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用电信息采集系统应用现状及发展趋势

放大字体??缩小字体 发布日期:2016-02-26??来源:中国吊车网??作者:[db:作者]
核心提示:  随着科学技术的进步和能源发展格局的变化,经济社会发展对电能的依赖程度日益增强,依靠现代信息、通信和控制技术积极发展智能电网,实现电网发展方式转变,已成为国际电力行业积极应对未来挑战的共同选择。未来

  随着科学技术的进步和能源发展格局的变化,经济社会发展对电能的依赖程度日益增强,依靠现代信息、通信和控制技术积极发展智能电网,实现电网发展方式转变,已成为国际电力行业积极应对未来挑战的共同选择。未来的智能电网将实现电网运行和控制的信息化、智能化,以改善能源结构和利用效率,满足电力应用的各种需求,提高电力传输的经济性、安全性和可靠性。为实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集及时、收费方式多样、服务便捷高效,构建智能电网与电力用户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系,满足电力企业各层面、各专业对用电信息的迫切需求,中国开始按照统一的技术标准和方案,全力推进用电信息采集系统建设。

  本文将介绍用电信息采集系统的组成结构和应用现状,重点研究用电信息采集系统建设关键技术,总结系统实施过程中遇到的问题并给出解决措施,分析系统应用需求的变化和技术发展趋势,为用电信息采集系统建设和推广应用提供。

  1用电信息采集系统组成结构用电信息采集系统是建设智能电网的物理基础,其应用高级传感、通信、自动控制等技术,实现数据采集、数据管理、电能质量数据统计、线损统计分析,及时采集、掌握用户用电信息,发现用电异常情况,对电力用户的用电负荷进行监测和控制,为实现阶梯电价、智能费控等营销业务策略提供了技术支持。

  用电信息采集系统由主站、通信信道、采集设备三部分组成,其组成结构如所示。

  用电信息采集系统组成结构主站系统由数据库服务器、磁盘阵列、应用服务器、前置服务器、接口服务器、工作站、全球定位系统(GPS)时钟、防火墙以及相关的网络设备组成,主要完成业务应用、数据采集、控制执行、前置通信调度、数据库管理等功能。通信信道用于系统主站与采集终端之间的远程数据通信,包括光纤专网、230MHz无线专网、通用无线分组业务/码分多址(GPRS/ CDMA)无线公网等。采集设备是安装在现场的终端及计量设备,负责收集和提供整个系统的原始用电信息,包括专变采集终端、集中器、采集器以及智能电能表等。

  2用电信息采集系统应用现状2.1国外应用现状科学技术的发展不断推动电力行业的技术创新和高效管理,为满足光伏发电、风能发电、生物质发电等分布式电源发展的需要,进一步改善供电服务质量,提高电网运营效率,达到节能减排的目的,欧美等发达国家在用电信息采集领域开始新的研究和探索。

  2006年,欧盟理事会发表了名为《可持续的、竞争的、安全的欧洲能源策略》的能源绿皮书,将智能电网作为欧盟未来建设电网的主导方向,提出了智能用电服务的建设目标,通过电能表自动管理系统,实现当地的用电需求调整和负荷控制。欧盟要求所有成员国到2020年将实现80%的智能电能表普及率,大多数中东欧国家明确表示计划按欧盟时间表推进这项工作,并在2023年底基本完成全部智能电能表的部署工作。

  意大利电力公司在2001年改造并安装了3180万只智能电能表,建立了智能化计量网络,但该智能网络只是以能够实现峰谷平电量计量功能的电子表计为核心技术的计量网络。目前,意大利几乎所有家庭都安装了智能电能表。

  法国电力公司从2008年开始将2 700万只普通电能表更换为智能电能表,使用户能自动跟踪自身用电情况,实现远程控制,并有超过1000万的用户可以通过网站、邮件、电话和专门的电子接收装置获得峰荷电价信息,实时调整用电方式。预计到2020年,法国智能电能表安装数量将达3 500万只,家庭智能电能表普及率达到80%.为满足太阳能等分布式能源的接入,西班牙电力公司(ENDESA)积极开展智能城市和自动抄表工作,计划到2014年,所有的配电网运营商都必须有自动抄表管理系统运行,2018年前,所有的机电式电能表都要更换为智能电能表。ENDESA公司总计有1550万只电能表,目前换表计划已经启动且已完成更换智能电能表1万余只。

  美国科罗拉多州的博尔德市(Boulder)于2008年建成美国第1个智能电网城,为全部家庭安装智能电能表,使用户可以获得电价信息,从而自动调整用电时间,并优先使用风电和光伏发电等清洁能源;变电站则可采集每户的用电信息,且在发生故障时重新调整供电方式。2009年1月25日,美国白宫发布《复苏计划尺度报告》,计划为居民家庭安装4000万只智能电能表,实现远程管理及抄表功能。2010年安装智能电能表数量已经超过1 500万只,2013年计划安装5200万只,使美国全国电能表的1/3替换为智能电能表,2015年智能电能表普及率将达到50%.目前,在全美范围内,智能电能表的普及水平仅为23%.日本在2010年6月修改了能源基本计划,推出的方针是“继续充分考虑投资效果,从2020年开始尽快让所有提出申请的用户安装智能电能表”。目前尚处于电力公司推进智能电能表安装的。智能费控技术对通信的响应能力要求较高,由于目前本地通信主要采用电力线载波,因此,需要进一步提高载波通信工作的实时性、可靠性与稳定性,为实现智能费控提供技术支撑。

