电力用户用电信息采集系统方案1Word格式.docx
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c）先进与实用相结合原则
系统采用分布式多层架构设计技术，保持技术领先，适应公司发展战略；
应用性能设计实现电力用户信息采集在广度和深度上全面覆盖，以切实服务于营销管理和客户服务的各项业务需求为基准，有机结合自动抄表、预付费、有序用电、终端安装、信息采集、用电检查、客户分析等等具体业务流程的要求，建立适应市场变化、快速反映客户需求的客户用电信息采集机制。
d）继承与发展相结合原则
遵循有继承才有发展的思路，综合考虑现有的资源、成熟的应用、以及技术积累，在保护现有资源的基础上，设计全面的电力用户用电信息采集系统。
电力用户用电信息采集系统已经过多年的建设，建成了大量的实用化系统，取得了相当多的成功经验。
方案的设计不是推倒重来，而是在着力系统继承的基础上加以整合和发展，实现各类型电力客户信息采集的统一，整合资源，深化应用。
1.4设计依据
GB/T19882自动抄表系统
GB/T19887自动抄表系统底层通信协议
DL/T614多功能电能表
DL/T645多功能电能表通信规约
DL/T698电能信息采集与管理系统
《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）
《国家电网公司信息化“SG186”工程安全防护总体方案（试行）》（国家电网信息〔2008〕316号）
第2章建设模式
2.1系统建设目标
电力用户用电信息采集系统的建设是为“SG186工程”营销业务应用提供电力用户实时用电信息数据，推进营销计量、抄表、收费模式标准化建设和公司信息化建设,为公司提升快速响应市场变化、快速反映客户需求从客户用电信息的源头提供数据支持，为分时电价、阶梯电价、全面预付费的营销业务策略的实施提供技术基础。
按照项目需求调研和功能设计的要求，用电信息采集系统要实现对各类型的电力用户的采集全面覆盖，对用户的各类用电信息实现全面采集，满足各类营销业务要求，满足公司各级各部门经营管理的要求。
2.1.1采集对象
按照项目需求调研和功能设计的要求，用电信息采集系统要实现对各类型的电力用户的采集全面覆盖，对用户的各类用电特征信息实现全方面采集，满足各类营销业务模式的营业要求，满足公司各级各部门经营管理的要求。
根据目前营销电力用户的用电情况和用电信息采集的需求将电力用户分为三大类型：
表1.用户分类表
名称
用户类型
大型专变用户
立约容量在100kVA及以上的专变用户。
中小型专变用户
立约容量在100kVA以下的专变用户。
低压三相一般工商业用户
包括低压商业、小动力、办公等用电性质的非居民三相用电。
低压单相一般工商业用户
包括低压商业、小动力、办公等用电性质的非居民单相用电。
居民用户
用电性质为居民的用户。
公用配变考核计量点
即公用配变上的用于内部考核的计量点。
2.1.2采集数据
依据系统建设的业务需求分析和系统功能规范提出的需求，电力用户用电信息采集系统应能采集的电力用户用电信息内容分类、信息的采集方式和现场监控需求整理如下：
表2.用户信息采集方式
名称分类
采集信息类型
采集方式
现场监控需求
实时负荷数据
电能量数据
负荷控制工况
剩余电量电费
电能质量
电能表工况
客户信息提示
实时采集负荷、电量数据；
实时采集电能表工况数据；
实时采集电费电量数据；
每日采集电量冻结数据、用电统计数据、曲线和记录数据
由采集终端实现以下控制功能：
可直接对配电开关实现遥控跳闸；
可实现负荷定值控制；
可实现电量定值控制；
可实现预购电控制；
用电状态信息
根据预购电管理以及欠费管理的要求，对用户实施预付费用电管理。
用电异常事件
实时采集用电状态信息；
实时采集用电异常事件信息；
根据预购电管理以及欠费管理的要求，由终端和预购电电能表配合的方式，对用户实施预付费用电管理。
