提升采集通信效率深化采集功能应用

提升采集通信效率深化采集功能应用国网四川省电力公司计量中心覃剑CONTENTS目录采集通信现状分析1采集通信解决方案2通信效率提升成效3展望4一、采集通信现状分析采集通信现状-采集系统结构图采集通信现状-远程通信•四川采集系统远程通信技术方案主要采用无线公网，在成都、天府新区、绵阳以及达州的部分城区居民台区采用广电光纤(CATV)进行用电信息的采集。无线公网CATV光纤网络采集通信现状-远程通信无线公网占比96.58%广电光纤占比3.39%其他方式占比0.03%。系列1,无线公网,96.58%,96.58%系列1,广电光纤,3.39%,3.39%系列1,其他,0.03%,0.03%远程通信方式无线公网广电光纤其他采集通信现状-本地通信•本地通信技术主要采用窄带载波、微功率无线以及RS-485总线。窄带载波微功率无线RS-485采集通信现状-本地通信窄带载波占比95.20%RS485占比3.39%微功率无线占比1.20%其他方式试点0.21%。系列1,窄带载波,95.20%,95.20%系列1,RS485,3.39%,3.39%系列1,微功率无线,1.20%,1.20%系列1,宽带载波,0.18%,0.18%系列1,其他,0.03%,0.03%本地通信方式窄带载波RS485微功率无线宽带载波其他采集通信现状-整体采集方案•目前四川应用最为广泛的采集通信方案为“无线公网+载波”，本地载波又存在全载及半载方案。电能表独立分散安装的台区环境如乡镇、农村台区采用全载波方案在电表集中安装现场环境如城区高层台区采用半载波方案采集通信现状-整体采集方案“无线公网+半载波”，接入数量962.12万“无线公网+全载波”，接入数量1123.57万“广电光纤+RS485”，接入数量74.25万“无线公网+微功率无线”，接入数量26.32万“无线公网+宽带载波”，接入数量4.03万系列1,GPRS+集中器+窄带载波+采集器+RS485+电能表,43.91%,43.91%系列1,GPRS+集中器+窄带载波+电能表,51.28%,51.28%系列1,广电光纤+采集器+RS485+电能表,3.39%,3.39%系列1,GPRS+集中器+微功率无线+电能表,1.20%,1.20%系列1,GPRS+集中器+宽带载波+电能表,0.18%,0.18%系列1,其他,0.03%,0.03%整体通信方案GPRS+集中器+窄带载波+采集器+RS485+电能表GPRS+集中器+窄带载波+电能表广电光纤+采集器+RS485+电能表GPRS+集中器+微功率无线+电能表GPRS+集中器+宽带载波+电能表其他采集通信现状-存在问题本地通信效率低四川本地通信绝大部分采用低压窄带载波方式，信号受来自各方面电器产生的谐波干扰严重，在传输过程中噪声较大，衰减程度大，影响数据传输效率。单位：分钟采集通信现状-存在问题远程通信不稳定四川远程通信绝大部分采用无线公网方式，且基本为移动的GPRS网络。移动无线公网存在覆盖有死角、信号不稳定等固有问题，并会经常出现由于运营商系统维护、IP切割等工作导致大批量集中器掉线的问题，严重影响用电信息采集成功率。系列1,asu10,10,10%系列1,10=asu15,48,48%系列1,asu15,42,42%asu1010=asu15asu15采集通信现状-存在问题通信方案配置不合理2015年以前，四川用电信息采集系统建设均采用“无线公网+窄带载波”的通信方式解决信息传输问题，然而，四川地形地貌复杂，平原、丘陵、山地和高原四种地貌类型齐全，单一的通信方案根本满足不了现场实际应用的需求，致使用电信息采集系统建设以后，始终存在采集率不够高，采集可靠性不够强的问题。采集通信现状-存在问题主站构架及采集策略配置不合理随着系统建设的持续推进以及电力行业应用业务的深入开展，用电信息采集系统的数据采集范围、应用范围将会持续扩大，现有的传统数据采集处理技术和架构已经无法满足当前业务发展对采集系统数据处理、数据应用的要求。以前置机配置为例：非成都局大型转变GPRS通道组接入除成都供电公司外所有供电单位下专变终端，单个通道组下挂载终端过多（超过6万终端），导致个别前置机资源消耗高，其他前置机资源消耗低，没有很好实现后台服务器负载均衡。