电能采集及自动化系统研究

邱万明（国网眉山供电公司，四川 眉山 612000）

电能采集及自动化系统研究

邱万明
（国网眉山供电公司，四川 眉山 612000）

摘 要：电能采集及自动化系统是基于电能信息采集领域的最新技术规范，并结合了电力营销业务、智能电网以及线损管理等用电需求所推出的新一代电能信息自动化采集的解决方案。它不仅实现了电能信息的一体化监测与采集功能，而且为电力营销业务的有效开展与应用，以及强化智能电网的建设，提供了双向互动的重要技术保障。本文结合实际工作经验，从电能采集及自动化系统的概念、组结构出发，并着重就电能采集及自动化系统在电力营销管理及用户服务等各项业务中的具体应用进行了研究与探讨。

关键词：电能；采集及自动化系统；应用

一﹑电能采集及自动化系统的概念及发展

1 电能采集及自动化系统概念

电能采集及自动化系统（energy data acquire system），是结合了电子技术﹑通信技术﹑计算机技术以及智能电表等多种高新技术于一体，以实现电力用户用电信息的自动化采集﹑监控与处理的一种现代化系统。它作为国家电网公司“SG186”营销业务系统的重要组成部分，既可以通过中间库﹑Web Service等方式，为电力营销业务提供基础数据支持与用电控制管理，也可以独立运行，完成采集点设置﹑远程抄表﹑电费管理﹑电能损耗分析﹑异常用电管理等多种功能。

2 电能采集及自动化系统在我国的应用与发展

在2009年，国家电网公司正式提出了建设坚强智能电网的发展战略，并对电能采集及自动化系统的建设进行了全面的部署。其中，2011～2015年是电能采集及自动化系统的全面建设阶段，要求通过加强系统建设，以及不断完善系统功能，以基本实现系统的“全覆盖﹑全采集与全费控”。近年来，通过电能采集及自动化系统在电力营销及用户服务等多种业务中的有效应用，不仅实现了电力企业在抄表﹑核算﹑收费等营销模式上的优化与改革，而且彻底改变了传统的负荷控制管理理念与方法，大幅度提升了电力企业自身的精益化管理水平以及对外服务水平，确保了电能信息管理的标准化﹑专业化与规范化。

二﹑电能采集及自动化系统的组成结构与建设目标

1 电能采集及自动化系统的组成结构

电能采集及自动化系统主要是由主站﹑智能电表﹑采集终端﹑信道等多个部分所组成。根据物理结构划分，系统主要可划分为主站层﹑数据采集层以及采集点监控设备层这三个层次，如图1所示。

（1）主站层

电能采集及自动化系统的主站层，是整个系统的数据管理中心。它主要负责整个系统的数据采集﹑传输﹑处理﹑应用﹑转发等多种功能，并需要维护系统的正常运行与使用安全。主站层又主要可分为业务应用功能﹑前置采集功能及数据库管理功能这三大部分。

其中，业务应用功能主要包括了对系统各种基础业务的实现；前置采集功能，则主要负责与采集终端之间进行数据的采集﹑通信与指令的传达；数据库管理功能则主要负责对各类数据的处理﹑存储与转发。

（2）数据采集层

数据采集层是指各种电能信息的采集终端，它主要负责数据的采集﹑管理﹑传输以及执行，并转发主站层下发的控制命令。根据不同的应用场所，数据采集层又可分为厂站采集终端﹑专用变压器采集终端﹑公用变压器采集终端﹑低压集中抄表终端等几种类型。数据采集层与主站层之间的数据传输由各种通信信道负责，目前常用的有光纤专网﹑230MHz无线专网﹑GPRS/CDMA无线公网等。

（3）采集点监控设备层

采集点监控设备层是指电能信息的具体采集源与监控对象，主要包括了智能电表﹑配电开关﹑动作保护器﹑无功保护装置以及其它现场智能设备等。这些采集点监控设备，多采用了集成化电子电路设备，并附带有良好的远程通信功能，可以与计算机联网进行电能的有效采集﹑计量与控制。

2 电能采集及自动化系统的建设目标

为了保证电能采集及自动化系统在电力安全生产﹑经营管理﹑优质服务以及用电规划等各项业务中得以有效的应用，对当前电能采集及自动化系统提出了“全覆盖﹑全采集和全费控”的建设目标。

图1 电能采集及自动化系统的组成结构图

图2 系统远程抄表的业务流程图

其中，全覆盖是指电力用户的全面覆盖，用于我国电力用户存在着面广﹑量大的特点，且用电环境﹑用电终端类型以及信道方式都各有不同，这就需要建设统一化的电能采集及自动化系统，并根据集约﹑规范的原则，尽量在一个系统上就实现电力用户的全面覆盖；全采集和全费控，则是指用电信息的全面采集和电费的全面控制，由于各电力企业在实际生产﹑经营﹑管理﹑服务等方面的业务需求的不同，用电采集信息就会有所区别，电费管理与控制的难度也较大，这就需要利用电能采集及自动化系统的远程遥控技术﹑网络技术﹑智能技术作为技术支撑，以实现对各类用电信息的全面采集以及电费的全面控制。

