1、36935-7a 主编电力用户用电信息采集系统第1页第7章电力用户用电信息采集系统7.1系统方案7.2通信信道7.3公变监测系统7.4集中抄表系统电力用户用电信息采集系统第2页7.1系统方案7.1.1对象分类及采集要求7.1.2预付费方式7.1.3系统总体架构7.1.4主站设备配置7.1.5主站布署模式电力用户用电信息采集系统第3页7.1.1对象分类及采集要求1.电能表配置要求2.采集数据类别要求电力用户用电信息采集系统第4页7.1.1对象分类及采集要求电力用户用电信息采集系统第5页7.1.1对象分类及采集要求表7-1采集对象分类电力用户用电信息采集系统第6页7.1.1对象分类及采集要求表7-
2、1采集对象分类电力用户用电信息采集系统第7页7.1.1对象分类及采集要求表7-1采集对象分类电力用户用电信息采集系统第8页7.1.1对象分类及采集要求表7-1采集对象分类电力用户用电信息采集系统第9页1.电能表配置要求电力用户用电信息采集系统第10页1.电能表配置要求表7-2用户电能表配置要求电力用户用电信息采集系统第11页1.电能表配置要求表7-2用户电能表配置要求电力用户用电信息采集系统第12页2.采集数据类别要求电力用户用电信息采集系统第13页2.采集数据类别要求表7-3采集数据类别要求电力用户用电信息采集系统第14页2.采集数据类别要求表7-3采集数据类别要求电力用户用电信息采集系统第
3、15页7.1.2预付费方式1.主站2.终端3.电能表电力用户用电信息采集系统第16页1.主站主站具备两种形式预付费功效。第一个是主站实时采集用户当前用电量或每日采集用户日冻结电量，交给营销计费业务计算用户剩下电费，将当前剩下电费下发给终端或者电能表做信息指示，在剩下电费不足时下发跳闸指令停顿电力供给，在用户续交电费后经过网络通信恢复供电。该方式对通信信道可靠性和带宽要求较高，不太适合载波通信、230MHz等可靠性较低和带宽较窄通信方式下预付费控制。第二种是将用户交费信息发送到现场，经过网络通信传到终端或电能表，或者使用电卡传给电能表，由现场设备直接执行预付费用电控制。电力用户用电信息采集系统第
4、17页2.终端专变采集终端含有预付费管理功效，对应也有两种形式。第一个是执行主站下发指令，显示用户当前剩下电费信息、执行停电跳闸命令。该方式对通信信道可靠性要求较高但对带宽要求不高，不太适合载波通信等可靠性较低通信方式下预付费控制，比较适合用于专变用户预付费控制。第二种是接收主站下发用户交费信息，连续采集用户用电信息，计算当前剩下电费，电费不足时跳闸停电，接到主站续交电费信息后复电。电力用户用电信息采集系统第18页3.电能表1)电能表带读卡和储值功效。2)电能表经过网络获取储值。3)电能表执行网络指令。电力用户用电信息采集系统第19页1)电能表带读卡和储值功效。用户必须经过售电窗口购电，电能表
5、将电卡信息读入并存放，电能表连续计算用电并扣除电费，显示剩下电量/费，余额不足跳闸，续购电后复电。电力用户用电信息采集系统第20页2)电能表经过网络获取储值。经过通信网络将用户交费信息下发到电能表，电能表储值，连续计算用电并扣除电费，显示剩下电量/费，余额不足跳闸，续购电后复电，免去用户到窗口购电，存在电费下发不及时问题。电力用户用电信息采集系统第21页3)电能表执行网络指令。电力用户用电信息采集系统第22页3)电能表执行网络指令。表7-4预付费形式分类电力用户用电信息采集系统第23页7.1.3系统总体架构1.系统逻辑架构2.系统物理架构电力用户用电信息采集系统第24页1.系统逻辑架构图7-1
