統(tǒng)建設(shè)方案3.1第一,網(wǎng)格化管理1)上海低壓集中抄表系統(tǒng)的采集模式:以每個公用配電變壓器臺區(qū)作為采集系統(tǒng)的基本組成單元,每個配電變壓器安裝一臺集中器,一臺集中器所接采集器數(shù)量不大于32只,每臺采集器所接電能表數(shù)量不大于32只。先由采集器即時或按照預(yù)先設(shè)定的時間采集周圍相連居民電能表(還包括單相和三相非居民用戶電能表)的計量數(shù)據(jù)或信息,然后集中器收集和匯總各采集器的信息,最后由集中器將相關(guān)配電臺區(qū)所轄的用戶用電信息上傳至系統(tǒng)主站實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的自動抄收,并在將來接受主站的管理指令,在系統(tǒng)主站的監(jiān)管下可以通過電能表實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)管理功能。2)本地通信方式:使用“集中器+采集器+RS-485接口電能表”方式。用戶安裝帶有RS-485通信接口的電能表,采集器使用RS-485雙絞線與電能表通信,采集器和集中器之間通過低壓電力線載波/RS-485總線方式/短距離無線方式進(jìn)行通信。3)遠(yuǎn)程通信方式:考慮到系統(tǒng)實(shí)用化及集中器數(shù)據(jù)上傳的可靠性,主推采用光纖通道,目前尚不具備光纖通道的暫時采用GPRS等無線公網(wǎng)信道過渡。3.2全面整合用電負(fù)荷管理系統(tǒng)目前,正在對上海用戶用電信息采集系統(tǒng)主站軟件重新進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計,新主站軟件將全面整合用電負(fù)荷管理系統(tǒng)、TMRS、低壓集中抄表系統(tǒng)、關(guān)口計量系統(tǒng)、線損精細(xì)化系統(tǒng)、配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用于一體,可滿足國家電網(wǎng)公司“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”要求,實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)主站的“采集、監(jiān)視、控制、分析、查詢”的功能要求。3.3電能量實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)智能電表由測量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等組成,具有電能量計量、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時監(jiān)測、自動控制、信息交互等功能于一體。從2010年8月開始,上海市電力公司開始為低壓用戶更換智能電表。4解決好sg193營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)面臨的難題的途徑用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用,能為傳統(tǒng)營銷模式面臨的降損難題、用戶電費(fèi)糾紛、大面積停電搶修時間長、營銷內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控等亟需解決的難題,提出了一條非常有效的解決途徑,能夠?yàn)镾G186營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供及時、準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)支撐,有效提高營銷業(yè)務(wù)處理自動化程度和信息化水平,有利于營銷管理整體水平跨越式發(fā)展。4.1用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用具有保障線損分為管理線損和技術(shù)線損,管理線損占了大部分,而管理線損又與營銷管理的各個環(huán)節(jié)有著緊密聯(lián)系,因此降損工作應(yīng)首先從營銷管理入手。涉及降損的營銷環(huán)節(jié)主要有抄表賬務(wù)、計量故障消缺和反竊電環(huán)節(jié)。1)目前,作為用電管理最重要也是最基礎(chǔ)的電量數(shù)據(jù),仍采用原始落后的人工抄收方法。人工抄表易受外部原因影響,比如現(xiàn)場門閉或抄表當(dāng)天用戶不用電,電子式電能表無顯示等情況。以上海市電力公司市北供電公司為例,180余萬電能表的電量數(shù)據(jù)由數(shù)百名抄表工負(fù)責(zé)每月上門抄收,人均需承擔(dān)3000多塊電能表,由于勞動強(qiáng)度大、效率低,難免有抄表不按時,估抄、漏抄、錯抄等問題。