電力電能計(jì)量與采集網(wǎng)格化融合體系研究與應(yīng)用

魏新宇

【摘 ?要】電能計(jì)量遠(yuǎn)程采集技術(shù)可以有效的提高電能采集功能，遠(yuǎn)程采集計(jì)量數(shù)據(jù)，不僅可以有效地控制電能計(jì)量裝置故障，而且還可以起到降損節(jié)能的功效。電能的計(jì)量和管理一直是電網(wǎng)公司的重要工作部分。針對(duì)電能計(jì)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)狀，從產(chǎn)生的背景及，電能表、采集器和通信信道等方面進(jìn)行分析研究，采取措施以提高電能計(jì)量遠(yuǎn)程采集成功率。

【關(guān)鍵詞】電力電能計(jì)量;采集網(wǎng)格化;融合體系研究;應(yīng)用

引言

電能為我國(guó)各項(xiàng)生產(chǎn)生活提供了有力的支持，提高了人民基本生活水平。電能的合理利用需要電能計(jì)量給予準(zhǔn)確支持，實(shí)際上不同工作的生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)都必須對(duì)其電能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。電能計(jì)量準(zhǔn)確性能夠幫助相關(guān)部門(mén)有效的估算電能，進(jìn)而避免電能不合理利用造成大量電能浪費(fèi)。此外，還要加強(qiáng)電力電能計(jì)量與采集網(wǎng)格化融合體系研究與應(yīng)用，強(qiáng)化對(duì)電能的管理，確保供電的科學(xué)性和穩(wěn)定性。

1電能計(jì)量

電能計(jì)量的概念在電力投入使用之初就已經(jīng)被提出，其主要用于監(jiān)控電力的實(shí)際使用情況。為實(shí)現(xiàn)科學(xué)的電力監(jiān)控，人們使用不同的電表進(jìn)行的工作：

1.1手動(dòng)計(jì)量

手動(dòng)計(jì)量是最初使用的一種電能測(cè)量方式，其主要通過(guò)在用戶端設(shè)置統(tǒng)計(jì)電表，在需要收集數(shù)據(jù)時(shí)，由用電信息采集人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)，依次抄錄數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的計(jì)算是通過(guò)抄錄數(shù)據(jù)減去上月數(shù)據(jù)，得到該月使用實(shí)際電量。這種手動(dòng)測(cè)量方式在早期電力推廣中得到廣泛應(yīng)用，但是該方法需要大量人力和時(shí)間投入，人工成本耗費(fèi)較大，且工作效率不高，容易出現(xiàn)工作人員計(jì)數(shù)錯(cuò)誤的情況。

1.2IC卡計(jì)量

IC卡計(jì)量是當(dāng)下廣泛應(yīng)用的電能計(jì)量方式，用戶“一戶一卡”，通過(guò)預(yù)交電費(fèi)購(gòu)買(mǎi)電量后根據(jù)電能使用分別扣費(fèi)。該方式相比于手動(dòng)計(jì)量節(jié)省人工抄錄數(shù)據(jù)費(fèi)用，電能翻遍計(jì)算，工作效率高。

1.3自動(dòng)抄表計(jì)量

自動(dòng)抄表計(jì)量是互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)產(chǎn)物，其采用智能計(jì)量?jī)x器測(cè)量，連接互聯(lián)網(wǎng)后將數(shù)據(jù)直接傳遞給電力部門(mén)，用戶網(wǎng)上繳費(fèi)即可用電。但是這種技術(shù)存在一定不足，需要不斷完善。

2電能計(jì)量采集系統(tǒng)分析

電能計(jì)量采集系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的計(jì)算方法而言，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。由于其具有全面的功能以及強(qiáng)大的自動(dòng)化管理能力，使得其相較于傳統(tǒng)計(jì)算方式不但可以有效的提升計(jì)算的效率，同時(shí)也可以更好的降低計(jì)算誤差。在這樣的情況下，許多工作人員在開(kāi)展計(jì)算的過(guò)程中，由于過(guò)分重視了電能計(jì)量采集系統(tǒng)的功能性，使得其出現(xiàn)誤差時(shí)沒(méi)有受到足夠的重視。無(wú)論是設(shè)計(jì)人員還是工作人員，對(duì)于電能計(jì)量采集系統(tǒng)的誤差重視度都處于相對(duì)不足的狀態(tài)，有許多設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，更多地將重心放在了提升系統(tǒng)的功能性上，對(duì)于穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)不足。在這樣的情況下，許多電能計(jì)量采集系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)揮出非常優(yōu)秀的穩(wěn)定性。因此，設(shè)計(jì)人員和工作人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際工作情況對(duì)電能采集系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，從而更好地保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3電力電能計(jì)量與采集網(wǎng)格化融合體系研究與應(yīng)用

3.1總體設(shè)計(jì)