6、系统逻辑架构电力用户用电信息采集系统第25页2.系统物理架构图7-2系统物理架构电力用户用电信息采集系统第26页7.1.4主站设备配置1.数据影响量评定2.主站规模选择电力用户用电信息采集系统第27页1.数据影响量评定接入主站系统终端数量及其数据量是影响主站设计规模一个主要原因，数据影响量评定结果可作为主站规模选择与设计一个主要依据。用电信息采集系统终端类型有各种，各种类型终端采集不一样电力用户用电信息，所采集数据项、频度不一致，造成综合数据量不一样，对主站数据处理性能要求也不一样，尤其是居民用电信息采集，包括用户数很大，结构更为复杂。为了能够比较客观、合理地评定数据影响量，假定以一个低压居民
7、用户作为数据影响量评定基准，用户数据采集标准为采集实时数据、日数据、月数据和曲线数据。每个低压台区集中器采集数据量以一个低压台变带200个居民用户为准。电力用户用电信息采集系统第28页2.主站规模选择表7-5主站规模分类序号系统类别低压居民用户数/万户工作站并发数/个1小型系统2020以下2中小型系统204050以下3中型系统40100100以下4大中型系统100200200以下5大型系统200500400以下6超大型系统5001000700以下电力用户用电信息采集系统第29页7.1.5主站布署模式1.布署模式2.主站全省集中布署模式3.主站省市两级分布布署模式电力用户用电信息采集系统第30页
8、1.布署模式主站布署模式分为集中布署和分布布署两种模式。电力用户用电信息采集系统第31页2.主站全省集中布署模式(1)系统逻辑架构(2)系统物理架构电力用户用电信息采集系统第32页(1)系统逻辑架构图7-3集中布署模式系统逻辑架构电力用户用电信息采集系统第33页(2)系统物理架构图7-4集中布署模式系统物理架构电力用户用电信息采集系统第34页3.主站省市两级分布布署模式(1)营销业务应用系统地市分布布署(2)营销业务应用系统全省集中布署电力用户用电信息采集系统第35页(1)营销业务应用系统地市分布布署1)系统逻辑架构。2)系统物理架构。电力用户用电信息采集系统第36页1)系统逻辑架构。图7-5
9、营销业务应用系统地市分布布署两级系统逻辑架构电力用户用电信息采集系统第37页2)系统物理架构。图7-6营销业务应用系统地市分布布署两级系统物理架构电力用户用电信息采集系统第38页采集设备是指安装在现场终端及计量设备，主要包含厂站采集终端、专变采集终端、公变采集终端、低压集抄终端以及电能表等。通信信道是指主站与现场终端通信链路，主要包含光纤专网、GPRS/CDMA1X/3G无线公网、230MHz无线专网以及中压载波等。下级主站系统主要由数据服务器、应用服务器、WEB服务器、前置采集服务器、工作站以及相关网络设备组成，经过各类通信信道，实现电能信息自动采集、存放、处理，同时提供各类电能信息管理及应
10、用功效。2)系统物理架构。电力用户用电信息采集系统第39页(2)营销业务应用系统全省集中布署1)系统逻辑架构。2)系统物理架构。电力用户用电信息采集系统第40页1)系统逻辑架构。图7-7营销业务应用系统全省集中布署两级系统逻辑架构电力用户用电信息采集系统第41页2)系统物理架构。图7-8营销业务应用系统集中布署两级系统物理架构电力用户用电信息采集系统第42页采集设备是指安装在现场终端及计量设备，主要包含厂站采集终端、专变采集终端、公变采集终端、低压集抄终端以及电能表等。通信信道是指主站与现场终端通信链路，主要包含GPRS/CDMA1X/3G无线公网、230MHz无线专网、光纤专网以及中压载波等
11、。下级主站系统主要由数据服务器、前置服务器、工作站以及相关网络设备组成，经过各类通信信道，实现电能信息自动采集、存放。2)系统物理架构。电力用户用电信息采集系统第43页7.2通信信道远程通信网络完成主站系统和现场终端之间数据通信功效，现场终端到主站距离通常较远，在一到数百公里范围。适合用于用电信息采集系统远程通信网络主要有光纤专网、GPRS/CDMA1X/3G无线公网、230MHz无线专网、中压载波这4种网络，主站能够同时支持各种通信信道。电力用户用电信息采集系统第44页7.3公变监测系统7.3.1系统结构7.3.2系统功效7.3.3通信组网电力用户用电信息采集系统第45页7.3公变监测系统1