电能示数
每日采集电表电能示数
根据预购电管理以及欠费管理的要求，系统主站通过对预购电电能表的集中管理，对用户实施预付费用电管理。
实现配变运行状态监测
配变三相不平衡率，过载运行统计
配变电压考核、无功补偿
2.1.3系统业务支持和管理功能
依据系统建设对业务需求的调研分析和系统功能规范设计，电力用户用电信息采集系统应能为实现的营销管理的业务功能提供充分的信息保障，为“SG186”系统提供及时、完整、准确的基础数据，能够为以下业务工作提供以下业务支持和信息服务：
自动抄表：
实现远程自动抄表，获得满足电费计费出账所需要的全部用电计量数据，尤其是对阶梯电价的执行提供技术保障；
预购电控制：
用户预购电信息下发、剩余电量查询、预购电信息提示、预购电控制（跳闸、允许合闸）；
预购电管理和电费回收：
系统提供的用户负荷控制基础功能，为实现预购电管理和催收电费提供有效的技术手段；
客户增值服务：
为通过网上发布、短信平台、终端信息提示等向电力用户发布用电信息和缴费信息等信息服务奠定基础条件；
用电检查和计量管理：
实时监测电能表工况和计量异常事件，异常用电情况的及时判断和告警，提供事件处理数据依据，并为促进电能表全寿命周期管理提供技术条件；
有序用电控制：
根据有序用电方案，对电力用户的用电负荷进行有序控制。
用电信息综合分析：
系统对用户用电负荷、电量等用电信息完整采集，为电力客户关系管理和电力销售市场分析提供了数据依据；
配变运行管理：
系统对配变负载率、功率因素、谐波超限、电压合格率等信息的采集，为配变运行管理和电能质量统计工作提供了技术保障；
线损管理：
系统通过对大用户、工商业用户、城乡居民用户和台区配变的全覆盖用电信息采集，完整地实现配电线路电能信息全采集，在此基础上为科学地准确实现分层、分压、分区线损自动统计分析和考核管理奠定了坚实的技术基础。
数据开放服务：
电力用户用电信息采集系统采集的用户实时用电信息是电网公司管理工作宝贵的资源，除与“营销SG186系统”实现“无缝”信息集成外，还将依据公司信息系统总体规划的要求，设计数据接口，实现信息共享。
2.2主站建设模式
2.2.1统一的用电信息采集
电力用户用电信息采集系统实现对所有用户用电信息的采集，包括了大型专变用户，中小型专变用户、城乡居民用户，用户面广量大，用电环境各异，能够到达的远程信道不同，现场安装的终端类型不同。
虽然对象和信道各异，根据集约、统一、规范的原则以及营销业务功能实现的需求，应该建设统一的用电信息采集平台，在一个平台上实现电力用户的全面覆盖。
2.2.1.1主站系统的建设
用电信息采集系统的建设将建成一个大型的数据采集系统，管理多种通讯信道，同时接入大用户负荷管理终端、集中抄表终端等多种终端，自动采集所有电力用户的用电信息，实现客户用电信息管理、负荷控制、预购电控制等直接应用功能，通过集抄终端接入公配变计量点电表，完成配变数据采集。
根据各网省电能量采集系统建设的情况和营销业务的分类的调查，除电力用户外，还有许多电能计量点没有实现自动采集。
电力客户信息采集系统的统一采集平台功能设计，能支持多种通讯信道和终端类型，可用来采集其它的计量点，如小水电、小火电上网关口、直到统调关口、变电站的各类计量点。
方案的设计同时考虑此类计量点的采集和数据综合应用。
2.2.1.2已有系统的集成
对于现有已经建设运行多年的负荷管理、集抄及其它系统，可以将通讯信道和现场终端转移到本采集系统统一管理，形成网省统一的用电信息采集系统，不再保留单个独立的负荷管理系统。
换一个角度看，也可以认为是对现有负荷管理系统主站进行一次规模、容量、功能、采集对象范围、统一全省标准的全方位升级。
对于已经建立了全省统一的负荷管理系统并且非常强化控制功能的网省公司，电力用户用电信息采集系统对象是未纳入负荷管理系统采集范围的大用户、高压或低压非普工业、商业、城乡居民电力用户，两系统相互接口，共同完成全部电力用户的用电信息采集，保证电力用户的全部覆盖。
