核心提示：當(dāng)前，我國(guó)電力用戶廣泛使用智能電表。為了更快速準(zhǔn)確采集用能數(shù)據(jù)，中國(guó)電科院創(chuàng)新研發(fā)用于智能電表的用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模用能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，支撐電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、“多表合一”采集等業(yè)務(wù)高效開(kāi)展，助力供電服務(wù)質(zhì)量進(jìn)一步提升。
9月19日，借助自主研發(fā)的用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)模型，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司計(jì)量研究所用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展智能電能表實(shí)時(shí)感知試驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)將結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，為電網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)全鏈條提供技術(shù)方案。
用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)成員開(kāi)展“多表合一”信息采集測(cè)試。中國(guó)電科院供圖
當(dāng)前，我國(guó)已安裝超過(guò)5億只智能電表。實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模智能電表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確感知，可以為廣大電力用戶提供更高效的供電服務(wù)。2016年以來(lái)，中國(guó)電科院立足自主創(chuàng)新，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用深度融合，研發(fā)適合大規(guī)模推廣應(yīng)用的用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，并針對(duì)系統(tǒng)研發(fā)高效率測(cè)試方法。2019年3月，用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)正式投用。目前，技術(shù)成果已推廣應(yīng)用到高速電力線載波(HPLC)通信單元、智能量測(cè)終端、標(biāo)準(zhǔn)化檢定檢驗(yàn)設(shè)備、主站系統(tǒng)等相關(guān)研發(fā)和制造過(guò)程中，涉及國(guó)家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營(yíng)區(qū)全部省級(jí)電力公司和100多家設(shè)備廠商，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
高速載波通信傳輸技術(shù)
支撐電網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)開(kāi)展
智能電表的實(shí)時(shí)感知功能是智能量測(cè)技術(shù)與實(shí)時(shí)通信技術(shù)的融合創(chuàng)新。用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)依托用電信息采集架構(gòu)，分為采集系統(tǒng)主站、通信信道、采集設(shè)備三個(gè)層面，具有高頻率、高速率、大內(nèi)存、多功能等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)時(shí)傳輸大規(guī)模智能電表數(shù)據(jù)，支撐電網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和水電氣熱“多表合一”采集業(yè)務(wù)。
9月23日，中國(guó)電科院計(jì)量研究所用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)網(wǎng)山東省電力公司營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)中心(計(jì)量中心)合作，在濟(jì)南開(kāi)展高速通信信道效率測(cè)試，檢驗(yàn)高速信道傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。
通信信道是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?009年，公司建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)，同時(shí)引入窄帶電力線載波技術(shù)支撐電力數(shù)據(jù)通信信道傳輸。窄帶電力線載波頻率為3千赫茲～500千赫茲，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，載波信道環(huán)境較差。隨著用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用的逐步深化，系統(tǒng)承載的營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，需要高速電力線載波通信技術(shù)助力提升通信信道的傳輸能力。
2017年1月，用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)展高速電力線載波技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，設(shè)計(jì)出高帶寬、高抗電磁干擾的通信信道物理傳輸層，解決了電力線信息交互的可靠性問(wèn)題。
“在通信信道物理傳輸層中，我們?cè)O(shè)計(jì)了4個(gè)工作頻段，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信速率提升至1兆比特每秒以上，相當(dāng)于為數(shù)據(jù)傳輸建設(shè)了‘高速路’，提出一種在時(shí)域和頻域同時(shí)進(jìn)行信道交織與分集拷貝處理的方法，解決了電力線信道中噪聲干擾、多徑、衰落等關(guān)鍵問(wèn)題，研制了高速載波通信單元。”用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究室主任祝恩國(guó)說(shuō)。
基于高速載波通信單元得到的電力用戶側(cè)數(shù)據(jù)，用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)還圍繞竊電分析、臺(tái)區(qū)精細(xì)線損分析、智能費(fèi)控、新能源汽車(chē)有序充電、分布式能源接入等營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)建立分析模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)的支撐。
2019年起，該團(tuán)隊(duì)與19家用電信息采集系統(tǒng)通信信道集成企業(yè)合作，批量制造高速載波通信單元。經(jīng)過(guò)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，當(dāng)年首批經(jīng)過(guò)檢測(cè)的通信單元用于國(guó)網(wǎng)天津、河北、重慶電力等省級(jí)電力公司。2021年，高速載波通信單元在公司經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)的全部省級(jí)電力公司實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。截至目前，各省級(jí)電力公司已累計(jì)安裝3.04億個(gè)高速載波通信單元。
