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用能信息实时感知 供电服务更高效

2022-10-12分类:CPEM推荐 / CPEM推荐来源:国家电网报
【CPEM全国电力设备管理网】

核心提示 当前,我国电力用户广泛使用智能电表。为了更快速准确采集用能数据,中国电科院创新研发用于智能电表的用能信息感知数据融合系统,实现大规模用能数据的实时传输,支撑电能质量监测、“多表合一”采集等业务高效开展,助力供电服务质量进一步提升。


用能信息实时感知 供电服务更高效


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国网湖南电力供电服务中心员工在台区现场检查计量装置。贺星 摄


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用电信息采集设备试验研究团队成员开展“多表合一”信息采集测试。中国电科院供图


 

  9月19日,借助自主研发的用能信息感知数据融合系统模型,中国电力科学研究院有限公司计量研究所用电信息采集设备试验研究团队开展智能电能表实时感知试验。团队将结合试验结果,为电网营销业务全链条提供技术方案。


  当前,我国已安装超过5亿只智能电表。实现对大规模智能电表数据的实时准确感知,可以为广大电力用户提供更高效的供电服务。2016年以来,中国电科院立足自主创新,通过产学研用深度融合,研发适合大规模推广应用的用能信息感知数据融合系统,并针对系统研发高效率测试方法。2019年3月,用能信息感知数据融合系统正式投用。目前,技术成果已推广应用到高速电力线载波(HPLC)通信单元、智能量测终端、标准化检定检验设备、主站系统等相关研发和制造过程中,涉及国家电网有限公司经营区全部省级电力公司和100多家设备厂商,具有显著的经济和社会效益。


  高速载波通信传输技术

  支撑电网营销业务开展


  智能电表的实时感知功能是智能量测技术与实时通信技术的融合创新。用能信息感知数据融合系统依托用电信息采集架构,分为采集系统主站、通信信道、采集设备三个层面,具有高频率、高速率、大内存、多功能等技术优势,可以实时传输大规模智能电表数据,支撑电网营销、电能质量监测和水电气热“多表合一”采集业务。


  9月23日,中国电科院计量研究所用电信息采集设备试验研究团队与国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心)合作,在济南开展高速通信信道效率测试,检验高速信道传输的实时性和可靠性。


  通信信道是数据传输的通路。2009年,公司建设用电信息采集系统,同时引入窄带电力线载波技术支撑电力数据通信信道传输。窄带电力线载波频率为3千赫兹~500千赫兹,数据传输速率较低,载波信道环境较差。随着用电信息采集系统应用的逐步深化,系统承载的营销业务范围不断扩大,需要高速电力线载波通信技术助力提升通信信道的传输能力。


  2017年1月,用电信息采集设备试验研究团队通过开展高速电力线载波技术的产学研用联合攻关,设计出高带宽、高抗电磁干扰的通信信道物理传输层,解决了电力线信息交互的可靠性问题。


  “在通信信道物理传输层中,我们设计了4个工作频段,点对点通信速率提升至1兆比特每秒以上,相当于为数据传输建设了‘高速路’,提出一种在时域和频域同时进行信道交织与分集拷贝处理的方法,解决了电力线信道中噪声干扰、多径、衰落等关键问题,研制了高速载波通信单元。”用电信息采集设备试验研究室主任祝恩国说。


  基于高速载波通信单元得到的电力用户侧数据,用电信息采集设备试验研究团队还围绕窃电分析、台区精细线损分析、智能费控、新能源汽车有序充电、分布式能源接入等营销业务建立分析模型,实现了对营销业务的支撑。


  2019年起,该团队与19家用电信息采集系统通信信道集成企业合作,批量制造高速载波通信单元。经过技术成果转化,当年首批经过检测的通信单元用于国网天津、河北、重庆电力等省级电力公司。2021年,高速载波通信单元在公司经营区内的全部省级电力公司实现推广应用。截至目前,各省级电力公司已累计安装3.04亿个高速载波通信单元。