2.2.2营销业务应用的集成统一
根据“SG186工程”营销业务应用中的标准化设计，电能信息采集是营销九大业务应用分类之一，本系统的主站担任了信息采集业务的实际数据采集执行动作，将业务指令转变为实际向现场终端发出的通讯报文，将现场终端返回报文解释成真实的客户用电信息传递个采集业务流程。
按照营销业务应用系统的标准化设计，采集系统仅完成采集指令的执行，无独立的档案和数据库，自动采集业务和手动采集以及人工现场采集均作为营销抄表业务统一管理和执行。
但在“SG186”营销管理业务应用系统还没有全面部署到位前，用电信息采集系统的主站设计将建设完整的主站，实现信息采集业务的完整功能，并完成对采集数据的分析管理基本应用，和现有营销信息系统之间以接口形式完成数据交换，同步复制营销客户档案以及抄表任务计划，在采集系统内执行采集任务，完成的数据上装到营销信息系统。
2.2.3应用部署模式
采集系统的应用部署和各个网省公司的管理模式密切相关，根据需求调查的结果，能够适合各网省公司以及直辖市的采集系统应用部署模式有集中和分布两种形式。
2.2.3.1部署方案
集中式部署是全省（直辖市）仅部署一套主站系统，一个统一的通信接入平台，直接采集全省范围内的所有现场终端和表计，集中处理信息采集、数据存储和业务应用。
下属的各地市公司不设立单独的主站，用户统一登录到省公司主站，根据各自权限访问数据和执行本地区范围内的运行管理职能。
集中部署主要适用于用户数量相对较少，地域面积不特别大，企业内部信息网络非常坚强的各个网省公司以及直辖市公司。
简称为集中采集，分布应用。
分布式部署是在全省各地市公司分别部署一套主站系统，独立采集本地区范围内的现场终端和表计，实现本地区信息采集、数据存储和业务应用。
省公司从各地市抽取相关的数据，完成省公司的汇总统计和全省应用。
分布部署主要适用于用户数量特别大，地域面积广阔，企业内部信息网络比较薄弱的网省公司。
简称为分布采集，汇总应用。
2.2.3.2方案选择
集中式部署和分布式部署的区别主要在于IT架构的不同，导致两个方案存在如下的差异。
1分布式式减少了对企业内部信息网的可靠性要求以及网络资源负担。
2集中时部署时的故障影响范围涉及面较广。
3集中时部署相对经济投资成本较低，运行维护统一。
应用部署模式选择的主要依据是遵循营销业务应用系统的部署模式，用电信息采集本就是营销业务应用系统的组成部分，将用电信息采集系统的主站部署和营销业务应用一致起来，系统间的数据传输和运行维护均非常有利。
在部署模式不能和营销系统一致时，根据系统规模考虑。
通常低于500万用户的宜采用全省集中主站部署，高于500万以上用户的网省公司可以考虑省市两级部署的应用模式。
全省集中主站部署的主站数量不宜超过1000万的居民用户数量（10万个终端）。
2.3用电信息采集模式
根据上述采集对象的分类特点，电力用户用电信息采集系统将以不同的技术模式，分别实现对六类采集点用电信息集中采集和实时监控，达到对所有电力用户的采集的“全覆盖”，实现预付费管理的“全覆盖”。
下面针对这六类采集对象分别简要描述其采集模式的主要技术特征，更详细的技术实现在本报告其后的技术方案中阐述。
图1.电力用户用电信息采集系统全覆盖采集示意图
2.3.1大型专变用户的信息采集模式
实现对计量电表的远程抄表、实时用电电量、负荷数据的采集、计量工况等现场事件信息的采集、用户用电负荷控制和用电量控制、提供本地信息服务等系统功能。
大型专变用户装用基于负荷管理功能的专变采集终端，该终端通过与电表间的实时抄表通信、实时采集电表输出脉冲，获取并存贮电表的计量数据和信息；
对现场计量装置进行状态监测；
通过对用户用电开关的直接监控，实现电量控制和负荷控制功能；
通过远程通信与系统主站建立直接数据通信，接收执行系统主站的集中管理，向系统主站传送现场采集的用户用电信息；
为用户提供本地信息服务等。
