浅谈用电信息采集系统设计实现

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摘要：智能电网建设要求下，用电信息采集系统适应全球电网技术的发展要求，为开展技术管理提供有效的基础性资料。从目前用电信息采集系统的工作模式来看，普遍存在着业务流程过于固化的问题，导致在需要业务逻辑变化时需要通过程序修改来实现变化需求，工作开发量与维护量较大。因此，基于工作流技术的用电信息采集系统可以对全过程进行管控，按照实现设计好的工作流逻辑进行执行，在工作效率上得到了显著提升，只需要通过适当地调整工作流程的方式来适应其变化情况，在运维成本方面得到节约。出于不同的专业应用系统建设与管理的要求，也需要对信息采集系统进行功能性分析，了解未来工作中的潜在需求。

关键词：工作流技术；用电信息采集系统；设计与实现

引言

用电信息采集系统作为新时期的网络资源管理系统，可以通过计算机来构建相对完整的网络信息模型，通过现实的通信网络信息管理来实现网络资源的维护。当前这一系统已经得到了广泛应用，电力部分的网络管理水平也得到了有效保障。具体来看，可以避免欠费风险，实现远程化自动抄表，更好地推进负荷电量的分析与预测。

1工作流的技术特征

从工作流的技术特征来看，其标准化的组织结构能够完全或部分执行经营过程，按照一系列的过程规则，在不同的执行者之间进行传递和执行，有着其特殊的工作流参考模型。在模型当中，最重要的部分显然是工作流引擎，它负责对工作流实例进行创建与管理，必要时实现与外部应用程序之间的交互，以便于为工作流运行提供支撑环境。从功能性角度来分析，它可以对过程定义进行解释，并控制活动间的转换，用户可以直接通过操作界面来获取数据，实现控制管理与监督的功能。实际上，其管控原理是按照预先设计好的工作流逻辑来为软件提供支撑环境，按照工作流逻辑的要求来驱动软件有序运行［1］。而电网用户信息采集工作作为电力企业的主要营销业务类型，也需要快速满足市场需求。

2用电信息采集系统的核心技术

2．1信息采集

用电信息采集过程中，电能表作为主要的计量装置，可以负责一个或多个数据信息的处理，进行不同级别的管控，同时能够向舒展系统传输数据。一般来说，对于用电数据采集的最前端是通过用户终端电能表，通过内部的简单乘法器完成电能的测量，获取电流信息、电压信息、功率因数等。

2．2信息传输

信息传输技术中，传统的技术为无线通信技术，主要适用于用户相对集中的区域。随着技术的发展，无线局域网技术开始投入使用，可以在自动抄表系统中实现数据的采集和控制。但实际上空间障碍与外部信号对于无线局域网的影响程度较大，还无法完全取代有线网络而存在［2］。

2．3数据存储利用

按照国际标准委员会组织的系统结构与通信数据交换标准，将其作为数据的采集与存储的主要参考依据，既保证了系统面向对象开放平台与对象之间的可操作性。另一方面，从20世纪80年代起，电力系统的信息化得到了快速发展，当前国内所使用的协议也有多个版本，如果设备协议存在差异，那么也需要调整相关的通用标准。

3系统设计方案

3．1系统总体架构要求

系统要求方面，通过通讯方式来实现现场终端与系统主站之间的数据采集工作，可以具备多个方面的系统功能，支持对于不同用户的信息采集，可以显著提升营销管理工作的应用水平［3］。构建智能电网系统系统逻辑架构方面，采取一体化设计原则，按照行业标准与国际标准的要求，综合考虑不同层次的安全需求，实现安全数据访问模式。用电信息采集系统内部包含多个子系统，包括前台管理、前置采集、任务安排与数据平台系统，不同的子系统以组件化的方式实现，通过公共应用服务方式来实现系统的服务功能［4］。从物理架构来看，用电信息采集系统融合了计算机软件技术、现代数字通讯技术等，通过不同的通讯网络来实现远方现场的终端测量，并可以做好电能质量监测与线损分析，一旦出现用电异常，则可以对电网运行状态进行有效管控。整体目标方面，为了实现电力购买、电力供应与电力销售等不同方面的分析和处理，构建高效的电能数据信息平台，扩展电能信息数据［5］。

3．2系统功能规划

系统功能规划如图1所示，分为以下多个方面。（1）数据采集。数据采集可以自动获取多种类型的电力用户数据信息，包括用电事件、电网质量、电能值等，为了保障电能质量，需要尽量保持数据采集的准确性，这也是电费结算的主要参考依据；（2）计量装置监测。这一部分的功能在于实现对装置远程信息的规划，包括对故障信息与窃电信息的掌握，有助于及时发现异常状态的产生［6］；（3）供电质量监测。对电能质量进行定量考核，以多维度的参数作为判断依据，包括电压合格率、供电情况、谐波指数等；（4）统计分析。统计分析的目的在于对用户的负荷用电信息进行整合分析；（5）负荷控制与负荷分析预测。负荷控制的作用在于对用户的负荷情况进行监测，以便于为供电系统需求侧管理提供精确的负荷数据信息，根据信息的差异来得到用户的负荷曲线，了解分时电量、最小负荷、最大负荷等关键性的数据指标，也能以此为基础进行更好的用电需求预测［7］。（6）有序用电管理。有序用电管理根据当前电力市场的供需关系来制定有序的用电方案。