12、)对公用配电变压器运行数据和设备状态进行在线监测，在过电压、过电流、油温超限、三相不平衡越限情况下及时报警，满足设备安全监测要求。2)为公用配电变压器负荷预测、电能质量管理(电压合格率及谐波监测)等业务提供必要基础数据和分析依据。3)配合其它相关系统，如电网关口电能采集系统、负荷管理系统、中小用户电能采集系统、集中抄表系统等，为分电压、分区域、分线路、分台区线路损耗实时统计和分析提供准确可靠数据支持。4)按照无功就地平衡标准，计算投入或切除电容器组数量，实现无功就地赔偿。5)为供电企业进行中低压配电网络规划设计，如业扩报装、系统增容、变压器布点选择等提供依据。电力用户用电信息采集系统第46页7
13、.3.1系统结构1.系统主站2.通信信道3.采集设备电力用户用电信息采集系统第47页7.3.1系统结构图7-9公用配电变压器监测系统结构电力用户用电信息采集系统第48页1.系统主站系统主站主要作用是采集公用配电变压器监测各种运行数据，进行数据综合处理，分析其运行状态，生成各种曲线、报表，实现综合监视和控制。硬件设备主要包含数据服务器、WEB服务器、通信前置机、工作站、磁盘阵列、交换机及防火墙等。各个电力企业因为系统规模、应用需求不一样，其系统硬件配置略有不一样，但应用基本架构是一致。服务器是主站设备之一，不但管理系统运行，而且还保留系统全部用户信息和运行数据。前置机用于规约转换，进行通信管理及
14、终端管理，执行各种自动采集任务。工作站提供人机交互操作界面，用于数据综合分析、处理与查询。系统经过交换机、防火墙等网络设备实现与供电企业其它相关系统(如配电生产管理系统)互连或数据共享。电力用户用电信息采集系统第49页2.通信信道通信信道是连接主站和终端通信介质，实现主站与终端数据传输。主站与终端通信方式能够采取光纤专网、GPRS/CDMA1X/3G无线公网、230MHz无线专网、中压载波等。电力用户用电信息采集系统第50页3.采集设备采集设备包含终端及电能表等。其中终端是系统主要采集设备之一，终端负责采集和监测公用配电变压器运行数据和状态；含有数据存放及处理功效，可完成各种异常事件统计、报警
15、及上送功效；经过通信接口配置实现集中抄表系统数据转发；依据公用配电变压器无功就地平衡需求监测功率因数，控制无功赔偿装置投切，提升功率因数及电压质量。电力用户用电信息采集系统第51页7.3.2系统功效1.数据采集2.状态监测及报警3.无功赔偿4.综合查询5.统计分析电力用户用电信息采集系统第52页1.数据采集数据采集包含采集公用配电变压器三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量、谐波、变压器油或进线接头温度及考评电能表数据等。电力用户用电信息采集系统第53页2.状态监测及报警系统具备电压越限、电流越限、功率因数越限、谐波超标、变压器油温越限、变压器过负荷、三相不平衡等异常
16、状态监测功效。当终端监测到以上事件发生时，系统会及时统计并开启报警，便于及时发觉隐患。电力用户用电信息采集系统第54页3.无功赔偿终端配合无功投切装置实现公用配电变压器无功就地赔偿功效。终端以无功、电压和功率因数综合改变作为电容器组投切主要判据，经算法运算向无功投切装置发出投切命令，控制电容器组投切，实现无功功率就地平衡，改进用户功率因数和电能质量，降低配电网线路损耗。电力用户用电信息采集系统第55页4.综合查询系统含有运行数据综合查询功效，可查询天天三相电压、电流、功率等最大值、最小值及出现时间，还可查询负荷率、电压偏差率、三相不平衡率、停电时间、供电可靠性、电容器投切次数等。系统可按时间段
