电力用户用电信息采集系统及其应用

1、电力用户用电信息采集系统及其应用第28卷第4期2011年8月供用电45电力用户用电信息采集系统及其应用陈盛,吕敏.(1.上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;2.上海市电力公司市北供电公司,上海200072;3.上海市电力公司客户服务中心,上海200002)摘要:用电信息采集系统的建设,是实现智能电网的高级计量架构的基础平台和核心支撑.介绍了国家电网公司用电信息采集系统的建设背景,定义,物理架构,主要功能和采集终端,重点讨论了上海地区的电力用户用电信息采集系统的现状,低压集中抄表系统建设方案,以及电力用户用电信息采集系统的应用前景.关键词:智能电网;用电信息采集系统;采集终端;智能电

2、表中国分类号itm764文献标识码:b文章编号:10066357(2011)0400455powerusageinformationacquisitionsystemanditsapplicationchensheng一.lumin(1.schoolofmechtronicalengineeringandautomation,shanghaiuniversity,shanghai200072,shanghaichina;2.shibeipowersupplycompany,smepc,shanghai200072,shanghaichina;3.custmerservicecenter,sme

3、pc,shanghai200002,shanghaichina)abstract:theconstructionofpowerusageinformationacquisitionsystem(puias)isabasicfoundationandcoresupporttocarryoutadvancedmeteringarchitectureofsmartgrid.theconstructionbackground,definition,physicalarchitecture,majorfunctionsandacquisitionterminalsofstategridpuiasarep

4、resented,focusingondiscussingthecurrentsituationofpuiasinshanghai,constructionschemeoflowvoltagecentralizedmeterreadingsystem,andapplicationprospectofpuias.keywords:smartgrid;powerusageinformationacquisitionsystem;acquisitionterminal;smartmeter电力系统的发电,输电和配电环节已基本实现网络化和信息化管理,可通过安全监控和数据采集(scada)系统,能源管理

5、系统(ems),配电网管理系统(dms)等实现在线实时监测,远程操控等自动化功能,而用电环节未能达到自动化和信息化管理.当前电力公司营销部门的用电管理手段过于落后,用户用电多年来一直采用先用电,后抄表,再付费的传统作业方式1.2009年5月,国家电网公司提出坚强智能电网的概念,其定义是:以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展的坚强电网为基础,利用先进的通信,信息和控制技术,构建以信息化,自动化,数字化,互动化为特征的统一的坚强智能化电网1.从广义来看,智能电网的关键技术支持系统主要由高级计量架构(ami),高级配电运行系统(ado),高级输电运行系统(ato)和高级资产管理系统(aam)24

6、部分组成.ami是实现电网与用户之间电力流,信息流实时灵活互动的智能用电服务体系.电力用户用电信息采集系统的建设,是构建未来ami的基础平台和核心支撑,也是适应用户阶梯电价的全面实行,保证社会安全可靠用电的技术手段.1国家电网公司电力用户用电信息采集系统概况1.1建设用电信息采集系统的背景用电信息采集系统的建设将改变国家电网公司长期以来无法实时,完整,准确掌控电力用户用电信息的局面,满足公司系统各层面,各专业对于用户用电信息的迫切需求,推动公司现代化管理水平质的飞跃.在全国范围内建立用电信息采集系统可以建设大营销体系,提升营销整体管理水平.为了构建智能用电服务体系,实现营销管理的现代化运行和营

7、销业务的智能化应用,必须46陈盛,等:电力用户用电信息采集系统及其应用全面推进甩电信息采集系统建设.电力用户用电信息采集系统建设的总体目标是全覆盖,全采集,全预付费.1.2用电信息采集系统定义3用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集,处理和实时监控的系统,实现用电信息的自动采集,计量异常监测,电能质量监测,用电分析和管理,相关信息发布,分布式能源监控,智能用电设备的信息交互等功能.1.3用电信息采集系统物理架构用电信息采集系统由主站,通信信道,采集终端,采集点监控设备组成,其物理结构见图1-4,共分3层.1)第一层为主站层,是整个系统的管理中心,是一个包括硬件和软件的计算机网络系统,负