3．3远程通信技术方案

技术方案方面，应用面向服务的体系结构可以利用并行计算与多线程技术应用，发挥数据处理优化技术的优势，实现数据库优化，在通讯方式与组网方式上变得更加灵活。以远程通信为例，现阶段的远程通信可以分为公网信道与专网信道。公网信道即通过通信商建设的公共通信信道资源，专网通信信道则与其相反［8］。考虑到电力系统本身对于通信的要求，可以进行光纤专网信道建设工作，即采用基于无源光网络的光纤专网，以光纤作为介质，配合当前用户用电信息采集系统的技术要求，建设覆盖整个电网的配电线路。在一定程度上看，可以为其提供相对稳定的接入容量与传输速率，也让用电采集系统的数据传输质量得到有效提高。对于已经存在的光纤网络，在技术上有着明确要求。首先是光纤敷设需要留有备用纤芯，其次备用纤芯需要满足数据通信的要求，并建立远程信道采集数据，与其它数据之间实施物理隔离方案［9］。

3．4本地通信设计

本地通信建设以电力线载波的模式来降低技术难度，以便于进行更有效的维护。从通信方式来看，窄带载波通信方式的成本消耗较低，应用广泛，而宽带载波通信方式具有良好的通信速率与信道资源，具体情况需要结合实际需求展开分析和选择［10］。图2通信模式规划（1）窄带载波通信。该技术方案下以电力线作为传输介质，不需要单独布线，建成后的运维成本相对较低，能被保障数据采集与传输的要求。一般情况下该用电系统设计方案适用于多种外部环境之下，例如人群集中的用户居住环境当中，但该方案会受到多种外界因素影响，包括噪音、系统负载、线路长度等，在用电信息的收集过程中可能会影响到结果的准确性。窄带载波通信方案的组网结构也以载波集中器与内置载波模块配合的方式，结合采集终端展开相应工作［11］。（2）宽带载波通信。相比于窄带，宽带载波通信的最大优势在于抄收电表数据的实时性与准确性。尤其是对于某些工业用户来说，可以最大化保障通信容量，对不同类型的用户展开监控和管理工作。其正交频分复用技术具有抗干扰能力，可以实现双向的通信控制，通信组网结构的整体方案以宽带集中器与宽带采集器为主［12］。

3．5终端设计

按照《用电信息采集系统功能规范》与《用电信息采集系统集中抄表终端技术规范》的要求，需要在终端设计上进行优化。采集终端方面，其主要功能设置实现对用户电能信息的收集，包括对智能电表数据的监测与用户负荷特性的研究。按照用户类型的不同，可以进行多种模式的功能配置［13］。而低压集中器则可以负责收集终端电能表的数据信息，在存储后进行后续处理。与集中器类似，采集器也可以进行数据交换，按照功能不同划分为标准型与增强型。前者主要负责收集电能表与集中器之间产生的数据，后者则重点在于存储电能表数据。

4系统功能实现

4．1数据功能

自动数据采集系统可以按照采集任务事先设定好的要求来自动地采集时间、对象与内容。如果不能成功采集，会通过监控人员进行人工操作，保障数据完整性。此外，还可以根据实际需求随时地安排人工测试数据，例如当出现紧急事件时就可以调集与事件相关时间内的关键数据展开分析，并将重要事件上报主站，发送任务设置要求，支持数据的采集和处理［14］。通过统一的数据存数技术，可以将原始数据与应用数据分别管理，通过对电费、电量、参数配置的管控来下达命令，实现远程控制功能［15］。

4．2应用功能

应用功能可以从三个方面展开，即自动抄表、预付费管理和用电有序化管理。自动抄表按照采集任务的需求来获取用户电能表中的数据，然后计算电费中的相关信息。预付费管理包括电能表和终端的协调工作，进行不同的形式处理。用电有序化管理按照用电方案与安全要求进行负荷控制，对用电情况进行统计和分析，了解负荷的变化趋势等，结合电量、三相平衡度、异常用电信息等实现监测［6］。

5总结

本研究从系统建设、系统运行管理、系统功能运用等多维度进行了分析调研，结合当前用电信息系统的技术要求，提出了采集系统的总体设计模式与方案选择，分析了系统功能实现的可行性。具体来看，针对系统设计实施工作中的技术环节进行了研究，从建设模式入手，配合营销业务系统的要求进行了功能分析。在未来的工作当中，该应该明确系统不同方面的实际操作功能与应用功能，优化部分功能模块界面的具体操作方案，切实提升系统的应用效果。在解决当前技术问题的同时，制定正确的电力通信发展战略，朝着智能化、一体化的方向发展，提供优质的电力服务。

参考文献

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作者：林钰杰 吴丽贤 单位：广东电网有限责任公司