何国聪
河池罗城供电局 546400
摘要：智能电网作为新一代的电力系统，因其可靠、高效而受到广泛关注［1。据统计，目前我国智能电网已接入4.9亿只智能电能表，覆盖率高达90％以上。智能预付费电表具有便捷、可远程控制，可网上缴费等优点，是未来智能化电表范畴重要智能化终端，对打造智能电网具有重要意义。然而，与智能预付费电表配套使用的费控开关在功能上还存在着明显不足，即欠费可自动断电，但缴费后合闸还需人工完成，极大地增大了供电企业的工作量和人工成本。虽然在智能预付费电表中内置微型继电器可基本解决缴费后费控开关自动合闸的问题，但由于内置微型继电器触点间距较小，在分合闸过程中易出现爬电、闪络等现象，长时间运行后会造成继电器触点氧化、接触不良等问题，降低了供电的可靠性。
关键词：智能电表及集抄系统;电力营销;线损管理
引言
随着科技的不断发展，电网营销部门的采集运维方式近几十年来发生着巨大的改变。传统机械式电表依靠的是电能流动过程中产生的电磁力推动测量机构中可运动部分产生相应比例的机械动作来反映流经电能表的功率。机械式电能表主要是应用于20世纪，其结构相对简单，能够实现基本的电压、电流、功率、频率与相位等功能。机械式电能表的缺点是显而易见的，简单的结构导致其计量精度不高，一旦长时间缺乏维护会导致计量装置误差增大。同时机械式电能表功能单一，不具备相序测量、反窃电、最大需量计量等功能，通信功能的缺失使其不能将实时采集的电能数据传输回运维单位，不得不依靠传统的人力手工去抄送电表数据，使电网公司营销部门的数据采集运维工作繁复且低效。随着电子信息技术的变革和生产制造工艺的提高，新一代智能电表引入到电网的数据采集运维工作中。智能电表除了机械式电表既有的电能计量基础功能外，还能实现双向多种费率的计费、用户侧的继电控制、多种数据传输模式的双向通信、数据实时召测、反窃电等功能。智能电表的功能主要分为两部分：计量功能与通信功能。现有智能电表的计量均是采用专有的计量芯片，具有强大的运算处理能力与稳定性，智能电表的计量芯片已经发展为一个成熟的产业体系，可靠性很高，一般不会出现故障。相较于计量功能，通信功能主要分为远距离通信与近距离通信，这也是智能电表数据采集失败最主要的原因。远距离通信主要是依赖电信部门建立的无线公网和用于负控数据采集的无线专网，由于远距离通信是主站与集中器之间的数据传输，因此远距离通信的数据量相较于近距离通信要小很多，总体来说运维量不大。台区的近距离通信由于一个台区一般会挂有几十甚至上百个终端，海量终端之间的数据传输导致故障时有发生，影响台区的运维管理。现有主流电能表的近距离通信主要是通过RS-485线与终端连接，终端通过移动公网或者无线专网与后台主站实现数据传输。
1智能电表电量存储方案设计
1）脉冲由中断检测，并在中断中判断正反相方向及所在费率。2）每秒钟检测总电量及各费率电量的脉冲个数是否计数满0.01kWh，若大于等于0.01kWh则进入电量的累加，存储机制精度为每个脉冲。3）考虑计费的一致性问题，采用总电量由各费率电量计算得出的两种模式：一种模式是脉冲尾数同前面的整数和小数电量一起累计后保存；另外一种模式是脉冲尾数单独累计保存。在脉冲尾数单独累计时各方向总电量与分费率代数和最大相差0.03kWh。4）电量分为整数部分、小数部分以及脉冲尾数部分保存；其中整数部分和小数部分每更新一次数据则进行保存，而脉冲尾数则只在下电时保存。
2智能电表及集抄系统在电力营销线损管理
2.1台区线损率合理区间计算模型