8、责全系统的数据采集,数据传输,数据管理和数据应用以及系统运行和系统安全,并管理于其他系统的数据交换.2)第二层为数据采集层,负责对各采集点信息的采集和监控,包括各种应用场所的电能信息采集终端.远程或本地通信信道完成系统各层之间的数据传输,远程信道有230m无线专网,通用分组无线服务技术/码分多址(gprs/cdma),光纤,拨号等多种方式;本地信道有电力线窄带/宽带载波,rs一485总线,短距离无线,有线电视网络等多种方式.3)第三层为采集点监控设备,是电能信息采集源和监控对象,如电能表和相关测量设备,用户配电开关,无功补偿装置及其他现场设备等.;第一层;第二层i;第三层i主站层i堡堡堡,/)

9、数据采集层i采集点监控设备图1用电信息采集系统3层物理结构1.4用电信息采集系统主要功能用电信息采集系统的主要功能包括数据采集,数据管理,控制,综合应用,运行维护管理,系统接口等.1)数据采集功能可实现采集实时和当前数据,历史日数据,历史月数据和事件记录.2)数据管理功能可实现对数据合理性检查,数据计算和分析,数据存储管理.3)控制功能可实现功率定值控制,电量定值控制,费率定值控制,远程控制.4)综合应用功能可实现自动抄表管理,费控管理,有序用电管理,用电情况统计分析,异常用电分析,电能质量数据统计,线损和变压器损耗分析,增值服务.5)运行维护管理功能可实现系统对时,权限和密码管理,终端管理,

10、档案管理,通信和路由管理,运行状况管理,维护及故障记录,报表管理.6)系统接口功能可实现采集系统与其他业务应用系统连接,实现数据共享.1.5采集终端的功能和分类用电信息采集终端是对各信息采集点用电信息采集的设备(简称采集终端),可以实现电能表数据的采集,数据管理,数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备.用电信息采集终端按采集对象和应用场所分为专用变压器采集终端,集中抄表终端(包括集中器,采集器),分布式电源监控终端等类型i3.1)专用变压器采集终端是对专用变压器用户用电信息进行采集的设备,可以实现电能表数据的采集,电能计量设备工况和供电电能质量监测,以及客户用电负荷和电能量的监控,并对采集数

11、据进行管理和双向传输.用于用电容量5okv?a及以上专用变压器用户以及公用配电变压器上的用于内部考核计量点的用电信息采集.2)集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备,包括集中器,采集器.集中器是指收集各采集器或电能表的数据,并进行处理储存,同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备;采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息,并可与集中器交换数据的设备.用于低压商业,小动力,办公,居民等用户用电信息采集.3)分布式电源监控终端是对接人公用电网的用户侧分布式电源进行监测与控制的设备,可以实现对双向电能计量设备的信息采集,电能质量监测,并可接受主站命令对分布式电源接入公陈盛,等:电力用户用电

12、信息采集系统及其应用47用电网进行控制,用于接人公用电网的用户侧分布式电源.2上海电力用户用电信息采集系统现状上海电力用户用电信息采集系统由用电负荷管理系统,电能量采集及运行管理系统(简称tmrs)和低压集中抄表系统3部分组成.用电负荷管理系统使用负荷管理终端(专变终端),采集对象是容量630kv?a及以上的工业大用户和容量800kv?a及以上的商业大用户;tmrs使用专用变压器采集终端,采集对象是容量5okv?a及以上,用电负荷管理系统采集对象以外的大量用户;低压采集系统使用集中抄表终端采集对象是容量50kv?a以下的低压商业,小动力,办公,居民等用户.从2o世纪90年代开始,上海市电力公司

13、开始了用电信息采集系统的试点建设,包括1996年开始的用电负荷管理系统建设,1999年开始的低压集中抄表系统建设,2007年开始的tmrs建设.截止目前,针对专用变压器采集终端用户(占总用户数的1),用电负荷管理系统和tmrs的专用变压器采集终端安装覆盖率已基本达到9o以上.然而,针对集中抄表终端用户(占总用户数的99%),由于涉及广大中,小量用户和居民用户,量多面广情况复杂,低压集中抄表系统建设进度非常缓慢,从而导致整体用电环节电量信息化的缺失和不完整,严重滞后于电力营销管理工作信息化的整体推进和建设,且不得不延续手工抄表等落后的用电管理方式.2010年7月,上海市政府与国家电网公司在沪正式