17、等进行查询，查询结果可生成报表或曲线。电力用户用电信息采集系统第56页5.统计分析1)线路损耗统计分析。2)供电可靠性分析。3)负荷、电量分析与预测。4)电能质量统计分析。5)其它参数统计分析。电力用户用电信息采集系统第57页1)线路损耗统计分析。利用系统采集电能数据，结合其它相关系统采集关口、专用变压器用户、中小用户、低压用户电能数据，能够实现分电压、分区域、分线路、分台区线路损耗统计，并对配电网结构及其运行方式经济性进行分析，进而采取有针对性办法降低损耗。电力用户用电信息采集系统第58页2)供电可靠性分析。发生停电或断相时，系统能自动统计停电或断相起止时间，能统计累计时间及次数并报警，实现
18、停电管理与可靠性分析。在此基础上，还可与配电网GIS等系统结合，实现配电网运行方式管理与调度。电力用户用电信息采集系统第59页3)负荷、电量分析与预测。系统采集公用配电变压器负荷、电量数据，结合其它相关系统采集关口、专用变压器用户、中小用户、低压用户电能数据，能够进行负荷分析、电量分析、负荷率分析、负荷预测等。电力用户用电信息采集系统第60页4)电能质量统计分析。可按照设定允许电压上、下限值，统计电压合格时间、电压超上限时间、电压超下限时间，系统依据终端采集数据实现电压合格率统计分析。电力用户用电信息采集系统第61页5)其它参数统计分析。按设置功率因数分段限值对监测点功率因数进行统计分析，统计
19、统计周期内功率因数越限值发生在各区段累计时间，实现功率因数合格率统计分析。按设置电压、电流谐波限值对监测点电压谐波、电流谐波进行分析，统计分相219次谐波电压含有率及总畸变率日最大值及发生时间，实现谐波数据统计分析。电力用户用电信息采集系统第62页7.3.3通信组网1.远程通信2.当地通信电力用户用电信息采集系统第63页7.3.3通信组网图7-10通信接口配置电力用户用电信息采集系统第64页1.远程通信1)移动公网。2)230MHz电台。3)光纤以太网。电力用户用电信息采集系统第65页1)移动公网。利用GPRSCDMA1X/3G构建数据通信网络，使用技术成熟、价格廉价通信模块嵌入到公用配电变压
20、器监测终端，实现数据传输，无需自己建网和维护，是一个较理想通信方式。当前，用电信息采集系统常采取虚拟专网进行数据传输。电力用户用电信息采集系统第66页2)230MHz电台。它是负荷管理系统中采取一个专网通信方式，优点是实时性和安全性很好，维护费用低；缺点是通信传输受地形影响较大，在丘陵或山区组网较复杂，在城市中易受建筑物阻挡，一次投资较高。电力用户用电信息采集系统第67页3)光纤以太网。按照未来智能配电网发展方向，全部终端及智能设备都要求配置以太网接口，以满足终端就地接入网络、数据随时交互需求。光纤含有传输频带宽、通信容量大、抗电磁干扰能力强等优点。经过建设光纤环网方式接入更多终端是实现灵活组
21、网、提升通信可靠性主要办法。当前正试点采取EPON。电力用户用电信息采集系统第68页2.当地通信当地通信是终端与电能表、交采模块、手持式设备或其它当地智能设备之间数据传输。当地通信有RS-485接口、红外、微功率无线、RS-232接口、USB等通信方式，其中微功率无线是指使用433MHz/470MHz或2.4GHz频率且发射功率较小无线射频通信，也称为小无线。电力用户用电信息采集系统第69页7.4集中抄表系统7.4.1技术展望7.4.2系统结构7.4.3采集设备通信组网电力用户用电信息采集系统第70页7.4.1技术展望1.国内抄表系统应用现实状况2.抄表系统发展方向电力用户用电信息采集系统第7
22、1页1.国内抄表系统应用现实状况最初抄表方法是抄表员走家串户，读取现场表计数据，并统计在抄表统计本上，由此生成用户缴费所需账单。在采取集中抄表技术后，抄表自动化程度大大提升。集中抄表技术应用不但能节约电力企业人力资源，更主要是可提升抄表准确性和同时性。电力用户用电信息采集系统第72页2.抄表系统发展方向1)通信冗余化。2)GIS技术应用。3)网上缴费。4)网上查询及购电。电力用户用电信息采集系统第73页1)通信冗余化。未来抄表系统远程及当地通信应具备独立双信道，如EPON与GPRS互为备用、当地无线微功率和低压电力线载波互为备用，当某一条信道出现故障情况时，不会对通信系统造成影响。电力用户用电
