1 鄂尔多斯电业局杭锦旗供电分局用电信息采集工作发展概况 1.1 智能用电信息采集系统的改革

杭锦旗供电分局从2009年开始推广和试运行智能用电信息采集系统，即集抄系统。集抄系统功能和组成相对比较简单，对服务器硬件要求不高，基本上可以满足电能量数据信息的采集和处理。现场终端初步满足电能量数据的采集，而电能表只具有数据冻结和载波功能，与智能用电和费控管理相差还很远。2011年开始逐渐引进智能用电信息采集系统，同时在智能终端和智能电能表方面加大资金投入，系统从以前的C/S架构改进为现在的B/S架构，从单机版的数据信息采集完善到网络版的数据共享，从没有服务器升级为由数据库服务器、采集服务器、WEB发布服务器、防火墙、交换机、路由器等组成的全方位数据信息采集系统。

2009年公司只对公变低压居民用户进行了集抄系统改造，改造力度也不是很大。2011年采用了智能用电信息采集系统后，不但加大了对低压居民用户的改造力度，还增加了对大型专变用户和变电站关口表的数据采集。目前杭锦旗供电分局在智能用电信息采集方面的覆盖率已经达到95%，但是在智能负荷控制、智能费率控制和能源管理方面还没有完善，根据公司的下一步规划，将智能采集终端与智能开关配合，增加大型、中小型专变用户负控、费控、量控等的投入，利用终端原有的告警、遥控等功能，完全实现终端和系统的智能化。

在集抄系统改革过程中，最为重视、投入最大的就是智能电能表的改革，由最初的电子表到载波表、预付费电能表，再到目前国家电网推行的智能电能表。

智能用电信息采集系统应用先进的信息和通信技术，采用分层、分布、开放式结构，实现发、输、配、用各环节电能量信息的自动采集和管理，集大用户负荷管理、厂站电能量采集、配电变压器检测计量、低压集中抄表于一体，具备用电检测、故障报警、复合控制、线损分析、新能源接入等功能^{[1, 2]}。智能用电信息采集系统各终端结构见图 1所示。

图 1

图 1 智能用电信息采集系统各终端结构

2.2 用电信息采集终端

用电信息采集终端是对各信息采集点用电信息采集的设备，即可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等。

专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输，也可对用电用户进行负荷控制等操作。

集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。集中器是指收集各采集器或电能表的数据，并进行处理、储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息,并可与集中器交换数据的设备。采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传至集中器。简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。

智能电能表是利用智能芯片将以前的计量、计费、控制、载波等功能集于一身的多功能电能表。

智能用电信息采集系统主要功能包括系统数据采集、数据管理、控制、综合管理、运行维护管理、系统接口等。具体功能见表 1所示。

表 1

表 1 系统功能配置表

表 1 系统功能配置表

3.1 数据采集

数据采集主要针对采集终端和智能电能表，根据营销用电系统对用电侧数据的要求，系统会主动对终端的实时、当前数据进行采集和分析；为了便于对以往数据进行分析，系统还应对历史日和历史月冻结数据进行采集和分析；对于终端的事件数据进行采集，包括终端参数修改、终端掉线、终端开盖记录等，便于系统对现场终端运行状态的监测。

（1） 数据合理性检查：提供采集数据完整性、正确性的检查和分析手段，发现异常数据或数据不完整时自动进行补采。

（2） 数据计算和分析：根据应用功能需求，可通过配置或公式编写，对采集的原始数据进行计算、统计和分析。

（3） 数据存储管理：采用统一的数据存储管理技术，利用Oracle数据路对采集的各类原始数据和应用数据进行分类存储和管理，为数据中心及其他业务应用系统提供数据共享和分析利用；按照访问者受信度、数据频度、数据交换量的不同，对外提供统一的实时或准实时数据服务接口，为其他系统开放有权限的数据共享服务；提供系统级和应用级完备的数据备份和恢复机制。

智能用电信息采集系统限制用户用电情况，通过主站对终端进行设置，如功率定值设置、电量定值设置、电费定值设置、控制相关参数的配置以及下达控制命令，实现系统功率定值控制、电量定值控制和费率定值控制功能。

主站除对大用户的用电情况进行限制和控制外，也可以根据需要向终端或电能表下发遥控跳闸命令，控制用户开关跳闸。主站可以根据需要向终端或电能表下发允许合闸命令，由用户自行闭合开关。遥控跳闸命令中包含告警延时时间和限电时间。主站向终端发送保电投入命令，保证终端的被控开关在任何情况下不执行跳闸命令。保电解除命令可以使终端恢复正常受控状态。

在实际抄表过程中，对于低压集中器的终端，主站会定时对终端发送数据采集命令，终端接收到主站命令后，将自身存储器里的数据上传至主站，这种抄表方式称作主站主动采集。但是，大型或中小型专变用户的采集终端会在指定的时间主动向主站上传数据，这种抄表方式称作终端主动上传。

