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用电信息采集系统在配电网台区精益化管理中的深化应用

发表时间：2020/3/13 来源：《福光技术》2019年32期作者：姚宇

[导读] 随着用电信息采集系统的全覆盖与实用化，在用电信息采集系统架构上，如何深化应用功能以提升配电网台区的精益化管理，成为智能配电网发展中的一个关键问题。

国网大同供电公司
        摘要：随着用电信息采集系统的全覆盖与实用化，在用电信息采集系统架构上，如何深化应用功能以提升配电网台区的精益化管理，成为智能配电网发展中的一个关键问题。国网上海浦东供电公司从用电信息采集系统、设备促进主动抢修、台区基础信息自识别更正、台区线损管理等方面的应用入手，对用电信息采集系统进行了深化应用功能研究和推广实践，为用电信息采集系统在智能配电网建设的精益化管理提供了参考。
        关键词：用电信息采集；智能电表；智能配电网；低压台区管理


        配电台区管理与智能电表远程采集现状
        用电信息采集系统使用现状
        2017 年浦东地区智能电表全覆盖 2320011 个低压计量点（主要通过集中器采集数据），在用电信息采集系统（用采系统）进行日监控的集中器有 28247 台，26177 个台区关口 GPRS 表。低压台区 83.04% 的用户采集设备通过上行电信运营商 2.5G 专网、下行 PLC 电力线窄带半载波方式连接采集主站。配电台区关口总表和用户电能表的采集成功率都在 99.2%以上。
        存在问题与挑战
        ①台区抢修欠缺主动预判
        低压用户数据集中器就自身停、上电状态具备主动上报功能，但并不与其下属表计停、上电状态进行核对。供电侧台区关口总表为自带无线公网通信模块的智能电表，虽能够实时上报停、复电状态信息，但每天的电量、电流、电压数据用采主站抄收不具备准实时上传功能，采集频度过低，提供数据项仅限于电流、电压、电能示数无法有效支持配电台区供电侧实时或准实时监控。
        ② 智能电表部分数据未充分利用
        当前低压智能单相电表除记录当前电度值外，还记录平、谷月冻结电量、电表当前时钟、内板开盖记录、时钟电池状态；用采系统能够对该些数据量采集。对于三相电能表，还能记录更多时段电度、需量信息。由于下行通道 PLC 电力线窄带载波［（100 ～ 450）kHZ 频段］通信速率在50 ～ 100bit/s、上行GPRS/CDMA 无线公网信道（目前为2.5G 信号）理论通信速率为 170kbit/s，信道通信速率较低，用电信息采集主站前置机数量、性能和存储能力方面的限制，低压小容量用户电能表记录的电流、电压曲线数据和额外的计量点信息（如相位信息）等，未采集获取或未被充分利用。
        ③ 厘清户变关系
        供电公司在营配数据、台区地理接线图、单线图等基础台账数据的细节质量校验方面，主要依赖人工比对，特别是对于户变关系不清晰的台区，往往需要派出工作组携专用相位识别仪赴现场实际勘测，工作量大且造成台区运维成本上升，而成效却不明显。现有使用台区电力线载波通信的“集中器—智能电表”关系数据，能与配电变压器信息、表箱 GIS 经纬度座标测绘定位信息结合，作为台区户变关系的有力判据，但却未被有效利用。