该终端与系统主站之间的通信可供采用的数据传输通道有：
专用的光纤网络、GPRS/CDMA虚拟专网、230MHz无线专网。
2.3.2中小型专变用户采集模式
实现对计量电表的远程抄表、强化计量工况和现场事件的信息采集、支持预购电功能、具有必要的本地信息服务等
中小型专变用户装用专变采集终端，通过与电表的实时抄表通信，获取并存贮电表的计量数据和信息；
对现场计量装置实施状态监测；
通过对用户用电开关的直接监控，实现预购电控制管理；
通过远程通信与系统主站建立直接数据通信，接收执行系统主站的集中管理，向系统主站传送现场采集的用户用电信息。
专用的光纤网络和GPRS/CDMA虚拟专网。
2.3.3公配变下单相和三相工商业用户采集模式
实现对计量电表的远程抄表，系统强化对其用电信息、计量信息的实时采集和异常分析；
在系统主站的监控下，通过电表的直接控制实现完整的预购电管理功能。
对这两类用户，系统将其纳入配变台区的系统集中抄表管理范围内，实现系统主站的集中抄表和信息采集。
集中抄表模式见下一节描述。
2.3.4居民用户和公配变计量点采集模式
实现居民计量电表的远程抄表和预付费控制管理功能。
实现对配变台区考核总表的远程抄表和用电信息采集。
城乡居民用户具有用户数量巨大，单个用户采集的电能信息较少，故采用集中抄表模式来实现远程抄表和监控。
居民集中抄表以公用配变台区为采集单位，先由当地集中抄表终端利用本地采集数传网络，将该配变台区的全部居民电表（还包括该配电台区的单相和三相工商业用户电表）纳入集中抄表管理范围，通过本地抄表通信，集中采集各电表的计量数据。
同时，同一个集中抄表终端亦完成对该配变台区总表的电能信息采集，实现自动抄表。
集中抄表终端通过远程数传通信，上传抄表数据等配电台区所辖的用户用电信息给系统主站，并接受主站的管理指令，完成对用户计量电表的集中管理，在系统主站的监管下通过电表实现预购电管理功能。
集中抄表终端包括集中器和采集器两种设备：
1．集中器是指收集各采集终端或电能表的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的终端设备。
集中器与系统主站之间的通信可供采用的数据传输通道有：
2．采集器是用于采集多个电能表电能信息,并可与集中器交换数据的设备，采集器的基本功能是实现集中器对电能表数据的抄收。
因此，居民用户的用电信息的采集是由集中器、采集器、电能表以及各设备间的数传通信信道组成的数据采集网络实现。
居民用户用电信息采集网络如下图所示：
图2.居民用电信息采集网络示意图
配变台区居民（含台区下单相和三相工商业用户）集中抄表本地数据采集网络有以下三种组网模式：
2.3.4.1模式一：
集中器+载波表
集中器与具有通信模块的电能表（载波表）直接交换数据；
集中器与系统主站的远程数传通信可采用专用光纤网络、无线公网（GPRS/CDMA）等。
集中器与电能表的抄表数传通信采用窄带电力线载波完成抄表收集。
图3.集中器+载波表模式
2.3.4.2模式二：
集中器+采集器+RS-485表
集中器、采集器和电能表组成二级数据传输网络，采集器采集多个电能表电能信息，集中器与多个采集器交换数据。
集中器与采集器的本地数传通信采用窄带电力线载波方式。
采集器与电能表之间的抄表数传通信采用RS-485总线方式。
图4.集中器+采集器+RS-485表
2.3.4.3模式三：
网络集中器+宽带载波采集器+RS-485表
本模式采用具有以太网络接口的抄表数据集中器终端设备，通过专用的光纤网络，与系统主站建立数传通信。
集中器与采集器之间的数传通信采用宽带电力线载波技术，完成集中器对采集器的集中管理和数据收集。
采集器与居民电表之间采用RS-485总线数传通信方式，实现抄表数据的采集和主站信息的传递。
图5.网络集中器+宽带载波采集器+RS-485表
2.4数据通信模式
