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                      中國電科院:用能信息實時感知 供電服務更高效

                      國家電網報發布時間:2022-10-11 15:58:14  作者:楊亞迪 任毅

                        核心提示:當前,我國電力用戶廣泛使用智能電表。為了更快速準確采集用能數據,中國電科院創新研發用于智能電表的用能信息感知數據融合系統,實現大規模用能數據的實時傳輸,支撐電能質量監測、“多表合一”采集等業務高效開展,助力供電服務質量進一步提升。

                        9月19日,借助自主研發的用能信息感知數據融合系統模型,中國電力科學研究院有限公司計量研究所用電信息采集設備試驗研究團隊開展智能電能表實時感知試驗。團隊將結合試驗結果,為電網營銷業務全鏈條提供技術方案。


                      用電信息采集設備試驗研究團隊成員開展“多表合一”信息采集測試。中國電科院供圖

                        當前,我國已安裝超過5億只智能電表。實現對大規模智能電表數據的實時準確感知,可以為廣大電力用戶提供更高效的供電服務。2016年以來,中國電科院立足自主創新,通過產學研用深度融合,研發適合大規模推廣應用的用能信息感知數據融合系統,并針對系統研發高效率測試方法。2019年3月,用能信息感知數據融合系統正式投用。目前,技術成果已推廣應用到高速電力線載波(HPLC)通信單元、智能量測終端、標準化檢定檢驗設備、主站系統等相關研發和制造過程中,涉及國家電網有限公司經營區全部省級電力公司和100多家設備廠商,具有顯著的經濟和社會效益。

                        高速載波通信傳輸技術

                        支撐電網營銷業務開展

                        智能電表的實時感知功能是智能量測技術與實時通信技術的融合創新。用能信息感知數據融合系統依托用電信息采集架構,分為采集系統主站、通信信道、采集設備三個層面,具有高頻率、高速率、大內存、多功能等技術優勢,可以實時傳輸大規模智能電表數據,支撐電網營銷、電能質量監測和水電氣熱“多表合一”采集業務。

                        9月23日,中國電科院計量研究所用電信息采集設備試驗研究團隊與國網山東省電力公司營銷服務中心(計量中心)合作,在濟南開展高速通信信道效率測試,檢驗高速信道傳輸的實時性和可靠性。

                        通信信道是數據傳輸的通路。2009年,公司建設用電信息采集系統,同時引入窄帶電力線載波技術支撐電力數據通信信道傳輸。窄帶電力線載波頻率為3千赫茲~500千赫茲,數據傳輸速率較低,載波信道環境較差。隨著用電信息采集系統應用的逐步深化,系統承載的營銷業務范圍不斷擴大,需要高速電力線載波通信技術助力提升通信信道的傳輸能力。

                        2017年1月,用電信息采集設備試驗研究團隊通過開展高速電力線載波技術的產學研用聯合攻關,設計出高帶寬、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題。

                        “在通信信道物理傳輸層中,我們設計了4個工作頻段,點對點通信速率提升至1兆比特每秒以上,相當于為數據傳輸建設了‘高速路’,提出一種在時域和頻域同時進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、衰落等關鍵問題,研制了高速載波通信單元。”用電信息采集設備試驗研究室主任祝恩國說。

                        基于高速載波通信單元得到的電力用戶側數據,用電信息采集設備試驗研究團隊還圍繞竊電分析、臺區精細線損分析、智能費控、新能源汽車有序充電、分布式能源接入等營銷業務建立分析模型,實現了對營銷業務的支撐。

                        2019年起,該團隊與19家用電信息采集系統通信信道集成企業合作,批量制造高速載波通信單元。經過技術成果轉化,當年首批經過檢測的通信單元用于國網天津、河北、重慶電力等省級電力公司。2021年,高速載波通信單元在公司經營區內的全部省級電力公司實現推廣應用。截至目前,各省級電力公司已累計安裝3.04億個高速載波通信單元。