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        ④反窃电技术有待强化
        传统排查台区下低压用户窃电往往是通过人力排查为主的方式发现，低压单相窃电用户分散且分布无规律，尽管目前用电信息采集平台依据日采集冻结电量分析能够推送一批满足“间歇性”简单窃电特征的计量点，但由于用户窃电手段日趋多样和隐蔽，单一简单范式的电量分析推断窃电嫌疑的准确度和通用性都较低。
        用电信息采集系统及设备改进
        增添低压户表停电事件
        上报功能用采系统须接入台区总表和低压户表的停上电状态信息，改造采集设备硬件，在集中器通信模块、电能表通信模块及采集器上增加超级电容备用电电路及微功率无线信道，采用低压电力线及（或）微功率无线双通道实现停上电状态信息的即时上报，结合各类业务数据、计划停电信息在供电服务指挥平台系统进行停电故障研判，实现台区至户表供电状态的在线监测，快速定位故障点、判断故障原因、评估故障影响范围，提高抢修效率。
        增添台区户变关系识别功能
        采用电力线载波信道的台区识别技术，改造用电信息采集主站、集中器采集器程序，利用数据采集设备、计量监控设备、本地通信网络（如集中器本地通信模块和电能表本地通信模块等），实现自动识别电力用户（电能表本地通信模块）与电力台区（集中器本地通信模块）的归属关系，辅助对采集主站系统档案的管理，为线损治理、提升营配融合质量，保障停电范围的精确分析助力。
        增添相位识别功能
        对采集设备和用采系统进行软件改造，在现有协议允许范围内进行扩充定义；并对采集设备通信模块进行硬件改造，确保在 PLC 载波通信环境下三相载波信号在三相电力线不同时隙内并行传输，单相电能表载波模块或采集设备通信模块可根据本相过零时隙比对集中器通信模块命令下发时隙，结合三相交流电固有相角差的特性，准确识别单相电能表所接供电线路的相位。
        强化供电侧台区关口的数据监测
        进一步提升配电网关口运行数据（电压、电流、电量值）的采集与上送频率，实现对配电变压器台区重载、过载低电压、高电压和三相不平衡等异常事件、状态的准实时精准监测与评估预警，提升配电变压器运行状态实时在线管控能力。⑤高频采集配电台区下用户电压曲线使用高速载波通信方式和上行电力光纤链路，对配电网台区下低压用户的 15min 电压曲线进行采集，并能设置特定时间间隔采集用户电压、电流数据。
        用电信息采集深化应用功能在配电网台区中的技术实现配电网台区下智能电表计量点停电主动上报技术实现用电信息采集设备需采用双模（电力线载波、无线）通信方式、配备超级电容组件，当电力供应突然中断，采集器由超级电容供电维持短时（1min）通信。采集器检测自身强电状态是否停电，并与下属电能表通信以区分采集器故障、采集器更换状态或电表停电。采集器抄读判断失电表计数超过设定阈值后，将所有下属电表状态信息上报本台区集中器。
        配电网台区、用户计量点关系（户变关系）自动识别技术实现采集设备使用高速载波自动搜表技术、载波过零抄表技术来精准识别本台区表计或辨别跨台区抄表的差异性，实现台区计量点的户变关系自动识别。
        台区用户计量点分相位自动识别技术实现
载波模式下在集中器正常采集电能表数据过程中，采集器上报单相电能表数据至集中器，信息中包含自身所处供电相位，集中器提取并存储电能表信息及相位信息；用采系统主站可以通过对集中器进行 “集中抄表—电表抄读信息”的召测，获取电能表所在相位；相应计量点相位数据可供上层供电服务指挥平台应用调用。
        智能配电变压器采集终端（TTU）作为台区总表的补充与台区总表侧重于电量的计量不同，智能配电变压器采集终端（TTU），通过物联网数据卡能全面将三相电流、电压、谐波、有功功率、无功功率、功率因数、变压器其他状态量信息高频采集后上传至配电自动化三区主站，实现台区变压器状态信息全监测管控。
        结语
        本文介绍了基于当前用电信息采集系统及其现场设备架构，在对其进行系统和设备升级改造的前提下，利用用采系统深化运用功能实现对配电网台区的用户侧触发的主动故障预警与配电网故障研判，提供配电网台区户变关系、计量点相位信息自动辅助识别和用户用能数据综合分析，以提升配电网台区精益化管理能力。
        参考文献
        王鹏，冯光，周宁，等．智能配电网关键技术探讨［J］．电器与能效管理技术，2016（5）：1-7.
        杨宁．浙江电力用电信息采集系统的技术研究与深化应用［D］
        ．保定：华北电力大学，2015．
        王建雄，罗心仪，马瑞，等．基于用电采集等信息的配电网故障研判技术研究［J］．湖南电力，2017，37（2）：113-116.