费控管理按照控制方式分可为主站费控、采集终端费控、电能表费控3种形式^[3]。

根据用户在营销系统中的缴费信息和智能用电信息采集系统定时采集的用户电能表数据，计算剩余电费，当剩余电费等于或小于报警门限值时，利用采集系统主站扩展的短信报警功能发催费告警通知，通知用户及时缴费。当剩余电费等于或小于跳闸门限值时，采集系统主站下发跳闸控制命令，切断供电。当用户在营销系统中缴费成功后，智能用电信息采集系统可以通过主站发送允许合闸命令，合闸供电。主站费控这种方式需要营销系统和智能用电信息采集系统之间数据的共享和实时交互，可通过数据接口实现。由于这种费控方式是在主站进行算费，所以又将其称为远程费控。

根据用户在营销系统中的缴费信息，智能用电信息采集系统将电能量费率时段、费率和费控参数（包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值等）发至终端并存储。当费控系统需要控制用户时，向终端下发费控投入命令，终端定时采集用户电能表数据，计算剩余电费，根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸命令。用户缴费成功后，通过主站发送允许合闸命令。通常在实际应用中不推广这种费控方式，因为该方式对外部环境要求较高，且可靠性不高。

与采集终端费控方式相同，主站将各参数发至电能表并进行存储。当需要对用户进行控制时，向电能表发送费控投入命令，电能表实时计算剩余电费，根据报警和跳闸门限值执行告警和跳闸命令。用户缴费成功后，主站通过终端向电能表发送允许合闸命令。

有序用电管理只是目前对智能用电信息管理的一个设想，如果要实现该设想需对配套的智能终端和通信通道实施智能控制和管理。根据用电侧有序用电管理方案或安全生产管理要求，编制限电控制方案，对电力用户的用电负荷进行有序控制，并对重要用户采取保电措施。基于智能用电信息采集系统和智能控制管理终端对用电侧的需求管理，会更加合理地分配用电侧的用电需求，对于节约能源意义深远。

（1） 综合用电分析：根据用电侧的用电情况，智能用电信息采集系统可以对用电侧的负荷情况进行检测和分析，主要分析的项目包括负荷分析、负荷率分析、电能量分析、三相平衡度分析。

（2） 负荷预测支持：根据地区、行业和用户的历史负荷、电能量数据，找出负荷变化规律，及时为负荷预测提供数据支持。

对重点计量点及大用户进行异常监测、用电量小时监测、大用户事件处理和报警事件查询。

电能质量数据统计包括电压越限统计、电流不平衡功率因数越限统计、谐波数据统计。

根据各供电点电能量数据以及供电网络拓扑数据，按照固定周期和电压等级分区域、分线、分台区进行线损的统计、计算、分析。

智能用电信息采集系统可以根据使用者的需求，在系统整体架构不变的情况下提供自由扩展或者数据接口等服务，例如电能质量分析报表、统计图形（曲线、棒图、饼图）网页等；通过手机短信、语音提示等多种方式及时向用户发布用电信息、缴费通知、停电通知、恢复供电等相关信息，实现短信提醒、信息发布等功能；也可支持互联网网上售电服务，通过银电联网，费控数据与智能用电信息采集系统进行实时交互。

系统可以根据现场实际情况对终端和表计进行北京时间的对时服务，以确保终端和表计在电费计量上保持统一、准确；根据操作员在实际应用中的角色，系统可以对操作员进行密码和权限的控制。智能用电信息采集系统在使用过程中的重要工作之一就是客户档案的维护和管理，其中包括供电部门档案、用户档案、终端档案、表计档案等，系统允许操作员对这些档案进行管理与维护。系统在终端的运行状况管理、采集数据分析和故障审理管理中都增加了管理菜单。

智能用电信息管理系统的安全防护标准应符合《Q/GDW 373—2009电力用户用电信息采集系统功能规范》^[4]的相关要求。对智能电能表中的信息交换应符合国家安全《Q/GDW 365—2009智能电能表信息交换安全认证技术规范》的安全认证要求。

采用GPRS/CDMA无线公网接入智能用电信息采集系统，必须制订严格的安全物理隔离措施。

可以根据系统的应用情况，通过统一的接口规范和技术，实现与营销管理业务应用系统连接，为抄表管理、有序用电管理、电费回收、用电检查管理等营销业务提供数据支持和后台保障。

目前的智能用电信息采集系统，无论是系统功能、服务器的硬件集成还是采集终端、表计，都未达到真正的智能化。随着行业科技的发展，完全可以将机械表、电子表、载波表、预付费电能表、费控表等表计的功能完全融合在一起，预付费和非预付费功能、量控表和费控表之间都可以自由转换；电价、费率等信息可以自由设置，这样既方便了电力用户，又可以节省更换表计的改造费用。预付费和非预付费、量控和费控之间转换时，都可以用费控转换卡来实现。

对于智能终端，在实现费控的过程中，智能终端担任数据转发和存储的角色。终端的负控、费控、量控等功能与原有的告警、遥控等功能结合，加强了大用户用电的管理。

目前，杭锦旗供电分局智能用电信息采集系统还需要完善，以实现预付费系统和采集系统的功能整合、数据共享；远程费控和本地费控在同一个系统和数据库；智能用电管理系统和营销服务系统的联用，使2个系统都能实现智能化，方便管理者和使用者，更好地为居民用户服务。