  高速载波通信单元支撑公司营销业务有序开展。2021年,在窃电分析方面,公司查处10千伏专变用户窃电案件6583起,追补电量1.75亿千瓦时;在台区精细线损分析方面,实现299.92万个台区2.83亿户的户变关系自动识别,提高了台区精细线损分析效率;在智能费控方面,形成24小时面向用户的“集成简约、互联互动、移动智能、开放融合”的全方位一体化服务体系,缩短了办电和停电时间。


  新一代智能量测终端

  提升电能质量监测效率


  9月27日,在用能信息感知数据融合系统模型运行试验中,用电信息采集设备试验研究团队利用模拟主站向量测终端发起采集任务,量测终端在1分钟内读取电能表电压、电流数据100次。


  量测终端是连接智能电表和用电信息采集主站的重要设备,主要安装在变压器旁,用于采集智能电表数据和供电台区任务调度。过去量测终端处理能力不足,功能较为单一。在新型电力系统建设中,电网末端节点数量将爆发式增长,量测终端采集的对象将更多样,采集方式也将更灵活,这对采集终端性能提出新的更高要求。


  2017年1月起,用电信息采集设备试验研究团队围绕智能量测终端的功能、型式结构、技术参数等方面,研究构建新一代智能量测终端研制标准。团队采用模块化、可扩展设计方法,优化了电源管理单元、交采、核心板、固定外设等硬件布局,将量测终端主频提升至1千兆赫,存储容量由64兆字节提升至8吉字节,扩展了终端的交采、运算、存储等功能。


  在交采功能上,新一代智能量测终端实现台区一体化采集与监控;在运算和存储上,量测终端记录处理日电量数据达25.84亿条,改善了批量任务执行能力弱、业务可扩展性差的工况。目前团队已与70余家国内采集终端生产企业签订协议,未来将投入应用5000万个智能量测终端。


  2018年起,国网重庆市电力公司营销服务中心推动全市更换量测终端以及终端高速载波通信单元。台区工作人员利用供电服务指挥平台分析量测终端采集数据,有效提高故障停电研判准确率,供电服务质量进一步提升。


  2021年,国网湖南省电力有限公司供电服务中心(计量中心)立足低压台区通信业务,依托量测终端和终端高速载波通信单元构成的低压台区本地通信系统,支撑用电检查的户变关系异常监测。该中心全年累计派发低压主动抢修工单45个,涉及900余户,监测户变异常台区310个。


  水电气热“多表合一”采集

  为用能分析提供数据支撑


  9月28日,用电信息采集设备试验研究室副主任张海龙操作“多表合一”协议测试系统,测试抄读水、电、气、热能源表计通信协议的互联互通性能。


  通信协议转换是实现“多表合一”的重要基础。团队在开展“多表合一”信息采集研究攻关的过程中,解决了系统并发处理能力不足,系统、采集终端和通信协议无法互联互通的难点,实现水、电、气、热能源计量一体化采集和多任务并发处理。2017年,“多表合一”通信协议系统在山东济宁、上海浦东、江苏常州、江西鹰潭、四川乐山5地验收应用,实现“多表合一”采集480万户,接入水、气、热表500余万只。2020年,以上地区建设示范区,累计接入多表用户664万户,实现水电气热账单“多单合一”,并推广“电e宝”、营业厅等多渠道代收费服务。


  用能信息感知数据融合系统目前已接入量测终端5400万只,覆盖电力用户5.4亿户、水气热用户710万户,为政府相关部门开展城市发展规划、电网建设规划、行业用能分析、精准复工复产等工作提供了数据支撑。


  围绕用能信息感知数据融合系统,团队还提出了通信单元和智能量测终端自动化检测方法,推动智能量测终端集中检测全过程标准化、自动化、智能化。该功能在试点应用过程中,实现每8小时检测1.7万只智能电表,提升了通信单元和智能量测终端的检测效率。目前,自动化检定流水线已在国网北京、冀北、山东电力等省级电力公司的营销服务中心推广,年均检测样品1100万只,累计检定样品超过2亿只。


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