二、采集通信解决方案采集通信解决方案-优化通信方案配置优化通信方案配置用电信息采集系统涉及的电网网架结构非常复杂，应用场景千变万化，总体上可以从区域环境、地理特征来区分，其中在区域环境上包括了城市、郊区、农村、牧区等不同区域；在地理特征上包括了平原、丘陵、山区、高原等不同地理条件。根据不同的区域环境及地理特征，采用不同的采集方案以提升对现场的适用性。采集通信解决方案-优化通信方案配置•城区高层台区•城区高层台区的建筑一般为高层电梯房，每3~5层用户的电能表集中安装在一个电表箱内，箱内电能表采用485总线连接。•台区规模在100至800之间，采集半径一般小于2公里首选“光纤+RS485”采集方案。采集通信解决方案-优化通信方案配置•城区多层台区•城区多层台区的建筑一般为3~8层的低层楼房，每个用户的电能表都独立安装。用电类型多且复杂，以架空线布线居多且电能表布置较为集中。•台区规模在50至600之间，采集半径一般小于2公里首选“无线公网（3G/4G）+窄带载波”采集方案采集通信解决方案-优化通信方案配置•乡镇台区•城乡结合部的乡镇台区多为1~3层的平房建筑，一般用电较为混乱且布线分支较多，载波通信衰减较大，用电设备类型陈旧。•台区规模在30至900之间，采集半径一般小于5公里。首选“无线公网（3G/4G）+微功率无线”采集方案采集通信解决方案-优化通信方案配置•农村台区•农村台区一般为单相供电，台区半径大，线路较为陈旧，电力线电压稳定度较差，在山区农村台区由于台区半径大、采集点分布分散，往往存在采集孤岛。•台区规模在30至500之间，采集半径最大可达数十公里。首选“无线公网+窄带载波”方案，备选远程通信采用“变电站光纤+中压载波”方案。采集通信解决方案-优化通信方案配置•山区及牧区•一般为单相供电，台区半径大，线路较为陈旧，电力线电压稳定度较差，采集点分布分散。•台区规模在几十户，采集半径最大可达数十公里。首选“无线公网+窄带载波”方案，备选远程通信采用“变电站光纤+中压载波”方案。采集通信解决方案-优化通信方案配置地理环境特点远程通信方式本地通信方式盆地盆地底部地势平坦3G/4G公网宽带载波人口密度大CATV网络微功率无线工农业发达GPRS/CDMA公网窄带载波用电量大RS485总线基础设施完善丘陵地势相对较低3G/4G公网微功率无线人口密度较大GPRS/CDMA公网窄带载波工农业较发达基础设施完善山区地势复杂GPRS/CDMA公网窄带载波人口密度小RS485总线工业不发达微功率无线用电量小基础设施不完善高原地势高GPRS/CDMA公网窄带载波人口密度小中压载波+变电站光纤RS485总线多为牧区工农业不发达基础设施不完善根据不同地理环境的特点，择优选取相应通信方案，提高通信效率。采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•光纤+RS485方案简介主要应用范围是在具备CATV网络的小区，在电表表箱内安装CATV数据采集终端，终端通过RS485总线采集智能电表的用电信息，通过CATV网络将数据传送到采集主站。采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•光纤+RS485方案应用情况广电光纤+RS485方案运行约有74.25万，整体日均采集成功率在99.43%，电费远程充值一次成功率98.32%，单个数据透抄成功率98.11%，该方案对实时性要求较高的业务支撑方面展示了良好的能力。系列1,采集成功率,99.43%系列1,电费下发成功率,98.32%系列1,透抄成功率,98.11%CATV应用情况采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•光纤+RS485方案存在问题1、只使用广电CATV通道具有一定的局限性，如其系统出现问题将引起批量采集故障。目前四川正在与电信、联通等其他通信运营商商谈合作事宜。2、目前在运行的CATV采集器为非国网标准设备，国网13版采集标准中有II型集中器，可在之后的建设方案中进行替换。