23、信息采集系统第74页2)GIS技术应用。经过配电网GIS应用，可在配电网地图上快速定位用户，并查询低压用户用电及缴费信息，便于及时掌握用户用电情况，提升电力企业用户服务水平。电力用户用电信息采集系统第75页3)网上缴费。电力企业抄表系统采集用户电能数据送到营销缴费系统生成用户缴费信息，该信息经专用加密网络传送给银行用户电费支付系统，可实现用户电费自动缴付功效。电力用户用电信息采集系统第76页4)网上查询及购电。户既能够利用因特网查询自己电费明细及缴费情况，也能够利用网上支付工具完成网上购电。电力用户用电信息采集系统第77页7.4.2系统结构1.系统主站2.集中器3.采集器4.手持抄表器5.电能
24、表6.通信信道7.当地信道电力用户用电信息采集系统第78页7.4.2系统结构图7-11集中抄表系统基本结构电力用户用电信息采集系统第79页1.系统主站系统主站主要作用是接搜集中器传送电能表电能信息，并对各个用户电能表数据进行存放、分类、统计及计费。经过主站操作，工作人员能够获取所需要各种数据和信息。电力用户用电信息采集系统第80页2.集中器集中器负责搜集采集器或载波电能表数据，并进行存放和处理，同时可将搜集和处理数据传送给主站。电力用户用电信息采集系统第81页3.采集器采集器用于采集多个用户电能表电能量信息，并将数据传送给集中器或主站。采集器配上GPRS模块或以太网接口，可直接与主站通信。电力
25、用户用电信息采集系统第82页4.手持抄表器手持抄表器用于对现场采集器或集中器进行参数设置及现场数据抄收。因为通信距离较近，通信可采取微功率无线或红外线方式。返回主站后可经过数据线将现场设置参数和抄读客户电能表数据导入抄表主站数据库。电力用户用电信息采集系统第83页5.电能表通信信道是集中器与主站之间进行数据传输通道，通信方式采取光纤专网、GPRS/CDMA1X/3G无线公网、230MHz无线专网、中压载波等。电力用户用电信息采集系统第84页6.通信信道通信信道是集中器与主站之间进行数据传输通道，通信方式采取光纤专网、GPRS/CDMA1X/3G无线公网、230MHz无线专网、中压载波等。电力用
26、户用电信息采集系统第85页7.当地信道采集设备中各设备间通信信道称为当地信道。当地信道是集中器与采集器或用户电能计量装置之间数据传输信道，通常采取低压电力线载波、RS-485总线及微功率无线等通信方式。当地信道通信方式也包含手持抄表器与各采集设备间微功率无线或红外通信。电力用户用电信息采集系统第86页7.4.3采集设备通信组网1.RS-485总线通信2.低压电力线载波通信3.微功率无线通信4.红外通信5.网络通信电力用户用电信息采集系统第87页1.RS-485总线通信图7-12RS-485总线通信组网电力用户用电信息采集系统第88页2.低压电力线载波通信图7-13低压电力线载波通信组网电力用户
27、用电信息采集系统第89页3.微功率无线通信微功率无线通信特点是功耗低、组网灵活、便于移动、适合嵌入式安装，可方便地嵌入到抄表设备及电能表中；缺点是传输距离较短，信号易受障碍物阻挡。微功率无线通信组网如图7-14所表示。该通信方式适合用于电能表位置集中、用电负荷特征改变较大台区，如城市居民小区、电能表集中农村等。电力用户用电信息采集系统第90页4.红外通信红外通信特点是技术成熟、易于实现，近距离(68m)传输，易受物体阻挡。该通信方式适合用于手持抄表器在当地对集中器和采集器进行参数设置及数据抄收。电力用户用电信息采集系统第91页5.网络通信图7-14微功率无线通信组网电力用户用电信息采集系统第92页5.网络通信图7-15网络通信组网电力用户用电信息采集系统第93页