  表1智能费控技术的实施模式主站费控技术采集终端费控技术智能电能表费控技术适用情况大、中、小型专变用户配变下非居民、居民用户大、中、小型专配变下非居民、变用户居民用户大、中、小型专配变下非居民、变用户居民用户逻辑执行部位主站执行费控管理,现场设备提示信息并实施控制采集终端执行费控管理,提示费控信息并执行控制动作智能电能表执行费控管理,提示费控信息并执行控制动作适用对象范围适用于各类专变用户、配变下单三相供电的非居民用户,可用于居民用户适用于各类专变用户适用于居民用户,在巨量用户的情况下可减轻主站压力现场终端要求控制型专变采集终端集抄终端控制型专变采集终端集抄终端现场智能电能表要求多功能智能电能表智能电能表提示信息并控制输出多功能智能电能表智能电能表提示信息并控制输出3.4用电信息安全防护技术由于用电信息采集系统采集信息量巨大、覆盖面广,面临的安全隐患较多,需要针对采集系统各环节可能存在的安全隐患,全面实施安全防护体系建设方案。系统主站要部署高速密码机,用于主站侧数据的加解密,主要实现身份认证、密钥协商、密钥更新、关键数据的加解密、消息认证码(message专变采集终端、集中器和智能电能表中安装安全加密模块,用于采集设备与主站、智能电能表之间进行的身份识别、安全认证、关键信息和敏感信息安全传输,实现设备内部数据的加解密,完成应用层数据完整性、机密性、可用性和可靠性保护。密码机和安全加密模块均采用硬件加密,密码机和采集终端的安全模块集成有国家密码管理局认可的对称密钥加密算法和非对称密钥加密算法,智能电能表的安全模块应至少集成国家密码管理局认可的对称密钥加密算法。另外,安全接入平台的推广应用进一步完善了采集终端在各种复杂网络环境下的实时监控、安全接入、数据安全传输与交换、主动防御预警等重要功能。

  4用电信息采集系统发展趋势4.1通信网接入技术用电信息采集系统的建设和应用需要实时、可靠的通信技术作为支撑,接入网通信技术系统接口丰富,组网灵活,支持数据、语音、图像等业务的一体化接入,可以为用电信息采集、负荷监测和控制提高安全可靠的通信通道。因此,需要对目前存在的通信网络架构进行分析,提出用电信息采集系统通信网技术体系,研究适用于智能电网和用电信息采集系统建设的通信网接入技术。

  4.2信息共享与融合技术由于用电信息采集系统还处于规模化建设阶段,与其他业务系统之间缺乏有效整合,集成化水平较低,信息资源共享和公共服务功能需要进一步完善,在用电信息采集系统和既有营销业务系统的基础上,通过信息共享模式创新,利用数据采集手段和结果,针对系统的异构性和信息共享实际需求,构建基于面向服务架构的用电信息采集系统信息共享与融合技术方案,解决不同系统之间数据共享和应用互操作的难题,为营销系统业务应用提供多方位、多层次、多渠道的综合用电信息服务。

  4.3海量数据处理与分析应用国家电网公司经营区域涉及全国27个省(直辖市、自治区),经营范围内用户数量超过3亿户,其用电信息采集系统建立了全业务数据模型,以实现数据的综合利用和功能的高级应用。由于用户数量多,采集数据量大,需要深入研究多线程处理、并行数据处理、批量数据处理、集群、负载均衡、分区存储、容灾备份等技术,实现海量数据和多任务的并发处理,提高主站运行的可靠性。

  4.4移动作业技术传统的计量作业需要先打印工作单,再根据作业指导书进行操作,现场工作完成后,将手工抄录的客户数据录入至服务器,工作效率和准确度较低。电力营销移动作业支持系统是基于移动作业平台的电力移动营销类业务应用,可针对计量现场作业任务,完成现场抄核收、用电检查、业务办理、计量作业、移动地理信息系统(GIS)应用、移动知识库、教育培训等功能,可有效提高工作人员的工作效率和数据准确性,进一步提升计量现场作业的精细化管理水平,具有很好的应用前景。

  4.5基于三网融合的用电信息采集技术围绕中国建设智能电网的总体目标,利用现有的通信网络和基础设施构建完整的系统架构,提出基于电信网、广播电视网和互联网的用电信息采集技术方案,实现数据、语音、视频等业务的融合,可以节省很多通信线路投资和运行费用,提高网络的综合运营效率和系统运行的可靠性、实时性、经济性,在节能环保方面优势明显,同时为用户提供更加便利和现代化的生活方式。

  4.6智能用电双向交互技术智能用电双向交互借助于用电信息采集系统建成的光纤信道和小区内电力线载波信道,采集和分析用电信息、电能质量等数据,监控与管理家庭用电设备,基于网络化、人机交互和业务融合原则,提供实时用电信息(停电信息、缴费信息)、告警信息、电价政策,提供历史用电记录、数据统计图形,指导用户合理用电,调节电网峰谷负荷。另外,智能用电双向交互技术可提供友好、可视的用电交互平台,为用户提供增值服务信息。

  5结语用电信息采集系统是建设“大营销”体系和智能电网,转变公司发展方式和电网发展方式的必然要求,可有效提高电能计量、自动抄表、智能费控等营销业务处理的自动化程度,满足*SG186*系统深化业务应用的需求,有效支撑新能源开发、阶梯电价执行和双向互动服务的开展,对于优化资源配置、促进节能减排、引领技术革新、带动产业升级、保障中国经济社会可持续发展具有重要意义。

  综述胡江溢,等用电信息采集系统应用现状及发展趋势

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