14、签署了智能电网建设战略合作协议.2010年8月起,上海市电力公司按照国家电网公司的统一部署,开始为低压用户更换智能电表,并且有序推进低压集中抄表系统建设.按计划上海市电力公司将于2o14年基本完成覆盖全市100的低压采集系统建设.3上海低压集中抄表系统建设方案3.1采集模式与通信方式设置1)上海低压集中抄表系统的采集模式:以每个公用配电变压器台区作为采集系统的基本组成单元,每个配电变压器安装一台集中器,一台集中器所接采集器数量不大于32只,每台采集器所接电能表数量不大于32只.先由采集器即时或按照预先设定的时间采集周围相连居民电能表(还包括单相和三相非居民用户电能表)的计量数据或信息,然后集中

15、器收集和汇总各采集器的信息,最后由集中器将相关配电台区所辖的用户用电信息上传至系统主站实现用电数据的自动抄收,并在将来接受主站的管理指令,在系统主站的监管下可以通过电能表实现预付费管理功能.2)本地通信方式:使用集中器+采集器+rs-485接口电能表方式.用户安装带有rs一485通信接口的电能表,采集器使用rs一485双绞线与电能表通信,采集器和集中器之间通过低压电力线载波/rs-485总线方式/短距离无线方式进行通信.3)远程通信方式:考虑到系统实用化及集中器数据上传的可靠性,主推采用光纤通道,目前尚不具备光纤通道的暂时采用gprs等无线公网信道过渡.3.2采集系统主站软件重新设计目前,正在

16、对上海用户用电信息采集系统主站软件重新进行标准化设计,新主站软件将全面整合用电负荷管理系统,tmrs,低压集中抄表系统,关口计量系统,线损精细化系统,配电变压器监测系统等业务应用于一体,可满足国家电网公司全覆盖,全采集,全费控要求,实现采集系统主站的采集,监视,控制,分析,查询的功能要求.3.3全面安装智能电表智能电表由测量单元,数据处理单元,通信单元等组成,具有电能量计量,数据处理,实时监测,自动控制,信息交互等功能于一体.从2010年8月开始,上海市电力公司开始为低压用户更换智能电表.4上海电力用户用电信息采集系统的应用前景用电信息采集系统的应用,能为传统营销模式面临的降损难题,用户电费纠

17、纷,大面积停电抢修时间长,营销内部质量监控等亟需解决的难题,提出了一条非常有效的解决途径,能够为sg186营销业务应用系统提供及时,准确,完整的数据支48陈盛,等:电力用户用电信息采集系统及其应用撑,有效提高营销业务处理自动化程度和信息化水平,有利于营销管理整体水平跨越式发展.4.1解决降损难题线损分为管理线损和技术线损,管理线损占了大部分,而管理线损又与营销管理的各个环节有着紧密联系,因此降损工作应首先从营销管理人手.涉及降损的营销环节主要有抄表账务,计量故障消缺和反窃电环节.1)目前,作为用电管理最重要也是最基础的电量数据,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响,比如现场门

18、闭或抄表当天用户不用电,电子式电能表无显示等情况.以上海市电力公司市北供电公司为例,180余万电能表的电量数据由数百名抄表工负责每月上门抄收,人均需承担3000多块电能表,由于劳动强度大,效率低,难免有抄表不按时,估抄,漏抄,错抄等问题.由于用电信息采集系统可以实时自动抄收电能表数据,极少受外部原因干扰影响,因此抄表效率和正确率能同时得到保证,电费出帐正确率提高,为实际电费的回收提供了重要保障.2)当前的计量装置故障消缺工作周期长,效率低,由于每月仅一次上门抄表,由抄表工发现的计量装置故障的时间上存在延迟性,同时由人工判断计量故障存在的很多不确定性,导致效率低下,这些都会引起应收电量流失而会增

19、加线损量.用电信息采集系统可以实现在线监视和实时分析电能表等计量装置的健康水平和运行状态,可以在第一时间发现计量装置异常状况,通过主站管理软件可以分析诊断故障类型,并可迅速通知营销相关部门去现场消除缺陷.计量装置处理速度加快,提高了消缺工作的效率,有力地减少了因计量故障原因而导致的线损电量.3)目前,对反窃电缺乏科学有效方法和精确检查.线损分析是用电信息采集系统综合应用功能之一,基于供需双方电量的同步抄收,为线损分析正确性奠定了数据基础,线损分析正确率提高就可以准确筛选出线损量大的台区,从而进行重点检查.采集系统能进行异常用电分析,支持在线监测窃电行为,对用户进行窃电警告甚至跳闸.用电信息采集