                        高速載波通信單元支撐公司營銷業務有序開展。2021年,在竊電分析方面,公司查處10千伏專變用戶竊電案件6583起,追補電量1.75億千瓦時;在臺區精細線損分析方面,實現299.92萬個臺區2.83億戶的戶變關系自動識別,提高了臺區精細線損分析效率;在智能費控方面,形成24小時面向用戶的“集成簡約、互聯互動、移動智能、開放融合”的全方位一體化服務體系,縮短了辦電和停電時間。

                        新一代智能量測終端

                        提升電能質量監測效率

                        9月27日,在用能信息感知數據融合系統模型運行試驗中,用電信息采集設備試驗研究團隊利用模擬主站向量測終端發起采集任務,量測終端在1分鐘內讀取電能表電壓、電流數據100次。

                        量測終端是連接智能電表和用電信息采集主站的重要設備,主要安裝在變壓器旁,用于采集智能電表數據和供電臺區任務調度。過去量測終端處理能力不足,功能較為單一。在新型電力系統建設中,電網末端節點數量將爆發式增長,量測終端采集的對象將更多樣,采集方式也將更靈活,這對采集終端性能提出新的更高要求。

                        2017年1月起,用電信息采集設備試驗研究團隊圍繞智能量測終端的功能、型式結構、技術參數等方面,研究構建新一代智能量測終端研制標準。團隊采用模塊化、可擴展設計方法,優化了電源管理單元、交采、核心板、固定外設等硬件布局,將量測終端主頻提升至1千兆赫,存儲容量由64兆字節提升至8吉字節,擴展了終端的交采、運算、存儲等功能。

                        在交采功能上,新一代智能量測終端實現臺區一體化采集與監控;在運算和存儲上,量測終端記錄處理日電量數據達25.84億條,改善了批量任務執行能力弱、業務可擴展性差的工況。目前團隊已與70余家國內采集終端生產企業簽訂協議,未來將投入應用5000萬個智能量測終端。

                        2018年起,國網重慶市電力公司營銷服務中心推動全市更換量測終端以及終端高速載波通信單元。臺區工作人員利用供電服務指揮平臺分析量測終端采集數據,有效提高故障停電研判準確率,供電服務質量進一步提升。

                        2021年,國網湖南省電力有限公司供電服務中心(計量中心)立足低壓臺區通信業務,依托量測終端和終端高速載波通信單元構成的低壓臺區本地通信系統,支撐用電檢查的戶變關系異常監測。該中心全年累計派發低壓主動搶修工單45個,涉及900余戶,監測戶變異常臺區310個。

                        水電氣熱“多表合一”采集

                        為用能分析提供數據支撐

                        9月28日,用電信息采集設備試驗研究室副主任張海龍操作“多表合一”協議測試系統,測試抄讀水、電、氣、熱能源表計通信協議的互聯互通性能。

                        通信協議轉換是實現“多表合一”的重要基礎。團隊在開展“多表合一”信息采集研究攻關的過程中,解決了系統并發處理能力不足,系統、采集終端和通信協議無法互聯互通的難點,實現水、電、氣、熱能源計量一體化采集和多任務并發處理。2017年,“多表合一”通信協議系統在山東濟寧、上海浦東、江蘇常州、江西鷹潭、四川樂山5地驗收應用,實現“多表合一”采集480萬戶,接入水、氣、熱表500余萬只。2020年,以上地區建設示范區,累計接入多表用戶664萬戶,實現水電氣熱賬單“多單合一”,并推廣“電e寶”、營業廳等多渠道代收費服務。

                        用能信息感知數據融合系統目前已接入量測終端5400萬只,覆蓋電力用戶5.4億戶、水氣熱用戶710萬戶,為政府相關部門開展城市發展規劃、電網建設規劃、行業用能分析、精準復工復產等工作提供了數據支撐。

                        圍繞用能信息感知數據融合系統,團隊還提出了通信單元和智能量測終端自動化檢測方法,推動智能量測終端集中檢測全過程標準化、自動化、智能化。該功能在試點應用過程中,實現每8小時檢測1.7萬只智能電表,提升了通信單元和智能量測終端的檢測效率。目前,自動化檢定流水線已在國網北京、冀北、山東電力等省級電力公司的營銷服務中心推廣,年均檢測樣品1100萬只,累計檢定樣品超過2億只。(楊亞迪 任毅)

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