南宁供电局低压集抄远程抄表采集策略研究

朱迪

摘要：随着社会经济的不断发展，计量自动化系统对于电量数据的采集机制，以及数据准确性、同步性，时钟的准确与同步等成为实用化进程中的关键问题。本文首先从现状分析入手，研究了目前在用的计量自动化系统的架构，调研了常用的几种低压集抄组网方案，总结得出当前南宁供电局低压集抄的运行现状，并通过使用SPSSStatistics软件运行分析，判断采集成功率满足正态分布，并运用概率理论的相关原理进行分析，得出“时间积分电能量数据采集策略”。

1引言

随着电网技术的飞速发展过程，电力体制改革的不断深入，电力系统除了需要满足安全、稳定和经济运行的要求外，在公司管理进行市场化运作和现代管理能力等方面对于客户服务也提出了新要求，为客户提供更加优质的服务，成为电网企业的一项重要工作内容。当前，南宁供电局运营着广西电网居民用户量最大的地级电网，在此背景下，围绕智能电表功能的进一步深入应用，通过开展关键技术的策略研究，逐步实现系统的时间同步和电量的准确采集，为电费核算提供精确的月度电量数据，提升远程抄表采集成功率，逐步实现设备管理向数据管理转变。

2低压集抄系统

2.1系统架构

低压集抄系统是的计量自动化系统的应用子系统。现场通信主要由集中器、采集器（或采集终端）、电能表构成。对电能量数据的访问和终端设备的操控依托南宁供电局计量自动化主站系统实现。

集抄客户方电能表首先通过抄表模块抄读表计数据，然后将接收的数据进行处理、存储，并通过载波方式上传给集中器（终端），或经由采集器转送给集中器，最后由通信网络（CATV广电网络或GPRS）将数据发送到南宁供电局计量自动化主站系统，将发送到主站的数据接收并统一处理。

2.2低压集抄组网特性分析

电力线载波（PLC）是电力系统特有的、基本的通信方式，也是目前成熟应用较多的一种通信方式，在我国低压集抄系统、路由通信等方面均有广泛应用。电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。

电力线载波组网主要有全载波方案、半载波方案、混合载波方案。因使用载波通信，所以上述方案均有通信实时性不强、易受信号干扰的特点，从而将对数据实时采集成功率造成一定影响，导致采集成功率难以达到100%，故难以实现数据的全采集。

3模型建立及分析

因南宁供电局大量采用较为成熟的载波的抄表数据传输方式，具有数据传输实时性不强、易受信号干扰的特点。故可用概率理论对采集成功率进行分析。在计量自动化系统截取20天的采集成功率作为样本，准备测试数据集，使用SPSSStatistics软件进行正态分布验证，查看正态性检验结果，见图3-1。

图3-1SPSSStatistics软件截图

由于样本数较小，以K-S结果为准，sig.=0.137>0.05，见表3-1，服从正态分布。

表3-1正态性检验表

查看Q-Q图进一步确认，由图可见基本在直线附近，可以认为服从正态分布，见图3-2。

图3-2标准分布Q-Q图

故经软件验证，每日的实施数据采集成功率服从正态分布，故可表达为。

因服从于正态分布，且经验证，方差σ较小，所以可用平均值μ进行近似分析。

4时间积分电量数据采集策略的提出

当前日采集成功率稳定在80%以上但未达到85%，即80%≤μ≤85%，故使用集中器抄读实时数据，采集成功率稳定在80%≤μ≤85%，如遇到系统崩溃，运营商网络大规模掉线等情况，如不能于当日抄回，则采集成功率将反映在。

根据广西电网公司2008年颁布的技术规范书规定，表计可读取7天的日冻结数据，故提出一种新方法，即系统于每月1日自动采集当日的日冻结电量数据，然后第2日对1日未采集的数据进行补采，第3日对1、2日未采集的数据进行补采，以此类推，至第5日对前4日未采集的数据进行补采，则有5日连续采集的成功率为：

