SZSW2650 设备在用电信息采集系统中应用

王敬平 冯宇 刘宏远 张宗远 王维友 田虹

（国网吉林省电力有限公司辽源供电公司，吉林 辽源 136200）

一、引言

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。台区采集终端通过自动采集电量数据，能够有效达到低压抄表、配电监测与防窃电的作用。通过终端冻结数据与用户电量的分析，能够充分了解台区的线损情况，用户用电情况。所以保障采集终端正常稳定运行具有重要意义。但是在实际工作中，经常会有台区故障停电的状况，台区终端失去工作电源期间关口不计量，也不能为电能计量系统提供数据，如果时间较长还可能造成电池过放电导致电池损坏。所以此项目是针对台区终端在停电时，通过SZSW2650 设备，单独对台区终端供电，从而保证台区终端在零点及时冻结数据并将数据回传。

二、SZSW2650 设备的技术内涵

台区终端在停电的情况下，完全由SZSW2650 设备提供电源时，能够支持设备运行的时间，这样就可以掌握SZSW2650 设备投入的时间节点，来确保零点时有足够的时间使台区终端冻结数据并完成回传。

SZSW2650 设备为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一般锂电池都有专门的充电IC 来充的，先恒压再恒流最后涓流充电。但有些移动电源厂商为了节省成本，没用锂电池专门充电IC 而是直接用保护板来实现这个功能，虽然用保护板可以做到不过充（因为电池到4.2V 的时候保护板也会起作用把电流切断），但对电流的寿命却会有很大的影响，同时也不安全，因为一般锂电池充电IC 里面不仅集成了充电保护功能还有温度监测，如果温度过高会保护起来的，这样充电的时候相对来说对电池有双保护作用，一是充电IC 本来冲到4.2V 左右会切断电流的，同时保护IC 也会起作用，当然在极端情况下，万一充电IC 坏了或保护IC坏了，那这样的双保护措施就很重要了。

目前移动电源采用锂聚合物电池或锂离子电池作为核心储能元件。对于充电电池，规格书都有安全的充电截止电压和安全放电截止电压，有标定的额定最大工作电流。移动电源的设计，首先要安全的给聚合物电池充电，因为电池成本比较高，而且为了系统的安全可靠工作，要有一个充电管理系统。当需要给便携式设备充电时，聚合物电池对外放电，因为便携式设备普遍输入电压为5V，所以有一个升压5V 的系统。有些设备可能是9V 或12V 等其他输入电压，X44 移动电源都可以通过修改配置参数实现。

三、SZSW2650 设备需要用到塑料光纤技术

塑料光纤具有以下优点：①快速安装。POF 能够很容易地通过狭小的穿线管。②容易连接。POF 不用抛光也能达到很好地连接效果，也不用为了连接而采用专用的设备。③低廉成本优势。采用POF 做传输介质的网络接入系统，其造价要比石英光纤接入系统低。④坚固耐用。POF 光缆比石英光缆更加柔韧耐用，弯曲半径也小。⑤简单、安全的连通测试。

塑料光纤作为信号传输载体的智能用电信息采集系统如图1 所示。由图可见，智能用电信息采集系统主要由主站、通信信道、采集终端和智能电能表组成，可实现电力用户用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、钾能用电设备的信息交互等功能、

四、塑料光纤通信技术应用

针对本地区已有的低压电力集抄台区进行系统可行性试点建设，先后选取4 个台区共612 户居民进行试点工程，其中A、B 台区为单相电子式电能表台区，仅有RS-485 接口可供数据采集通信。C、D2 个台区为新增居民用户台区，配备有智能电能表，通信模块采用深圳物联光通公司生产的塑料光纤通信模块。

对比上述方案，无论方案1 或方案2，均是利用光纤专网作为远程信道进行居民用电信息的传输。光纤通道既可以是配电房已有的光纤线路，也可以向第三方运营商(如电信、移动、广电)租用光纤资源。但是，方案1 和2 在实际应用中存在一些差别，具体如下：在方案1 中，居民用电信息经RS-485 总线汇集至电力线载波采集器或微功率无线采集器，采集器利用已有的电力线信道或微功率无线信道将数据传输至集中器终端，这种方式称为半载波或半无线方式。对于这种台区的改造，只需要将原有采集器替换成具有光通信功能的采集器，同时在原有集中器上加装光纤路由模块即可。该方案适用于对原有旧台区改造的场合。

方案2 属于全光纤网络结构，方案中所有的集中器、采集器和智能电能表均使用光纤通信模块。由于采用TCP／IP 协议进行用电信息的传输，即便光纤通信模块出现故障，也可以选择其他厂家的光纤产品进行直接替换，而不必像电力线载波或微功率无线集抄系统那样，在进行通信模块替换时，需要整套更改，无法解决各厂家产品互联互通的问题。

