探讨用电信息采集系统在电力需求侧管理中的应用

摘要：用电信息采集系统是目前国家电网公司重要的在建项目，是国家电网公司加快电力营销现代化、需求侧管理现代化建设进程的重要步骤，同时也是我国构建坚强智能电网的重要组成部分。本文介绍了在建的某电能信息采集系统，重点阐述了电能信息采集系统在电力需求侧管理中的基本应用及衍生应用。

关键词：电能信息采集系统；需求侧管理；应用

中图分类号：V242文献标识码： A

0引言

进入二十一世纪后，随着国民经济的高速增长，电力需求持续增加，电力资源的有限性与经济社会快速发展的矛盾及环境制约因素逐渐显现，电力供需矛盾日益显著。如何做好电力需求侧管理成为电力企业必须面对和解决的问题。需求侧管理（DSM）是指电力供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方费用支出的目的。

电力需求侧管理包括负荷控制和管理与远方抄表和计费自动化两方面：负荷控制和管理（LCM）是根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物里的供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制，并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平坦负荷曲线；远方抄表（AMR）和计费自动化是指通过各种通信手段读取远方用户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报表和曲线等。 目前，某电力公司正在大规模集中建设的电能信息采集系统正是基于这一理论而产生，并为电力需求侧管理提供可靠数据支撑。

1电能信息采集系统

电能信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统。能实现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、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。 系统构造主要由采集系统主站，通讯信道，采集终端设备三部分组成，如图 1 所示。 主站分为营销采集业务应用、前置采集平台、数据库管理三部分。业务应用实现系统的各种应用业务逻辑；数据采集负责采集终端的用电信息，并负责协议解析；控制执行是对带控制功能的终端执行有关的控制操作；前置通信调度是对各种与终端的远程通信方式进行通信的管理和调度等。 通信信道是主站和采集设备的纽带，提供了各种可用的有线和无线的通信信道，为主站和终端的信息交互提供链路基础。主要采用的通信信道有：光纤专网、GPRS/CDMA 无线公网、230MHz无线专网等。

采集设备是用电信息采集系统的信息底层，负责收集和提供整个系统的原始用电信息，该部分可分为采集终端和计量设备，对于低压集抄部分，可能有多种形式，包括集中器+电能表和集中器+采集器+电能表等。采集终端收集用户计量设备的信息，处理和冻结有关数据，并实现与上层主站的交互；计量设备实现电能计量和数据输出等功能。

图1用电信息采集系统物理架构图

2电能信息采集系统在电力需求侧管理的应用

2.1电力用户用电信息的采集和分析管理 政府制定的《电力需求侧管理办法》第十三条规定电力企业应加强对电力用户用电信息的采集、分析，为电力用户实施电力需求侧管理提供技术支撑和信息服务。基于此，用电信息的采集和管理是作为本系统的首要应用存在。 用电信息的采集是根据电力营销业务对采集数据的要求，由主站编制各种自动采集任务，并管理各种采集任务的执行，检查任务执行情况。具体用来采集数据主要包括：

（1）电能量数据：总电能示值、各费率电能示值、总电能量、各费率电能量、最大需量等；

（2）交流模拟量：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等；

（3）工况数据：采集终端及计量设备的工况信息；

（4）电能质量越限统计数据：电压、电流、功率、功率因数、谐波等越限统计数据；

（5）事件记录数据：终端和电能表记录的事件记录数据；

（7）其他数据：费控信息等。 用电信息的分析管理指主站应用系统能够主动检查采集任务的执行情况，分析采集数据，发现采集任务失败和采集数据异常，记录详细信息。统计数据采集成功率、采集数据完整率，保障原始数据的唯一性和真实性。并针对不同的业务应用，通过配置或公式编写，对采集的原始数据进行计算、统计和分析。具体包括：负荷、电能量的分类统计分析、电能质量数据统计分析、计算线损、母线不平衡、变损等。同时对采集的各类原始数据和应用数据进行分类存储和管理，所有实时或准实时数据都能够通过访问 web 服务器的方式渠道进行查询利用。

由此可以看出，电能信息采集系统能够为电力需求侧管理提供可靠的、真实的、实时的数据基础。

2.2电力用户负荷控制

电能信息采集系统的采集终端同时也具备介入和远程操控用户负荷控制开关的功能，主站系统通过对终端设置功率定值、电量定值、电费定值以及控制相关参数的配置和下达控制命令，能够实现系统功率定值控制、电量定值控制和费率定值控制功能：

（1）功率控制：主站系统通过设置终端负荷定值参数、开关控制轮次、控制开始时间、控制结束时间等控制参数，向终端下发控制投入和控制解除命令，管理终端执行功率控制。控制行为包括时段控、厂休控、营业报停控、当前功率下浮控等。

（2）电量定值控制：主站系统设置终端月电量定值参数、开关控制轮次等控制参数，向终端下发控制投入和控制解除命令，管理终端执行电量控制。

（3）费率定值控制：主站系统设置终端电能量费率时段和费率以及费控控制参数，包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值，向终端下发费率定值控制投入或解除命令，终端根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。

由于用户电费的预付费方式能够极大的避免电力企业电费回收风险，因此受到越来越多供电企业的重视。目前电能信息采集系统的费控管理需要由主站、终端、电能表多个环节协调执行，实现费控控制方式也有主站实施费控、终端实施费控、电能表实施费控三种形式：

