电能信息采集系统研究

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(三峡大学电气与新能源学院，湖北 宜昌 443000)

电能信息采集系统研究

曾芮清，陈磊

(三峡大学电气与新能源学院，湖北 宜昌 443000)

当前我国的经济体制和产业结构都在调整，电力系统也在逐年扩大建设规模，做好电能信息采集和电能管理的重要性也逐渐彰显出来，引起了企业的高度重视。文章结合了电能信息采集系统的相关问题进行研究，介绍电能信息采集的主要功能、基本构成以及数据传输的各种方式，并对各种数据传输方式的优缺点做出分析。

电能信息采集系统 ；主要功能；基本构成；数据传输

1 引言

电能信息采集系统是集计算机技术、现代化数字通信技术、电能计量技术等为一体的综合系统，可以为电力企业管理者提供客户用电需求侧的实时信息采集与信息综合分析[1]。它是在原来现场管理的基础上发展起来的电力营销新技术，能够使供电营业服务更加面向电力客户的，影响电力营销管理过程在线实时监控和数据的准确统计、分析，是应对当前电力供需矛盾、提高能源利用效率、实现电力营销现代化的必然选择。

2 电能信息采集技术的功能分析

2.1 采集用户信息，监测用电状态

电能信息采集系统首先一个特点就是能够快速的反映出抄表数据，根据抄表数据可以在电力营销系统里面迅速了解到用户的用电状态以及在其他对应系统里面了解到用户线路和电压情况等。然后，系统也会根据这些数据绘制出相应的曲线图，管理人员可以根据这些曲线图的变化及时了解到用户用电状态的变化，针对用电异常的情况能够及时发现，及时处理。根据曲线图，管理人员也能够预知未来的用电趋势，因此将电能信息采集系统与电力系统结合起来能够很好的掌控电力负荷情况及规划电力负荷。根据趋势及时调整用电策略和方案，让电力负荷尽量保持在一个最优的状态。

2.2 对电能信息进行分析和控制

电能信息采集系统不仅能够监测到电能数据，还具备数据查询和筛选功能。管理人员可以从系统里导出相关数据，了解用户用电的基本信息，也可以生成完整的数据报表。通过查询到的数据进一步对数据进行分析，可以统计出用电量的峰谷值、时间、用电特性等。通过以上的分析数据能够更灵活的制定用电策略，提高电网管理水平[2]。同时，该系统还具备远程控制功能，当遇到需要紧急拉闸他停电的用户可以通过采集系统远程完成，复电也是一样。一方面可以确保用电高峰期的用电安全，同时也使紧急情况的处理更迅速的完成。

2.3 方便用户查询用电信息，提高经济效益

当电能信息采集系统与电子信息平台相结合后，用户能够很方便的在电子信息平台上了解到自己的用电信息，也可以在平台上进行缴费充值等操作，不必再像传统的缴费方式一样必须要到达营业厅才能办理，节省用户的时间和人力，也提高了供电企业的整体服务水平。电能信息采集系统为供电企业提供了用户的整体用电资料，同时能够帮助管理人员将数据进行筛选和查询，也帮助供电企业节约了大把的人力物力资源，提高了企业的整体经济效益。

3 电能信息采集系统的组成结构

用电信息采集系统主要由数据存储和交换的中心主站、终端采集系统、智能电表以及信道等部分组成。如果将其按用电信息采集系统的内部物理结构来划分的话，可将系统分为：主站层、用户用电数据采集层和采集点监控设备层[3]。

图1 电能信息采集系统的结构图

3.1 主站层

主站层主要负责整个信息采集系统的用户用电信息数据的采集、数据传输、数据处理、功能性应用以及用户用电情况转发等，它是整个电能信息采集系统的数据管理中心。采集系统的正常运作与安全使用也靠主站层来维护。主站层又可根据功能分为营业业务应用功能、前端的采集功能和数据库管理功能。业务应用功能主要是通过采集的数据对各种基础业务的实现；前端的采集功能主要负责将采集终端采集到的数据传送给采集系统，同时实现采集系统与采集终端间的通信与指令传达；数据库管理主要负责对系统内各类数据的存储、处理与转发等。

3.2 用户用电数据采集层

用户用电信息采集层是指通过各种用电信息采集终端采集电能信息，是负责用电信息采集的通道，同时也可管理、传输数据。主站下发的控制指令夜通过用电数据采集层进行转发。根据不同的用电客户类型和用电场所，用户用电采集层可以分为专用变压器采集终端、公用变压器采集终端、电表数据抄录终端、厂用站采集终端等。

3.3 采集点设备监控层

采集点设备监控层是指电能信息的具体采集设备和相应电能信息的对应监控点。采集点监控设备主要包括智能电表、采集终端、电源开关、继电保护装置、无功补偿装置以及其他现场智能设备等。这些采集点的终端设备以及监控系统采用电子电路集成设备，因为要进行信息的传递，所以这些设备多具有远程通信的功能，可以与采集层或主站层的计算机建立通信联系，有效采集电能信息，进行电能计量和控制。

