智能电网用电信息采集系统传输网络的设计 蔡华

智能电网用电信息采集系统传输网络的设计蔡华
发表时间：2017-11-27T10:39:54.237Z 来源：《电力设备》2017年第19期作者：蔡华
[导读] 摘要：电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，是为实现用电管理和用电智能化而建立的辅助系统。

（国电南瑞科技股份有限公司江苏南京 210016）
摘要：电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，是为实现用电管理和用电智能化而建立的辅助系统。

在传输网络方式的选择上，现状存在着不足及缺陷，本文介绍和深化设计关于该系统在传输网络问题，并提出适合智能电网用户信息采集系统的传输网络方式。

关键词：智能电网；用电信息采集；传输网络；现状分析
前言
为建设稳健、高效的智能用电信息采集系统，全面推广电力计量远程费控系统，进一步提升现有用电信息采集系统的数据准确性与完整性，现将4G无线网络全面推广技术应用于用电信息采集系统，进行用电信息采集系统传输网络的设计。

1系统架构组成
智能用电是智能电网的重要环节，是连接供电部门与用户的枢纽，其所实现的双向互动供电，将会实现电网企业与电力用户之间的信息互动、需求交互、和谐共赢，使得社会效益最大化。

用电信息采集系统是智能用电的技术实现，是用来测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的完整网络和系统。

用电信息采集系统的建立将彻底改变电力流和信息流单向流动的现状，为用户与电网的双向全面互动提供平台和技术支持。

通过与电网的信息交互，用户将随时掌握电网的负荷情况和电价信息，从而主动参与电网运行。

用电信息采集系统是多种技术和应用集成的解决方案，主要由智能电表、通信网络、数据采集平台、高级应用4个部分组成。

用电信息采集系统架构如图1所示。

图1用电信息采集架构
2传输网络系统现采用的通信方式及场景
2.1 xPON通信技术
优点：无源网络，维护简单；光纤传输，带宽大，受电磁干扰小，信号可靠；支持手拉手保护，组网可靠；技术成熟，供应商均有工业级ONU。

缺点：需要光纤，成本略。

适用场景：配网、集抄、宽带入户；光纤覆盖区域或者已覆盖区域。

2.2工业以太交换机
优点：带宽大，满足电力业务需要；有环网保护标准，组网可靠性可以保证；工业级标准，满足配网要求。

缺点：成本过高，需要光纤；产业规模小，设备商多为小厂家。

适用场景：配网、集抄：光纤覆盖区域或者已覆盖区域，不适合做宽带入户。

2.3无线专网（230MHZLTE）
优点：覆盖广，部署简单快捷，成本较低，无线巡检更加方便。

缺点：需申请拼点资源，信号受地形，高楼，天气等干扰。

适用场景：配网，集抄：城郊覆盖。

2.4 GPRS
优点：利用电信运营商公网部署，成本低，覆盖区域广。

缺点：信号易受到干扰；信号盲点难以专项改善；缺少网络自主性；需要支付接入费用，长期投入大。

适用场景：配网，集抄：偏远区域的暂时性网络覆。

3系统设计原则
3.1集约化与标准化原则
为使得智能电网工程的逐步完成，达到所有的用户的用电的信息能够被全部的覆盖及收集的目的，要对用电信息采集系统的进一步完善，加强对智能采集终端及通信基础配置的研发和应用，提升整个系统的性能，使其能够安全稳定的运行。

3.2先进与实用性结合原则
智能电网用电信息采集系统采用典型分布式组网架构技术，综合现有网络运行状况，用发展的眼光科学规划设计，适应公司发展与市场需求变化。

系统的性能必须在深入与广度上全覆盖，安全可控，为营销管理和电力客户服务提供基础数据。

此外，还需要采取先进的信息采集方式，能够高速的适应市场的需求变化和及时的对电力用户需求做出反应。

3.3大众性与个别性相结合原则
系统规划建设方案设计出几套典型方案，在实际工作中综合考虑到各个供电区域之间差异化发展，采取针对不同规模、应用层次的方法，确立共同标准、共同规划和建设，可被广泛使用。