μ55=μ1+（1-μ11）μ2+（1-μ22）μ3+（1-μ33）μ4+（1-μ44）μ5；

μ44=μ3+（1-μ33）μ4；

μ33=μ2+（1-μ22）μ3；

μ22=μ1+（1-μ11）μ2；

μ11=μ1；

其中，μ1为1日采集成功率，μ2为2日采集成功率，以此类推，μ5为5日采集成功率。

μ111日累计采集成功率，μ22为2日累计采集成功率，以此类推，μ555日累计采集成功率。

假设每日采集成功率稳定在80%≤μ≤85%，则有：

80%≤μ11≤85%，

80%+（1-80%）×80%≤μ22≤85%+（1-85%）×85%，即96%≤μ22≤97.75%；

96%+（1-96%）×80%≤μ33≤97.75%+（1-97.75%）×85%，即99.2%≤μ33≤99.662%；

99.2%+（1-99.2%）×80%≤μ44≤99.66%+（1-99.66%）×85%，即99.84%≤μ44≤99.947%；

99.84%+（1-99.84%）×80%≤μ22≤99.947%+（1-99.947%）×85%，即99.97%≤μ55≤99.99%；

在认为，重复采集的采集成功率理论上可逼近100%。

但在远程抄表的实际运行过程中，当日无法采集成功的表计，有可能因为现场干扰较大，或通信通道数据传输不畅，且随着相对容易采集到的数据点完成采集后，剩余采集点的采集难度应不断增大。假设采集难度呈指数增加，故在此假设下，数据补采的采集成功率应呈指数递减，假设补采采集成功率μn满足μn=0.5（n-1）μ1，据此分析，对数据补采采集成功率做如下假设：

80%≤μ1≤85%

μ2=0.5μ1，

μ3=0.5μ2=0.52μ1=0.25μ1，

μ4=0.5μ3=0.53μ1=0.125μ1，

μ5=0.5μ4=0.54μ1=0.0625μ1，

即：40%≤μ2≤42.5%，20%≤μ3≤21.25%，10%≤μ4≤10.63%，5%≤μ5≤5.31%。

则有：

80%≤μ11≤85%，

80%+（1-80%）×40%≤μ22≤85%+（1-85%）×42.5%，即88%≤μ22≤91.38%；

88%+（1-88%）×20%≤μ33≤91.38%+（1-91.38%）×21.25%，即90.4%≤μ33≤93.21%；

90.4%+（1-90.4%）×10%≤μ44≤93.21%+（1-93.21%）×10.63%，即91.36%≤μ44≤93.932%；

91.36%+（1-91.36%）×5%≤μ55≤93.932%+（1-93.932%）×5.31%，即91.8%≤μ55≤94.25%；

即在该假设情况下，通过采集策略的调整，采集成功率理论上可提升约10个百分点。

实际上，现场情况千变万化，补采成功率远没有公式μn=0.5（n-1）μ1，实际情况下，补采采集成功率往往会更高一些。以上可以证明，通过重复多日通过系统自动对未采集数据进行补采，可较传统的采集方法大幅提高采集成功率。

5结语

随着社会经济的不断发展，智能电网建设的逐步推进，电力企业正在不断创新发展，计量自动化系统对于电量数据的采集机制，以及数据准确性、同步性，时钟的准确与同步等成为实用化进程中的关键问题。

本文首先从现状分析入手，研究了目前在用的计量自动化系统的架构，调研了常用的几种低压集抄组网方案，总结得出当前南宁供电局低压集抄的运行现状，并通过使用SPSSStatistics软件运行分析，判断采集成功率满足正态分布，并运用概率理论的相关原理进行分析，得出“时间积分电能量数据采集策略”，为后续将要开展的实验室功能验证、主站功能部署及运行计量设备升级理论提供依据。

作者简介：

广西大学电气工程学院，朱迪（1989-）、男、壮族、广西、中级职称、工学学士、电能计量方向

参考文献：

[1]何艺，周毅波，李刚，陈俊.居民阶梯电价实施对广西电网计量技术的影响及对策研究.广西电力.2014

[2]邹炜，李钊.现代化电力系统电量计量采集方式对比及分析.华北电力技术.2016

[3]叶丽娟（广东电网公司珠海供电局）.低压集中抄表系统设计分析[J].中国新技术新产品，2011，（24）：122-123.

[4]孟秀云，李琦，曹冰（大同供电分公司市场营销部）.关于电子电能表远程抄表数据抄核方式的探讨[J].电测与仪表，2004，（02）：32-33+39.