由于用電信息采集系統(tǒng)可以實(shí)時自動抄收電能表數(shù)據(jù),極少受外部原因干擾影響,因此抄表效率和正確率能同時得到保證,電費(fèi)出帳正確率提高,為實(shí)際電費(fèi)的回收提供了重要保障。2)當(dāng)前的計量裝置故障消缺工作周期長、效率低,由于每月僅一次上門抄表,由抄表工發(fā)現(xiàn)的計量裝置故障的時間上存在延遲性,同時由人工判斷計量故障存在的很多不確定性,導(dǎo)致效率低下,這些都會引起應(yīng)收電量流失而會增加線損量。用電信息采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視和實(shí)時分析電能表等計量裝置的健康水平和運(yùn)行狀態(tài),可以在第一時間發(fā)現(xiàn)計量裝置異常狀況,通過主站管理軟件可以分析診斷故障類型,并可迅速通知營銷相關(guān)部門去現(xiàn)場消除缺陷。計量裝置處理速度加快,提高了消缺工作的效率,有力地減少了因計量故障原因而導(dǎo)致的線損電量。3)目前,對反竊電缺乏科學(xué)有效方法和精確檢查。線損分析是用電信息采集系統(tǒng)綜合應(yīng)用功能之一,基于供需雙方電量的同步抄收,為線損分析正確性奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),線損分析正確率提高就可以準(zhǔn)確篩選出線損量大的臺區(qū),從而進(jìn)行重點(diǎn)檢查。采集系統(tǒng)能進(jìn)行異常用電分析,支持在線監(jiān)測竊電行為,對用戶進(jìn)行竊電警告甚至跳閘。用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用可以支持營銷部門對竊電行為迅速反應(yīng)和進(jìn)行重點(diǎn)打擊,通過數(shù)據(jù)記錄功能提供竊電證據(jù),這給竊電用戶造成了“一動就發(fā)現(xiàn),伸手必被抓”的強(qiáng)大心理震懾,可有效地維護(hù)正常的用電秩序和環(huán)境,降低竊電引起的線損。4.2事件記錄系統(tǒng)人工抄表的一個弊病就是抄表按時率不能保證。用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用可以避免,例如春節(jié)等國定假日因素和人為因素的影響,實(shí)現(xiàn)按照每個自然月的電量進(jìn)行采集,可為用戶提供客觀完整的當(dāng)月電量信息。在日常工作中對居民小區(qū)批量調(diào)表或故障調(diào)表時,因部分用戶家中無人,造成用戶對舊表讀數(shù)表示疑義等,增大了對電力公司營銷部門的客戶服務(wù)部門的壓力,影響了客戶滿意度。采集系統(tǒng)支持事件記錄功能,能確切記錄調(diào)表時間(精確到分秒),采集系統(tǒng)每15min進(jìn)行一次電量采集和儲存數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生用戶未確認(rèn)舊表讀數(shù)并表示申訴時,營銷部門可以提供調(diào)表前最多15min之內(nèi)電量讀數(shù)、調(diào)表前每天的歷史日電量數(shù)據(jù),可以為客服人員向用戶解釋提供更詳盡的數(shù)據(jù)資料,緩解用戶對電力企業(yè)的質(zhì)疑,爭取用戶理解和信任。4.3第三,居民停機(jī)時,把小區(qū)電目前的模式下當(dāng)居民小區(qū)停電時,由于居民一般只會各報自家停電而且報修時間有先后,使電力公司95598服務(wù)熱線無法判斷,會先派負(fù)責(zé)居民表的搶修人員去現(xiàn)場處理,待判斷是小區(qū)范圍的大面積停電時,再由電力公司調(diào)度指派工程車去現(xiàn)場尋找故障點(diǎn)進(jìn)行搶修,由于判斷時間長而延誤了搶修時間。特別在迎峰度夏期間,居民小區(qū)停電會導(dǎo)致矛盾尖銳,如何判斷準(zhǔn)確、縮短搶修時間、提高公司搶修資源利用率,顯得尤為突出。用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崟r判斷用戶電能表運(yùn)行或失電狀態(tài),當(dāng)接到居民報修時,95598客戶服務(wù)熱線先通過采集系統(tǒng)可以迅速判斷該用戶所在的居民小區(qū)有無大面積停電情況,提供了一種能快速進(jìn)行故障定位和判斷故障范圍的手段,大幅度縮短搶修時間,提高用戶滿意度。4.4用電信息采集系統(tǒng)能監(jiān)控營銷人員去現(xiàn)場工作營銷部門的外派工作較多,又涉及千家萬戶,由于缺乏對過程進(jìn)行監(jiān)控的手段,難以對全部工作量進(jìn)行全面考核檢查,這不利于營銷服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)。用電信息采集系統(tǒng)能夠提供實(shí)時和歷史的電能表電量數(shù)據(jù),可監(jiān)控營銷人員去現(xiàn)場工作的真