3、光纤运营商收费标准以电表箱为单位，以目前方案在后期产生的信道租用费较高，为节约成本可采用“光纤+I型集中器+载波（其他本地通信方式也可）+电能表”的方案。采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•中压载波•试点背景在四川西部的山区存在大量GPRS/CDMA无线公网无法覆盖的地区，而四川没有建设230无线专网，一些偏远孤立的台区难以将数据传回主站。为了使无信号台区能够实现正常采集，保证用电信息采集的覆盖率和成功率，四川公司在雷波县供电公司及凉山州安宁供电分公司试点应用了中压载波技术，利用中压载波通信距离较长的特点将无信号台区的数据通过电力线传输至附近有无线公网信号覆盖的台区，再通过无线公网将数据传输回主站。采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•中压电力线载波技术简介中压电力线载波通信设备分为电力线载波数字通讯机（简称载波机，分为主载波机和从载波机，主载波机与管理机安装在有信号的台区，从载波机与集中器或者专变终端安装在无信号的台区）、电容耦合器。……从载波终端从载波终端从载波终端……采集主站中压载波通信系统电力线光纤或无线公网主载波采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•中压载波试点情况凉山安宁供电供电公司长梁6组公变台区进行试点，试点运行至今，抄表成功率稳定，且可实现数据点抄，运行情况良好。采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•北斗卫星+RS485应用背景四川有非统调电厂近3000座，其中有很多水电站由于地理位置较为偏僻，存在无线公网信号弱未覆盖的问题，未完成电厂侧全采集的目标，提出了远程通信采用北斗卫星的方式。整体通信方案为“北斗卫星+专变终端+RS485+电能表”。采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•北斗卫星+RS485简介北斗通讯终端厂站端可通过网口、RS232串口、RS485三种连接方式与专变采集终端通信，主要功能为将376.1协议包嵌入北斗通信协议中，实现协议转换。北斗通讯终端主站端通过综合数据网与采集系统前置通信，主要功能为将北斗通信协议转换为376.1协议，并向采集主站推送数据。.采集主站采集通信解决方案-试点应用新型通信方案•北斗卫星+RS485问题目前四川共计应用北斗卫星通信方案287套，有效解决了非统调电厂的采集覆盖。但是北斗卫星通信应用于用电信息采集也存在一定的缺陷，主要有：一是由于北斗卫星通信为短报文方式，且通信报文间隔需1分钟，通信效率较低，不能实现大数据量的通信；二是建设完成后每年需缴纳北斗卫星通信费，费用较高。.采集通信解决方案-采集主站构架优化调整•系统技术架构调整•提升前置数据采集能力•升数据分析计算能力•优化对外数据共享三、通信效率提高成效通信效率提高成-电费远程充值应用提升•2014年6月至2015年10月，选取了5132个台区进行试点，试点范围涵盖城市、农村、山区，共计40余万用户。通过设备更换、通信模块升级、采集策略优化等手段有效提升电费下发成功率。.电费远程充值成功率,试点前,92.15%98.32%电费远程充值成功率通信效率提高成-电能表时钟巡检电能表时钟巡检周期,优化前,6电能表时钟巡检周期,优化后,1电能表时钟巡检周期•通过策略优化、采集主站升级，目前四川已部署电能表时钟定时抄读任务，全省巡检周期提升为1个月，如有特殊需求还可缩短至15天。.通信效率提高成-低压用户电压采集•集中器配置重点用户方式实现电压采集，目前已配置低压重点用户32359户，抄读电压间隔15分钟，成功率95%以上，完全能够满足国网对低压用户电压采集的要求。.展望四川公司用电信息采集系统面临的地貌环境广阔多样，台区现场环境复杂多样。目前四川采集成功率整体高且分布不均。在四川山区一些极端环境台区的数据采集仍是技术难题。电价下发及远程充值综合成功率有待进一步提高以支撑“掌上川电”的应用推广，实现手机购电充值，