（1）主站实施费控：根据用户的缴费信息和定时采集的用户电能表数据，计算剩余电费，当剩余电费等于或低于报警门限值时，通过采集系统主站或其它方式发催费告警通知，通知用户及时缴费。当剩余电费等于或低于跳闸门限值时，通过采集系统主站下发跳闸控制命令，切断供电。用户缴费成功后，可通过主站发送允许合闸命令，允许合闸。

（2）采集终端实施费控：根据用户的缴费信息，主站将电能量费率时段和费率以及费控参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值等参数下发终端并进行存储。当需要对用户进行控制时，向终端下发费控投入命令，终端定时采集用户电能表数据，计算剩余电费，终端根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，可通过主站发送允许合闸命令，允许合闸。

（3）电能表实施费控：根据用户的缴费信息，主站将电能量费率时段和费率以及费控参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值等参数下发电能表并进行存储。当需要对用户进行控制时，向电能表下发费控投入命令，电能表实时计算剩余电费，电能表根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，可通过主站发送允许合闸命令，允许合闸。 通过上述三种控制功能的灵活运用，不难看出目前的电力负荷控制功能已经能对用电客户，尤其是大用户的用电负荷进行精细化管理，为用电负荷的均匀分布和削峰填谷、合理节约电力资源提供可靠保障。需要注意的是，如果需要大规模推广费率定值控制，用于改变传统的用电缴费模式，还需克服法律方面的障碍。

2.3其它综合拓展应用

基于对电能量信息采集和电力负荷控制的灵活应用，电能信息采集系统在电力需求侧管理中衍生出一系列的综合拓展应用，这些应用对于提高电力需求侧管理自动化、精确化、科学化都起着积极和深远的影响。

2.3.1 自动抄表管理

目前主站系统能够根据采集任务的要求，自动采集系统内所有在线电力用户电能表的数据，获得电费结算所需的用电计量数据和其它信息。显而易见，自动抄表管理的推进能够改变过去人工走抄的模式，在节省人力资源的同时还能提高抄录数据的准确性和真实性。

2.3.2 有序用电管理

有序用电管理在电力需求侧管理中具有重要地位，也是需求侧管理的一项主要措施。 电能信息采集系统能够根据有序用电方案管理或安全生产管理要求，编制限电控制方案，对电力用户的用电负荷进行有序控制，并可对重要用户采取保电措施，控制方式可采取功率定值控制和远方控制两种方式。执行方案确定参与限电的采集点并编制群组，确定各采集点的控制方式，负荷定值参数、开关控制轮次、控制开始时间、控制结束时间等控制参数。控制参数批量下发给参与限电的所有采集点的相应终端。通过向各终端下发控制投入和控制解除命令，终端执行并有相应控制参数和控制命令的操作记录。

2.3.3 用电情况统计分析

用电情况统计分析在电力需求侧管理中的应用正变的越来越广泛，电能信息采集系统除了能够为电力用户的综合用电分析以及异常用电分析提供可靠的数据支撑之外，还能通过 WEB 、报表生成等方式进行直观的呈现。

电力用户的综合用电分析具体包括负荷分析、负荷率分析、电能量分析、三相平衡度分析和负荷预测支持等：

（1）负荷分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组、用户、变压器容量等类别对象，以组合的方式对一定时段内的负荷进行分析，统计负荷的最大值及发生时间、最小值及发生时间，负荷曲线趋势，并可进行同期比较，以便及时了解系统负荷的变化情况。

（2）负荷率分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组等统计分析各时间段内的负荷率，并可进行趋势分析。

（3）电能量分析：按区域、行业、线路、电压等级、自定义群组、用户等类别，以日、月、季、年或时间段等时间维度对系统所采集的电能量进行组合分析，包括统计电能量查询、电能量同比环比分析、电能量峰谷分析、电能量突变分析、用户用电趋势分析和用电高峰时段分析、排名等。

（4）三相平衡度分析：通过分析配电变压器三相负荷或者台区下所属用户按相线电能量统计数据，确定三相平衡度，进而适当调整用户相线分布，为优化配电管理奠定基础。

（5）负荷预测支持：分析地区、行业、用户等历史负荷、电能量数据，找出负荷变化规律，为负荷预测提供支持。

异常用电分析具体包括计量及用电异常监测、重点用户监测:

（1）计量及用电异常监测：对采集数据进行比对、统计分析，发现用电异常。如同一计量点不同采集方式的采集数据比对或实时数据和历史数据的比对，发现功率超差、电能量超差、负荷超容量等用电异常，记录异常信息。同时对现场设备运行工况进行监测，发现用电异常。如计量柜门、TA/TV回路、表计状态等，发现异常，记录异常信息。系统运用采集到的历史数据分析用电规律，与当前用电情况进行比对分析，分析异常，记录异常信息。一旦发现异常后，启动异常处理流程，将异常信息通过接口传送到相关职能部门。

（2）重点用户监测：对重点用户提供用电情况跟踪、查询和分析功能。可按行业、容量、电压等级、电价类别等分类组合定义，查询重点用户或用户群的信息。查询信息包括历史和实时负荷曲线、电能量曲线、电能质量数据、工况数据以及异常事件信息等。

3结束语

综上所述，电能信息采集系统的各种应用功能已经覆盖到了电力需求侧管理的方方面面，已经能够细化到每一个用电客户。本文分析、阐述了电能信息采集系统在电力需求侧管理中的基本应用及衍生应用，论证了电能信息采集系统在构建我国坚强智能电网中不可或缺的作用。