三﹑电能采集及自动化系统的具体功能与应用

1 在远程抄表中业务的应用

（1）业务描述

随着近年来智能电网的建设与发展，以及电能表安装数量的逐步增多，如仍采用人工抄表的方式，不仅会存在抄表质量差﹑效率低等多种问题，而且可能对电力企业的正常电费结算造成较大的影响。而利用电能采集及自动化系统的网络通道技术﹑终端设备等技术，则能实现抄表的自动化与远程化，在提高抄表工作效率的同时，也能极大缩短抄表的周期，保证抄表数据的准确性。同时，通过远程抄表对于违章窃电管理﹑节约用电管理﹑电能损耗分析等电力营销管理工作的开展，也是非常有利的。

（2）具体业务流程

远程抄表业务作为电能采集及自动化系统的主要营销业务之一，它是以采集终端﹑网络信道﹑智能电表﹑主站等作为技术支撑， 以实现远程抄表功能和电能数据分析等功能的应用。其具体业务流程，如图2所示。

首先，由主站层的操作人员制定的抄表任务与规则，主要是根据具体线路﹑集中器﹑分局等的分布情况来制定远程自动抄表的任务；其次，主站通过GPRS/CDMA接口实时接收采集终端的上报数据，并将数据中的电量﹑电流﹑户号等信息存入到数据库当中；最后，采集终端则根据采集数据的要求转发抄表指令给电能表，并同时接收与处理电能表的响应数据。

2 在电费管理中的应用

（1）业务描述

电费管理是发电﹑供电及用电整个生产体系中非常重要的一个组成部分，如果电力企业不能及时﹑足额的收取电费，不仅将导致电力企业流动资金运转的缓慢或停滞，甚至会影响到发电﹑供电的正常与安全。随着近年来供配电网络的不断延伸，电费管理的难度与成本也正日益增加，电费管理已成为了一项非常复杂而艰巨的工作。因此，电力企业除应当严格履行供电合同与执行违约金制度以外，还应当不断加大科技投入，通过装设电能采集及自动化系统以实现电费管理与控制的科学化与合理化。

（2）业务流程

电能采集及自动化系统的电费管理功能，是由主站﹑智能终端﹑智能电能表等多个环节统一协调与执行的，并可具体分为主站电费管理﹑采集终端电费管理以及电能表电费管理这三种业务形式。以主站电费管理为例，其具体业务流程如图3所示。

主站层实施电费管理，主要是依据用户的缴费信息﹑用户电能表信息等数据，以科学计算剩余的电费。当剩余电费接近报警限值时，即通过系统主站向用户发送催费信息，以通知用户及时进行费用的缴纳；当剩余电费低于报警限值时，则主站下达远程跳闸命令对供电进行切断，当缴费成功以后则下达合闸命令以继续供电。通过这种电费管理方式，不仅能更加有效﹑及时的对电费进行回收，而且对于电费管理中的价格变动﹑优惠价格以及阶梯计价等复杂的费用控制中，都有着非常明显的优势。

图3 系统主站电费管理流程图

3 在电能损耗分析中的应用

（1）业务描述

电能损耗主要包括了线路损耗﹑变压器损耗﹑电容器损耗等，它将给电力企业带来直接的经济损失。通常而言，在供电过程中所发生的电能损耗是较难以发现的，而且追补也非常困难，这对于电力企业的自身发展以及供电网络的经济运行都是极为不利的。因此，电力企业有必要通过加强对电能采集及自动化系统的建设与实施，从而为电能损耗的分析与管理提供科学﹑可靠的技术手段，以满足电力企业增收与减损的需要。

（2）具体业务流程

电能采集及自动化系统的电能损耗分析功能，主要包括了计算模型维护﹑运行数据提取﹑计算时间确定﹑计算方法设定﹑电能损耗分析﹑报表汇总﹑形成降损方案等具体流程。利用这些汇总的数据与所形成的降损方案，不仅有助于电力企业进一步改善供电质量，而且对于降低电能损耗以及实现收费决策的优化，都提供了科学﹑可靠的技术支持。

4 在异常用电分析中的应用

窃电问题是我国用电管理中一个普遍存在的问题，而通过电能采集及自动化系统，则能对用户的用电异常状况（电量突变﹑电量长期为零﹑电量长期过低等）进行实时的监测，以有效控制与避免窃电行为的发生。在实际应用中，电能采集及自动化系统一方面能对供电进行自动终止，另一方面还能准确定位出异常点，从而为人工排查﹑及时封堵﹑及时预防提供科学的依据，以有效提升整个电网的防窃电能力，以及电力企业的营销效益。

结语

本文从电能采集及自动化系统的组成与架构出发，并着重就电能采集及自动化系统在电力营销业务中的具体应用进行了研究与探讨。随着我国智能电网的建设与发展，电能采集及自动化系统作为电力营销智能化的重要技术手段，在未来必然将有着更为广阔的应用与发展前景，并将带动电力企业管理水平与服务水平的进一步提升。

参考文献

[1]林填芝.浅谈电能采集及自动化系统的功能作用与发展前景[J].大科技，2014 （03）.

[2]黄伟.电能计量技术[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]刘相成.用电信息采集系统应用技术[M].北京：中国电力出版社，2012.

[4]张晶，徐新华，等.智能电网—电能采集及自动化系统技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2013.

中图分类号：TM76

文献标识码：A