对试点台区改造完毕后，在主站上位机“测试管理软件”上以最高0.5s／次的采集频率对试点台区所有电能表进行10 万次不间断的通信测试，结果如图3 所示，成功比率为100%。如此高的采集频次及通信成功率是低压电力线载波、RS-485 总线和微功率无线技术所不能比拟的.而后，对试点台区2015 年4 月随机5 个工作日的运行结果与2014 年同期进行了对比分析。通过以上数据对比可知，全光纤网络集抄方案不仅可以有效提高居民用电信息的采集成功率，几乎每次都达到了100%，在采集时效性。上较窄带载波方案更是体现了质的飞升，将整个台区的平均轮抄耗时控制在了秒级。凭借全光纤网络集抄方案高速、稳固的工作效率，可助力供电营销方对用电区域、行业、产业进行全面的市场分析，为电力计量远程费控功能的实现提供坚强的网络保证。

五、SZSW2650 设备的应用效果

本设备涉及一种具有充电功能的应急电源，包括控制电路、充电电路、直流电路、电池以及输出充电兼用口，控制电路包括相互电连接的按键和控制芯片，控制芯片在按键的控制下在输出、充电、休眠三种状态中顺序循环切换，处于输出状态时控制芯片发送控制脉冲，处于充电状态时控制芯片发送充电信号，处于休眠状态时应急电源进入休眠状态；控制脉冲的占空比根据直流电路反馈的输出电压进行调整；充电电路在收到充电信号时接收输出充电兼用口输入的电能，并通过直流电路为电池充电；直流电路在输出状态下根据控制脉冲的占空比控制通断时间，通过输出充电兼用口输出应急电能，并向控制电路反馈输出电压。SZSW2650 设备电路拓扑结构简单、成本较低。

为了积极响应节能减排及可持续发展的战略部署，实现电能服务“集约化发展、精细化管理”，实现电力用户的节能服务信息化，各用电单位都在想方设法推出各自的方法。对分散的用电客户和二级计量能耗控制的客户包括大型建筑公共行业、制钢行业、水泥行业等用电大户迫切需要自身的能耗消耗和能耗管理，市场应用前景很大。智能售用电管理系统可以满足不同客户的需求，智能售用电系统通过通信技术整合、主站系统优化等手段，开放用电信息，为用户不同部门提供完善的用电数据。

远程充值、本地充值和移动充值等技术相辅相成，可满足客户不同的缴费收费的管理需求。智能售用电管理系统在丰富充值缴费功能的增值服务外，系统的主要功能还体现在：

（一）数据采集

根据不同用电用户对采集数据的要求，系统可编制不同的自动采集任务，并管理各种采集任务的执行，检查执行情况。采集的主要数据项有电能量数据、交采数据、工况数据、电能质量统计数据、事件记录等。

（二）数据管理

应用服务器会定时对采集数据的完整性、正确性进行检查和分析，对于异常数据不自动修复，保证原始数据采集的可追溯性、唯一性和真实性，但限制其发布。

（三）控制

功率定值控制、电量定值控制、费率定值控制、遥控通断电和保电。

（四）综合应用

自动抄表管理、有序用电管理、用电情况统计分析、异常用电数据分析、线损数据分析、用电趋势和负荷预测等。

六、结语

试点台区的建设结果表明，SZSW2650 设备技术可以有效解决智能用电信息采集系统中采集成功率低、采集时效性差等问题，具有组网速度快、集抄效率高等优点。在实际工程实施过程中，SZSW2650 设备技术方案的一些劣势也有所显现，尤其对于一些表计集中安装的台区，SZSW2650 设备技术方案使用的集中器数量要多于普通的电力线载波集中器或微功率无线集中器，究其原因主要是POF 收发设备的光信号传输距离有限(可达250m 左右)，需要增加光信号中继转发装置来形成稳健的网络拓扑。因此SZSW2650 设备技术方案的设备购置费用要高于电力线载波集抄方案或微功率无线集抄方案；另外，从工程实施安装调试费用以及运行维护费用方面比较，SZSW2650设备技术方案并没有明显的优势。然而，对于分散台区内部分未抄读成功或抄读不稳定的表计，可以采用SZSW2650 设备技术方案作为有益补充，从而达到很好的采集效果。由以上分析可知，在以下场合推荐使用SZSW2650 设备技术方案：①通信实时性要求较高的场合(需要远程控制以及预付费相关功能操作)；②其他设备技术方案抄读不稳定、运行效果不佳的场合；③台区现场负荷变化明显，噪声干扰大等场合；④各种表计所属档案信息记录不明晰的场合。