電力電能計(jì)量與采集網(wǎng)格化融合體系的總體架構(gòu)用圖1描述。主控單元、以太網(wǎng)傳輸、電能計(jì)量以及電能計(jì)量信息采集構(gòu)成了該體系的主要部分。（1）主控單元：MC68332MCU是該體系的主控單元，電能計(jì)量、電能信息采集、電能數(shù)據(jù)顯示以及同芯片CS8900A間的數(shù)據(jù)交換都依靠MC68332MCU實(shí)現(xiàn)。（2）以太網(wǎng)傳輸設(shè)計(jì)[6]：采用符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的10M以太網(wǎng)控制器CS8900A，由CIRRUSLOGIC公司生產(chǎn)研發(fā)，其內(nèi)部包含RAM。該控制器以小型變壓器作為連接即可與全部以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。具有兼容性強(qiáng)、運(yùn)行簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。其中電能計(jì)量部分采用計(jì)及精確化功率因數(shù)的電能計(jì)量方法，電能采集部分采用基于RFID的電能采集方法，以此構(gòu)建電能計(jì)量與采集網(wǎng)格化融合體系，下面對(duì)兩種方法進(jìn)行介紹。

3.2基于IEC102規(guī)約的采集程序的設(shè)計(jì)

3.2.1通信規(guī)約

通常情況下，在電能計(jì)量采集系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒淌牵弘姳頂?shù)據(jù)—采集終端—主站的傳輸路徑，因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)于通信規(guī)約的依賴性是非常強(qiáng)的。目前我國(guó)電力行業(yè)的工作人員在實(shí)際工作的過(guò)程中，采用的大多是IEC102規(guī)約來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于即便停電的情況下，依然可以持續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，很大程度上提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在這樣的情況下，給予自動(dòng)化原則，進(jìn)行二階段的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，實(shí)際上就是開(kāi)發(fā)一個(gè)融合了IEC102的軟件采集系統(tǒng)，從而更好地保障整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提升系統(tǒng)的實(shí)用性。

3.2.2基于IEC102規(guī)約的采集程序開(kāi)發(fā)

在二階段改進(jìn)的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)主站的程序以及采集終端的具體情況進(jìn)行充分的調(diào)查和了解，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)二者之間有效數(shù)據(jù)的通信，減少由于專(zhuān)業(yè)能力缺失而產(chǎn)生的各種問(wèn)題。例如，在實(shí)際進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，可以使用諸如VC++&MFC等程序來(lái)編寫(xiě)采集系統(tǒng)的方式，從而更好地利用多線程技術(shù)，對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的判定，最終提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能性，讓電能計(jì)量采集系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮更大的作用。

4提升電能計(jì)量采集運(yùn)維工作效率的措施

4.1采取有效的計(jì)量故障預(yù)防措施

由于電能計(jì)量采集故障發(fā)生時(shí)不具有可預(yù)見(jiàn)性，這就導(dǎo)致電能采集及電能計(jì)量工作會(huì)存在一定的偏差，為了能夠有效的降低電能計(jì)量故障發(fā)生的頻率，在實(shí)際電能計(jì)量工作中，需要對(duì)電能表和二次負(fù)荷的狀況進(jìn)行嚴(yán)格檢查，定期對(duì)電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行檢查。同時(shí)還要針對(duì)電能計(jì)量二次回路，建立健全防故障管理制度，避免設(shè)備出現(xiàn)隨意停止及改用的情況，強(qiáng)化對(duì)電能計(jì)量倍率的重審，一旦互感器發(fā)生改變后，需要對(duì)倍率狀況進(jìn)行重新計(jì)算和檢查。在進(jìn)行封閉電能計(jì)量過(guò)程中，需要積極采取有效的措施保護(hù)電能設(shè)備運(yùn)行的安全性，以此來(lái)保證電能計(jì)量設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量的智能化和集約化

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，各種新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝在電力企業(yè)計(jì)量工作中進(jìn)行應(yīng)用，電力企業(yè)集中抄表管理系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的提高了電能計(jì)量采集工作的智能化和集約化水平，降低了人工成本，對(duì)電能計(jì)量和采集工作的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)工作，有效的提升了電力企業(yè)服務(wù)的質(zhì)量。在當(dāng)前電力企業(yè)智能化和集約化發(fā)展的過(guò)程中，還要進(jìn)一步提升電能數(shù)據(jù)采集的水平，為電力企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)奠定良好的基礎(chǔ)。

4.3改進(jìn)用戶使用電網(wǎng)的安全性和方便性

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在強(qiáng)化對(duì)電力供應(yīng)質(zhì)量的嚴(yán)格監(jiān)管的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)供電設(shè)施的科學(xué)化設(shè)計(jì)，盡量避免用戶與電表直接接觸，電力企業(yè)充分的運(yùn)用電力信息采集系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建用戶信息查詢中心、短信中心和網(wǎng)絡(luò)中心等，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)電能計(jì)量數(shù)據(jù)的快捷查詢及在網(wǎng)上進(jìn)行資費(fèi)，為用戶提供更為安全和便捷的電能計(jì)量服務(wù)。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所構(gòu)建體系計(jì)量準(zhǔn)確率均值高達(dá)99.4%，電能計(jì)量信息采集的平均用時(shí)約為3.6s。該體系的構(gòu)建為社會(huì)生活、工業(yè)生產(chǎn)中電能的節(jié)約提供有效手段。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司秦皇島供電公司）