电力用户用电采集系统的数据通信网络必须满足稳定可靠的技术特性，完整的采集数据传输由远程通信和本地通信两类通信网络有机构成，分别提供电力用户现场各类采集终端至系统主站间的远程数据传输通信和采集终端至采集对象（电表）之间的通信。
本报告分别给出了远程通信和本地通信的模式说明和技术规范。
电力用户用电采集系统的通信模式必须严格遵循《DL/T698电能信息采集与管理系统》的规定，按该行业标准规定的数据传输规约实现数据传输。
另外，根据国网公司的统一部署，在部分网省试点应用《GB/T19887自动抄表系统底层通信协议》，该标准等同采用IEC62056，标准的其它部分正在制定当中。
2.4.1远程通信
远程通信是指采集终端和系统主站之间的数据通信。
通过远程通信，系统主站与用户侧的采集终端设备间建立联系，下达指令和参数信息，收集用户用电信息。
当前，可供电力用户用电信息采集系统开展数据传输的通信资源主要有以下三种：
1．电力营销自有的230MHz无线专用数传网。
2．公共营运商提供的GPRS/CDMA虚拟专用无线数据传输网络；
3．电力公司自有的配电线路光纤专用通信网络。
下表是各种不同数传通信方式的比较：
表3.远程信道分析比较
传输方式
建设成本
通讯实时性
运行维护费
容量
可靠性
信息安全
以太光纤网络
高
满足要求
低
GPRS/CDMA
受第三方责任因素限制
基本满足要求
差
不满足要求
230M无线专网
确定电力用户用电信息采集系统数据传输通信信道的应用时应按以下优先原则进行：
1．首先选择电力营销专用光纤网络；
2．其次应用公共营运商提供的GPRS/CDMA通信技术，构建虚拟专用数传通信网络；
3．第三利用供电企业现有的230兆无线通信专网资源。
上述三种通信技术条件，均是当前建设电力用户用电信息采集系统的宝贵资源。
在同一个地区，应该根据实际情况，有条件的前提下，按上述优选原则采纳其中一种或同时采纳两种、三种模式，综合利用，相互弥补，共同完成电力用户用电信息采集全覆盖的任务。
下面分别简要描述这三种通信模式主要的技术特性和应用规范。
2.4.1.1专用光纤网络
光纤专网是指依据电力用户用电信息采集系统建设总体规划而建设的以光纤为信道介质的一种电力公司内部通信网络，覆盖全网的配电线路
目前公司所辖电网内35KV、66KV、110KV及以上变电站基本具备骨干光纤通信，具备至1*2M或10M以太网接口，在此基础上具备向下延伸的网络基础。
光纤专网旨在电力通信网的基础上，向配网延伸，覆盖全部10KV线路，将高速以太网延伸至每个台区，形成光纤通信专网。
业务流向为将10KV配电线路和低压侧业务，即专变大用户、工商业用户和居民用户的用电信息统一接入，由上级变电站通信节点上传至系统主站。
图6.光纤专网示意图
该通信网络的建设，将根本地解决了电力用户用电采集的远程数传通信的信道资源问题。
据此，系统主站与采集现场建立了可靠的通信技术条件，满足电力用户用电信息采集系统集中采集和监控的需要：
光纤网络完整地覆盖整个配电线路，在每一个专变大用户和公用台变提供以太接口方式的网络接口；
相对电力用户用电信息采集系统的数据传输需求而言，光纤通信专网提供了不受限的接入容量和高速的数传速率；
光纤通信专网技术上不但通信稳定可靠，更重要的是属公司自有的专用通信网络，不存在“第三方”的安全隐患。
2.4.1.2公共无线网络
公共无线网络通信模式业内简称公网信道，它是相对于电力公司自身建设的专用信道而言的，使用或租用公共通信运营商建设的公共通信资源，当前电力用户用电信息采集系统主要应用的是中国移动公司提供的GPRS和中国电信公司提供的CDMA网络技术服务。
由于公网信道建设的初衷是为社会公众提供通信资源，电力用户用电信息采集系统使用公网信道时必须采用一系列的技术手段以满足自身需求，尤其应该在安全性、可靠性、实时性、可扩展性、经济性等诸方面着重
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