基于感知层推送的电力数据和档案数据，以日为统计周期，以供电单位为基础单元，对台区基础数据质量进行校核，依据基础数据异常、基础数据缺失和数据完整率等指标数据，自动辨识出数据异常、数据缺失和数据正常的台区总数及占比，以保证台区线损率合理区间计算模型指标数据的准确和台区特征指标数据的完整。在台区基础数据质量全面分析的基础上，计算各台区上网电量百分比、末端电量百分比、功率因数、末端压降、三相不平衡度、负荷特性、负载率、供电半径和网架结构等特征因子。再采用聚类算法和台区基本定性特征分类规则，完成基于特征因子的台区分类。然后在台区分类结果的基础上，利用BP神经网络对每类台区进行训练，进而获得每个台区的线损率合理值。最后，根据各台区历史日线损率数据剔除异常偏离值后，对线损率分布情况进行统计分析，获得所有台区的线损率标准差作为该类台区的线损率波动范围，并据此对台区线损率合理值进行调节，获得各台区线损率合理区间。
2.2台区线损指标闭环管控模式
管理人员在物联网技术的基础上，根据台区线损率考核结果，按线损工单生成规则产生线损异常工单，并派发给现场人员处理。管理人员可监控线损工单处理情况，跟进线损异常处理过程和结果。最终实现线损异常发现、分析、处理、归档的全流程闭环管控。首先，对台区基础数据质量进行全面分析；再根据每日台区线损率计算结果，结合台区线损率合理区间计算模型和台区线损率合格判断模型对台区线损率进行考核评价，并依据台区持续异动天数、影响用户数等因素生成以台区为维度的异常预警及线损治理工单；然后将工单推送到“台区线损管理”微应用，由工作人员持手持终端到现场进行处理，并通过应用程序将处理过程与结果上传；最后，跟踪线损异常治理结果，若台区线损恢复正常则进行工单归档，若台区线损异常仍存在则继续推送至工作人员进行再次处理，直到消除台区线损异常。台区线损指标闭环管控模式可以有效提高电力异常工单的解决效率，提升电网管控力度，进而降低台区线损，减少电力资源、自然资源的浪费，提升资源的利用率。工作人员使用手持终端直接进行消缺，可以有效减少因数据查询不便、工作流程衔接不紧密产生的工作量，提升工作效率。
2.3台区智能监测系统相位识别技术
LoRa是一种超长距离、低功耗的数据传输技术，与其他通信方式相比，LoRa无线通信利用先进的扩频技术和编码方案，具有良好的抗干扰性。基于LoRa远程调制解调器的SX1276收发器可用于超长距离扩频通信，抗干扰性强，可最大限度降低电流消耗，接收电流小于14mA，睡眠电流小于2μA。接收灵敏度可达-148dBm，工作频段在401～510MHz范围内，发射功率最大可达19dBm，有效通信距离可达5km。SX1276解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗等问题，是满足超长距离扩频通信和高可靠性要求的最佳选择。LoRa与MCU之间利用SPI通信，DIO通过软件配置可作为MCU发送与接收的中断监控引脚。正是因为有这样的硬件工作机制，当发送中断和接收中断发生时，MCU可精确捕捉接收帧的接收完成时刻及发送帧的发送完成时刻。当MCU定时器时钟节拍设定为100μs时，可以保证相位识别精确度为0.1ms。
结语
总之，传统线损治理中，往往是从检查总表计量入手，沿线路开展用电检查，同时需要对表计逐个进行实测检查，耗费大量的人力和时间，检查收效缓慢。与传统更多依靠现场检查方式开展线损治理相比，应用用电大数据分析开展线损异常治理具有耗时耗力少、工作效率高、精准定位准等特点，极大地助力用电检查人员开展针对性的用电检查。
参考文献
[1]曹旺斌，尹成群，谢志远，梁晓林，李雪彩.多输入多输出宽带电力线载波通信信道模型研究[J].中国电机工程学报，2017，37(4)：1136-1141.
[2]戚佳金，徐殿国，周岩，刘晓胜.低压电力线通信网络特性模型与组网算法[J].中国电机工程学报，2009，29(16)：56-62.