4 数据传输的方式

由于用电客户覆盖范围较广，有些区域分布较分散且用户基数大，所以采集系统中所要读取的信息量较大，不同的数据传输方式有不同的信息载体、数据容量和传输速率，因此一个合适的数据传输方式对采集系统而言是非常重要的。常用的数据传输方式有电话线数据传输方式、电力载波线传输方式及无线远程数据传输方式。

4.1 电话线数据传输方式

电话线数据传输方式就是通过电话网络实现数据传输。这种方式利用电信系统在意建立好的电话网络为载体进行数据传输。首先在电话网络的数据集中器和管理中心的主机上装设调制解调器后就可以利用电话网络进行数据传输了。电话线数据传输方式的最大优点就是利用已经建设好的通信网络，无需再自行建设数据传输线路，可以减少投资降低成本。此种方式的缺点是不能多用户用电信息进行监控，且利用电话线进行数据传输也会对用户造成干扰。通讯速率低，无法实现传输大量数据的情况也是其弊端。

4.2 电力线载波数据传输方式

电力线载波数据传输方式是指利用低压电力线作为载体进行数据传输。在将采集终端的数据进行传输之前，需要将数据调制到高频载波，之后再将信号进行放大处理，然后再耦合到低压电力线路上进行发送。调频时要注意该频率和调制后的电压可以保证传输的数据质量，同时也不会对电力线路的正常工作造成影响。数据到达接收方后，接收方再使用耦合电路将载波信号提取出来，再进行滤波和放大处理，再对数据进行解调就可得到原来的数据了。这种数据传输方式的优点与电话线数据传输方式的优点相似，可以节省大量的基建成本，减少投资。其缺点就是容易受到电力线上其他信号的干扰，干扰信号会使得目标信号衰减，从而造成载波信号的衰减和数据丢失。且此种方式的传输速率较低，对数据量较大和对传输速度有要求的场合不适合。

4.3 无线远程数据传输方式

无线远程数据传输方式是指利用无线通信的方式进行数据传输。不同于以上介绍的两种传输方式，此种方式不需铺设线路作为载体。目前常用的两种方式是基于射频通信数据传输方式和基于GPRS网络的无线通信数据传输。

基于射频通信方式的数据传输是利用无线电波进行数据传输。这种传输方式的优点是通讯频带较宽，且通信时能容纳的数据量大，信号传输的距离有时可以达到几十公里。数据传输前会进行地址校验，对应的地址才能继续进行传输。这种方式的优点是安装调试简单，受环境干扰小，借助中继技术的话可以实现更广泛的覆盖范围。缺点是需要选择适当频率，传输速率较小，无法满足大规模数据和长距离的传输。

基于GPRS网络的无线通信数据传输方式，是指采集终端的数据借助GPRS技术将相关数据传输到数据中心。GPRS的核心利用了IP技术，可以实现与高速IP网络的连接，通信的资费与手机通讯的流量费一样。此方法不用任何实际线路载体，提高了数据传输速率，也可实现大量数据的传输。

5 结束语

当今我国经济发展迅速，对电能的需求在不断增加，电力市场也在不断扩大和发展。用户电能信息采集系统能够帮助电力企业管理者及时了解客户总体用电情况，从而对电能进行合理化的管控，保证了供电的安全和可靠。采集系统能够采集用电信息，监控用户用电状态，然后将采集到的数据传输到数据中心，管理人员根据相应的功能调取相应数据进行分析及其他用途。在用户电能信息采集系统中，数据的传输方式有多种，每种方式各有利弊，课根据不同的环境和需求选择最合适的数据传输方式。

[1] 唐琴.用电信息采集系统在电力营销中的应用[J].中国高新技术企业,2016,23:55-56.

[2] 董婷华.自动抄表技术及其在电能计量领域的应用研究[J].电子制作,2015,02:47.

[3] 巫元虎.用电信息采集系统在电力营销中的应用[J].中国新技术新产品,2015,20:58-59.

[4] 李婧,郭霞.浅谈电力系统中的电能采集工作[J].科技创新与应用,2016,18:189.

[5] 李京洋.载波自动抄表系统的应用及常见问题解析[J].电子制作,2016,22:14.

[6] 李连浩.电能计量数据采集管理系统研究与开发[D].华北电力大学,2013.

ResearchontheInformationGatheringSystemofElectricEnergy

ZENGRui-qing,CHENLei

(College of Electrical Engineering and New Energy，Sanxia University，Yichang 443000,China)

At present,the economic system and the industrial structure is adjusting,the power system is expanding it scale of construction,so the importance of electric information acquisition system and electric energy management is manifesting,it raises the company′s chargers concern.This paper is a research about electric information acquisition system and some relative issues,introduce the main function,basic constitution and the way to transfer data of the system,then,analysis advantages and shortages of data transmission ways.

information gathering system of electric energy;main function;basic constitution;data transmission

1004-289X(2017)03-0013-03

TM71

B

2017-01-10