現(xiàn)代電網(wǎng)采集系統(tǒng)數(shù)字化建設(shè)研究

陳煒

摘 要：電力系統(tǒng)在不斷的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)字化建設(shè)都在加強(qiáng)，電網(wǎng)中用戶采集系統(tǒng)的數(shù)字化建設(shè)成果的解決了電網(wǎng)中存在的一些問題，本文章從電網(wǎng)用戶采集系統(tǒng)的主站建設(shè)這方面研究電網(wǎng)的數(shù)字化采集系統(tǒng)。同時(shí)在系統(tǒng)的應(yīng)用方面進(jìn)行了簡要的說明，供讀者參考。

關(guān)鍵詞：職能電網(wǎng)；數(shù)字化采集系統(tǒng)；用電信息；建設(shè)

用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)字化建設(shè)已經(jīng)普及了很多地區(qū)，這種采集系統(tǒng)的數(shù)字化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)用戶的全面采集，全面覆蓋，為供電企業(yè)的經(jīng)營管理等方面提供了數(shù)字化的依據(jù)，電網(wǎng)的采集系統(tǒng)是對(duì)用戶的用電量進(jìn)行分析，對(duì)用戶的用電情況進(jìn)行檢測，這種系統(tǒng)的應(yīng)用降低了供電公司的服務(wù)成本，滿足了不同用戶的要求。

1 電網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)數(shù)字化建設(shè)

關(guān)于電網(wǎng)的用電信息數(shù)字化采集系統(tǒng)是依照國家電網(wǎng)公司要求進(jìn)行編制的，采用這種采集系統(tǒng)能夠提高用電計(jì)量工作，實(shí)現(xiàn)抄表自動(dòng)化，節(jié)省了大量的人力資源，同時(shí)實(shí)施這項(xiàng)服務(wù)以后用戶的覆蓋面增大了很多，用戶需要的信息量也很全面，達(dá)到了供電企業(yè)和用戶之間的互相溝通，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯分析，主要有主站層、通信層、設(shè)備層這三個(gè)部分組成。

2 采集系統(tǒng)的功能分析

關(guān)于主站層是電網(wǎng)用戶采集系統(tǒng)數(shù)字化建設(shè)管理的重要控制中心，系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候管理著整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的性能，另外整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)與其他系統(tǒng)信息集成交換。

關(guān)于采集系統(tǒng)的通信層，是連接主站層和設(shè)備層的中間部分，支持不容層之間的通信 ，目前采用的通信方式主要有GPRS和CDMA通信，光纖通信以及230兆赫茲的無線通信和PSTA通信，系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候?yàn)榱吮ＷC被連接的兩個(gè)層的安全性，通訊方式都采用了防火墻以及保密認(rèn)證的機(jī)制，避免其他人員的侵入。

關(guān)于設(shè)備層，主要功能是采集信息，涉及采集的設(shè)備有集中器、電表以及電能信息采集和監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)行狀況的采集，所有設(shè)備都分布在很多供電公司供，設(shè)備層采集的信息通過無線或者RS485傳輸?shù)郊衅髦校儆屑衅鱾鬟f到主站層。

用電信息采集系統(tǒng)建成以后，采用了數(shù)字化的傳輸方式，對(duì)用戶的用電數(shù)據(jù)、用電量等很多方面進(jìn)行監(jiān)測分析，幫助用戶合理規(guī)劃用電量，實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)和用戶的雙向溝通。隨著數(shù)字化的不斷加強(qiáng)，通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，采集系統(tǒng)數(shù)字化建設(shè)將會(huì)成為電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)方向。

3 用電用戶信息數(shù)字化采集的特點(diǎn)

首先，采用這種數(shù)字化采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)抄表，降低了人力資源成本，為電力企業(yè)節(jié)省了大量支出。其次，這種系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)線路進(jìn)行了線損分析，防止了竊電行為的發(fā)生。數(shù)字化采集系統(tǒng)具有用電量的監(jiān)測功能，遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行抄表的時(shí)候都是按照日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，對(duì)每天用戶的用電量進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)用戶用電量出現(xiàn)異常情況，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，相關(guān)人員核查沒有異常之后才能恢復(fù)正常，是防止竊電行為發(fā)生的強(qiáng)有力手段。最后，采用這種數(shù)字化的系統(tǒng)支持階梯電價(jià)、遠(yuǎn)程停復(fù)電、系統(tǒng)自動(dòng)抄核收等功能，智能電表本身具有支持預(yù)付費(fèi)的功能，這樣可以降低收費(fèi)的壓力，對(duì)節(jié)能減排也起到一種帶動(dòng)的作用。

4 數(shù)字化采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力用戶用電量采集主要分為低壓電力用戶的用電量采集和公用配變的電量采集兩部分。通常以小無線、485電纜、載波等主要方式進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)施，其中載波方式運(yùn)用率最為廣泛。

目前載波通訊采用的物理層通信技術(shù)主要是擴(kuò)頻和OFDM兩種，擴(kuò)頻通信技術(shù)和OFDM技術(shù)是近幾年得到快速發(fā)展的數(shù)字通信技術(shù)，兩者都具有抗干擾能力強(qiáng)，通信速率高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于以低壓電力線為傳輸媒介的場合是較好的通信手段。然而由于它們的調(diào)制原理不同，在實(shí)際應(yīng)用中又存在差異。傳輸任何信息都需要一定的帶寬。為了充分利用頻率資源，通常都是盡量壓縮傳輸帶寬，即使在普通的調(diào)頻通信上，人們最大也只把信號(hào)帶寬放寬到信息帶寬的十幾倍左右，這些都采用了窄帶帶寬。擴(kuò)頻通信屬于寬帶通信技術(shù)，通常的擴(kuò)頻信號(hào)帶寬與信息帶寬之比將高達(dá)幾百甚至幾千倍。