20、系统的应用可以支持营销部门对窃电行为迅速反应和进行重点打击,通过数据记录功能提供窃电证据,这给窃电用户造成了一动就发现,伸手必被抓的强大心理震慑,可有效地维护正常的用电秩序和环境,降低窃电引起的线损.4.2缓解用户电费纠纷人工抄表的一个弊病就是抄表按时率不能保证.用电信息采集系统的应用可以避免,例如春节等国定假el因素和人为因素的影响,实现按照每个自然月的电量进行采集,可为用户提供客观完整的当月电量信息.在日常工作中对居民小区批量调表或故障调表时,因部分用户家中无人,造成用户对旧表读数表示疑义等,增大了对电力公司营销部门的客户服务部门的压力,影响了客户满意度.采集系统支持事件记录功能,能确切记

21、录调表时间(精确到分秒),采集系统每15min进行一次电量采集和储存数据.当发生用户未确认旧表读数并表示申诉时,营销部门可以提供调表前最多15min之内电量读数,调表前每天的历史日电量数据,可以为客服人员向用户解释提供更详尽的数据资料,缓解用户对电力企业的质疑,争取用户理解和信任.4.3解决大面积停电抢修时间长的问题目前的模式下当居民小区停电时,由于居民一般只会各报自家停电而且报修时间有先后,使电力公司95598服务热线无法判断,会先派负责居民表的抢修人员去现场处理,待判断是小区范围的大面积停电时,再由电力公司调度指派工程车去现场寻找故障点进行抢修,由于判断时间长而延误了抢修时间.特别在迎峰度

22、夏期间,居民小区停电会导致矛盾尖锐,如何判断准确,缩短抢修时间,提高公司抢修资源利用率,显得尤为突出.用电信息采集系统的应用能够实时判断用户电能表运行或失电状态,当接到居民报修时,95598客户服务热线先通过采集系统可以迅速判断该用户所在的居民小区有无大面积停电情况,提供了一种能快速进行故障定位和判断故障范围的手段,大幅度缩短抢修时间,提高用户满意度.4.4营销内部质量监控.营销部门的外派工作较多,又涉及千家万户,由于缺乏对过程进行监控的手段,难以对全部工作量进行全面考核检查,这不利于营销服务的标准化,规范化建设.用电信息采集系统能够提供实时和历史的电能表电量数据,可监控营销人员陈盛,等:电力

23、用户用电信息采集系统及其应用49去现场工作的真实性和及时性,对用电人员的外派工作都可以做到可控,能控,在控.用电信息采集系统支持在线诊断功能,对装表质量可以进行检测,也有利于工作质量考核.5结语1)本文基于国家电网公司坚强智能电网的发展计划,对用电信息采集系统建设进行了深入分析,结合上海地区用电信息采集系统建设现状,探讨并展望了用电信息采集系统的未来应用.2)建设用电信息采集系统能够有效提高营销业务处理自动化程度,提高营销管理整体水平,从而提高客户满意度,帮助电力行业向服务型模式转型.用电信息采集系统对深化电网发展方式与公司发展方式的两个转变,对推动智能电网建设均有着重要意义.参考文献eli刘

24、洋.关于智能电表现状和前景的分析ed1.香港:香港理工大学,2010.e23张钦,王锡凡,付敏,等.需求响应视角下的智能电网j.电力系统自动化,2009,33(17):4955.-31国家电网公司.q/gdw373-2009电力用户用电信息采集系统功能规范es3.北京:中国电力出版社,2009.-41傅士冀,夏水斌,李帆.湖北电力用户用电信息采集系统建设的思考j.湖北电力,2008,32(增刊):37.收稿日期:2011年6月陈盛(1979一),在职研究生,主要从事电力营销部门的工作吕敏(1981一),主要从事电费帐务部门的工作(上接第44页)则线路开断,环入时老变电站侧保护设备将能够得到利用,技术经济比较合理.为便于标准化设计的推广和工程建设的