高速載波通信單元支撐公司營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)有序開(kāi)展。2021年，在竊電分析方面，公司查處10千伏專(zhuān)變用戶竊電案件6583起，追補(bǔ)電量1.75億千瓦時(shí);在臺(tái)區(qū)精細(xì)線損分析方面，實(shí)現(xiàn)299.92萬(wàn)個(gè)臺(tái)區(qū)2.83億戶的戶變關(guān)系自動(dòng)識(shí)別，提高了臺(tái)區(qū)精細(xì)線損分析效率;在智能費(fèi)控方面，形成24小時(shí)面向用戶的“集成簡(jiǎn)約、互聯(lián)互動(dòng)、移動(dòng)智能、開(kāi)放融合”的全方位一體化服務(wù)體系，縮短了辦電和停電時(shí)間。
新一代智能量測(cè)終端
提升電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)效率
9月27日，在用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)模型運(yùn)行試驗(yàn)中，用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)利用模擬主站向量測(cè)終端發(fā)起采集任務(wù)，量測(cè)終端在1分鐘內(nèi)讀取電能表電壓、電流數(shù)據(jù)100次。
量測(cè)終端是連接智能電表和用電信息采集主站的重要設(shè)備，主要安裝在變壓器旁，用于采集智能電表數(shù)據(jù)和供電臺(tái)區(qū)任務(wù)調(diào)度。過(guò)去量測(cè)終端處理能力不足，功能較為單一。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，電網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)數(shù)量將爆發(fā)式增長(zhǎng)，量測(cè)終端采集的對(duì)象將更多樣，采集方式也將更靈活，這對(duì)采集終端性能提出新的更高要求。
2017年1月起，用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)圍繞智能量測(cè)終端的功能、型式結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)等方面，研究構(gòu)建新一代智能量測(cè)終端研制標(biāo)準(zhǔn)。團(tuán)隊(duì)采用模塊化、可擴(kuò)展設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化了電源管理單元、交采、核心板、固定外設(shè)等硬件布局，將量測(cè)終端主頻提升至1千兆赫，存儲(chǔ)容量由64兆字節(jié)提升至8吉字節(jié)，擴(kuò)展了終端的交采、運(yùn)算、存儲(chǔ)等功能。
在交采功能上，新一代智能量測(cè)終端實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)一體化采集與監(jiān)控;在運(yùn)算和存儲(chǔ)上，量測(cè)終端記錄處理日電量數(shù)據(jù)達(dá)25.84億條，改善了批量任務(wù)執(zhí)行能力弱、業(yè)務(wù)可擴(kuò)展性差的工況。目前團(tuán)隊(duì)已與70余家國(guó)內(nèi)采集終端生產(chǎn)企業(yè)簽訂協(xié)議，未來(lái)將投入應(yīng)用5000萬(wàn)個(gè)智能量測(cè)終端。
2018年起，國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)中心推動(dòng)全市更換量測(cè)終端以及終端高速載波通信單元。臺(tái)區(qū)工作人員利用供電服務(wù)指揮平臺(tái)分析量測(cè)終端采集數(shù)據(jù)，有效提高故障停電研判準(zhǔn)確率，供電服務(wù)質(zhì)量進(jìn)一步提升。
2021年，國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司供電服務(wù)中心(計(jì)量中心)立足低壓臺(tái)區(qū)通信業(yè)務(wù)，依托量測(cè)終端和終端高速載波通信單元構(gòu)成的低壓臺(tái)區(qū)本地通信系統(tǒng)，支撐用電檢查的戶變關(guān)系異常監(jiān)測(cè)。該中心全年累計(jì)派發(fā)低壓主動(dòng)搶修工單45個(gè)，涉及900余戶，監(jiān)測(cè)戶變異常臺(tái)區(qū)310個(gè)。
水電氣熱“多表合一”采集
為用能分析提供數(shù)據(jù)支撐
9月28日，用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究室副主任張海龍操作“多表合一”協(xié)議測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試抄讀水、電、氣、熱能源表計(jì)通信協(xié)議的互聯(lián)互通性能。
通信協(xié)議轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)“多表合一”的重要基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)在開(kāi)展“多表合一”信息采集研究攻關(guān)的過(guò)程中，解決了系統(tǒng)并發(fā)處理能力不足，系統(tǒng)、采集終端和通信協(xié)議無(wú)法互聯(lián)互通的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水、電、氣、熱能源計(jì)量一體化采集和多任務(wù)并發(fā)處理。2017年，“多表合一”通信協(xié)議系統(tǒng)在山東濟(jì)寧、上海浦東、江蘇常州、江西鷹潭、四川樂(lè)山5地驗(yàn)收應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“多表合一”采集480萬(wàn)戶，接入水、氣、熱表500余萬(wàn)只。2020年，以上地區(qū)建設(shè)示范區(qū)，累計(jì)接入多表用戶664萬(wàn)戶，實(shí)現(xiàn)水電氣熱賬單“多單合一”，并推廣“電e寶”、營(yíng)業(yè)廳等多渠道代收費(fèi)服務(wù)。
用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)目前已接入量測(cè)終端5400萬(wàn)只，覆蓋電力用戶5.4億戶、水氣熱用戶710萬(wàn)戶，為政府相關(guān)部門(mén)開(kāi)展城市發(fā)展規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃、行業(yè)用能分析、精準(zhǔn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)等工作提供了數(shù)據(jù)支撐。
圍繞用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)還提出了通信單元和智能量測(cè)終端自動(dòng)化檢測(cè)方法，推動(dòng)智能量測(cè)終端集中檢測(cè)全過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、智能化。該功能在試點(diǎn)應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)每8小時(shí)檢測(cè)1.7萬(wàn)只智能電表，提升了通信單元和智能量測(cè)終端的檢測(cè)效率。目前，自動(dòng)化檢定流水線已在國(guó)網(wǎng)北京、冀北、山東電力等省級(jí)電力公司的營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)中心推廣，年均檢測(cè)樣品1100萬(wàn)只，累計(jì)檢定樣品超過(guò)2億只。（楊亞迪 任毅）
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