建设规划初期，要充分考虑采集点的地理位置、温湿度条件和环境、通信资费情况等多项因素，选择适合本供电区域的用电信息采集系统的方案。

3.4继承与发展结合原则
继承与发展相统一，综合考量目前的资源、应用设计和技术经验。

在最大限度节约资源的情况下，科学合理地设计用电信息采集系统方案，要充分考虑未来的发展需求和运行维护等方面的投资费用。

4系统逻辑架构设计
4.1系统体系技术架构设计
智能电网用电信息采集系统采用针对服务的架构（SOA）以及J2EE多层技术架构。

服务层化及其服务支撑层，应用层及其表现层都是
构建完整系统必不可少的组成部分。

其中应用服务层是其组成的重要部分之一，它的功能类型被分成三个部分，分别是前置数据采集服务（它对应的是用电的现场），应用服务（它对应的是客户端）以及接口服务（它对应的是相关应用）。

4.2系统组网物理架构设计
根据国家相关标准的规定，用电信息采集系统需要采用网络拓扑结构，并且要非常直观的表现出它的架构。

4.3物理架构图说明：
（1）基于WSN的智能电网用电信息采集系统从单元组成方面可分为主站、通信信道和智能采集设备三个层次。

主站一般单独规划建设，为了确保整个系统是处于安全的状态，需要设置相应的隔离措施，比如安装合适的防火墙。

（2）主站组网架构是由电力营销业务与前置采集服务器两个重要的要素系统组建而成的。

（3）通信信道是主站与采集终端两者间的连接通道，用于传送相关的用电信息，目前最为常见的有光纤，无线公网和无线专网等。

（4）智能采集设备主要包括用电现场安装的智能终端、智能采集器、智能集中器及智能电能表等实施设备。

5主站系统功能设计
5.1业务应用层
业务应用层是整个主站的核心处理层，应用功能上分为五大模块：基本功能、高级功能、运行管理功能、统计查询功能和系统管理功能。

基本功能提供对采集点的配置、数据采集、有序用电管理、预付费管理等功能；高级功能提供对配电业务应用、电能损耗统计应用、电量统计应用、决策分析应用、增值服务应用等；运行管理提供系统的档案管理、通信管理、安全管理、运行监测、异常处理、对事物管理等应用：统计查询功能提供对采集的各类用户及关口的电能数据的查询分析；系统管理功能提供对权限、密码、用户、模板、编码的管理功能。

5.2数据平台层
数据平台层负责对采集数据进行校验、处理、分类存储、统计和备份。

如果关口电能质量数据是通过接口方式获取，则在数据平台层负责与关口电能采集系统建立数据交换接口，构建电能信息一体化数据平台，并与电力营销数据进行集成。

数据管理层主要有数据库服务器、数据存备份设备、接口设备和数据库操作软件构成。

5.3前置采集层
前置采集层是主站与现场终端的通信桥梁，负责主站系统与安装在现场的数据采集终端或客户端进行通信，处理通信链路、通信信道和通信规约的管理，执行数据采集和控制指令，主要由通信接入设备、前置通信服务器、通信操作软件和通信规约解析软件构成。

通信平台的实现思想主要根据通信特点，采用分层实现方式，一般由前置通信服务、应用协议解析和组织、通信控制、通信视频四个部分组成，通过各层次的封装，最后形成统一规范的通信服务接口。

结束语
用电信息采集系统传输网络入设计及实现，在当前电网系统的总体运行工作中占据十分重要的地位，能有效促进智能电网系统的安全、稳定运行，同时还能够做好信息数据的收集和整理工作，满足人们生产生活中的各项电力需求。

用电信息采集系统需要将关口数据接入设计及实现工作进行充分有效的控制，主要是需要将其中涉及到的各项技术手段问题进行充分研究和解决，同时还要提升对象冲突的处理效果。

参考文献：
[1] 李珏.大数据分析在用电采集数据分析与智能监测系统的设计与实现[J].电气应用，2015（S1）
[2] 于光辉.基于用电信息采集系统的电量关口计量误差分析[J].山东电力技术，2014（5）
[3] 唐哲 .浅谈用电信息采集系统主站接口技术[J].江西电力，2015（5）。