載波技術(shù)的核心是路由，其算法主要實(shí)現(xiàn)電力線載波之上的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，即尋找最優(yōu)路徑實(shí)現(xiàn)集中器與各個(gè)電表之間的通信。其又分為初始化子系統(tǒng)和路由優(yōu)化子系統(tǒng)。在初始化子系統(tǒng)中，通過遍歷每個(gè)節(jié)點(diǎn)初步建立起集中器與各電表通信的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即基于中繼通信的路由結(jié)構(gòu)。路由優(yōu)化子系統(tǒng)是在初始化完成之后運(yùn)行。首先從各節(jié)點(diǎn)中召測鄰居節(jié)點(diǎn)信息，根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)信息為每個(gè)節(jié)點(diǎn)整理出多個(gè)父節(jié)點(diǎn)信息和若干條中繼路徑。對(duì)已有的路由設(shè)置權(quán)值，并不斷更新該權(quán)值，在運(yùn)行一段時(shí)間后，可以得到基于路由結(jié)構(gòu)的一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的加權(quán)圖。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)最優(yōu)路徑的查找算法，由集中器發(fā)送數(shù)據(jù)請求，同時(shí)根據(jù)抄讀的結(jié)果優(yōu)化中繼路由。

5 數(shù)字化采集系統(tǒng)的應(yīng)用

這種系統(tǒng)的應(yīng)用提供客戶負(fù)荷使用信息，對(duì)客戶的用電情況有指導(dǎo)作用，用戶在的網(wǎng)站上了解自己的用電情況，以便調(diào)節(jié)自己的用電計(jì)劃。同時(shí)，也能夠?yàn)楣╇娖髽I(yè)提供用電信息資料，實(shí)現(xiàn)供電方案的合理優(yōu)化。采集系統(tǒng)連接了用戶和供電企業(yè)，使他們能夠進(jìn)行信息交換。隨著電力系統(tǒng)改革的不斷加強(qiáng)，電網(wǎng)輸出工作的每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了細(xì)致化分析，與市場連接在一起，實(shí)現(xiàn)了電價(jià)的市場化過度，方便了供電企業(yè)的同時(shí)，也方便了用戶。

6 數(shù)字化用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢

關(guān)于采集終端的發(fā)展，數(shù)字化用電信息采集系統(tǒng)的采集終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，主要過程是，采集電表的數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅?，采集終端在執(zhí)行命令的時(shí)候主要有兩種形式：一種是集中器直接對(duì)電表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，發(fā)到總站；另一種是先對(duì)電表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送給集中器。目前，電能表、采集器、集中器之間相互通信的方式主要采用功率的無線通信的方式，隨著雙向交互的實(shí)現(xiàn)，數(shù)字化的信息采集系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性又進(jìn)一步加強(qiáng)，能夠達(dá)到可預(yù)測性的水平。

在雙向通信架構(gòu)這方面，主要有四種通信方式，由于各個(gè)方面的要求和相關(guān)因素的限制，數(shù)字化的信息采集系統(tǒng)都采用GPRS/CDMA和230兆赫茲的無線通信模式，兩種方式在造價(jià)方面以及控制方式等都比較好，但是在實(shí)際的工作中系統(tǒng)的安全性很差，科技不斷發(fā)展，這種技術(shù)將逐步被光纖技術(shù)代替，會(huì)達(dá)到更高層次的要求。

數(shù)字化系統(tǒng)中的智能電表，就目前智能電表具有的功能而言，還具有很大的發(fā)展空間，能夠在實(shí)現(xiàn)所有功能的基礎(chǔ)上成為一臺(tái)計(jì)量的中心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)用戶和供電企業(yè)信息的逐步交換。

7 結(jié)束語

電力系統(tǒng)中的用戶信息采集系統(tǒng)的數(shù)字化建設(shè)，降低了供電器也的人力資源的支出，滿足和客戶的不同需要，提高了供電的可靠性，電力企業(yè)本身也需要向資源節(jié)約型的企業(yè)發(fā)展，采用這種數(shù)字化的采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)供電方案的優(yōu)化配置，以及幫助用戶合理規(guī)劃用電量等很多方面，實(shí)現(xiàn)了電能的節(jié)約，所以采用這種系統(tǒng)，對(duì)供電企業(yè)的發(fā)展具有很重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭彩英，鮑雅萍，李成鐵等.基于無線SCADA的電網(wǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006，27（z1）：156-158

[2] 張衛(wèi)華.用電信息采集系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用探討[J].城市建設(shè) ，2013，（23）.

[3] 禹志輝.智能電網(wǎng)下的用電信息采集系統(tǒng)[J].黑龍江科技信息 ，2013，（21）：51-51.

[4] 康麗雁，張冶，蔡穎凱等.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2013，34（7）：50-52.

[5] 朱強(qiáng)，李麗君.智能電網(wǎng)風(fēng)電場信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用[C].//2011年中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集.2011：1-