(广东电网有限责任公司汕头供电局 广东汕头 515041)
摘要：分析和解决目前用电信息采集系统的存在问题，创新设计通信规约和采集器工作模式，为用电信息采集系统的推广应用开拓了一条“能实现、可借鉴、易推广、有价值”的新途径。
关键词：用电信息；数据帧；通信协议
0 引言
为解决人工抄表存在的耗费人力资源、错抄、抄表不及时、数据管理不便、对窃电应对迟缓等问题，智能电表逐渐取代机械电表，集中抄表系统逐渐取代人工抄表。为提高节能减排水平，时段计费、预收费、阶梯计费等计费方式已广泛应用，用电实时监控成为必然，同时有助于用电安全管理。随着电力体制改革的深化，更多企业将参与售电、应用集中抄表系统和用电实时监控。在上述背景技术推动下，用电信息采集系统具有采集和分析用电信息、能效管理、智能控制、用电信息查询等用电服务功能，将得到推广应用和普及。
1用电信息采集系统简述
用电信息采集系统涵盖了计算机软件、智能电表、通信、采集等技术。通过对用电数据的采集、集中、分析、管理、统计，掌握用电信息、发现用电异常，实现用电能效管理、智能控制、信息查询、节约用电、安全用电等智能用电功能。
智能电表是由测量、数据处理、通信等单元组成的电能计量表，具有电能量计量、信息存储、处理、交互、实时监控、自动控制等功能。智能电表作为智能电网的重要组成部分，为实时采集用电信息提供基础数据。
用电信息采集终端是对电能表的用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器等。集中器是指收集各采集器或电能表的数据，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设备。采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息。
2分析用电信息采集系统的存在问题
2.1用电信息采集系统的存在问题
目前现行用电信息采集系统的存在问题主要包括：坏表更换、扩容换表，不同型号的智能电表很难接入系统，造成没有必要的资产占压和浪费或换表不及时；新装智能电表必须局限在能够接入现行系统的智能电表，给智能电表的采购和现行系统的功能扩展带来制约；现行系统应用于实时用电监控，网络通信流量和资费高，传输速度和可靠性低。
2.2存在问题的导致原因
2.2.1采集器根据特定智能电表进行设计
匹配的传输响应参数和相同的通信协议是采集器与智能电表正确、可靠通信的必要条件。目前智能电表通信没有统一通信协议，应用比较普及的通信协议有DLT645-1997、DLT645-2007、MODBUS等，各种智能电表支持的功能指令各不相同，很多只根据购买方要求进行定制、固化对应的功能指令解析程序；各种智能电表通信接口的固有电气特性各异，传输响应参数各不相同；受制于存储空间和成本、开发团队技术力量等因素，现行采集器基本上只固化能够与特定智能电表通信的协议解析程序和传输响应参数。上述因素造成采集器没有独立于智能电表，从而造成换表或新装电表只能局限于能够接入现行采集器的智能电表，同时造成系统功能智能局限在智能电表支持的功能，很难根据实际需求进行系统功能扩展。
2.2.2系统采用与智能电表相同的通信协议
系统软件、集中器、采集器采用智能电表支持的通信协议进行通信数据帧的编制和解析，目前智能电表的通信协议，主要目的是完成本地数据交换，其数据帧格式没有支持复用的标识字节，完成一次用电监控，最少需要两条通信数据帧。以一台采集器为一条通信线路，采集器配置24只智能电表（一般一个表箱装有24只智能电表）、实时监控时间精确到15分钟计算，通信线路上每48秒最少有一条通信数据帧。而实际应用中每个台区只使用一条通信线路，造成实时监控时，网络通信流量很大，降低传输速度和可靠性。采用无资费的网络通信，其网络管理困难、组网通信设备投资庞大，采用有资费的网络通信，通信资费随通信流量的增加而增加。
3解决用电信息采集系统的存在问题
3.1设计独立于智能电表的采集器
3.1.1设计采集器增加动态配置传输响应参数的功能
把需要接入采集器的各种智能电表的传输响应参数动态增加在采集器，建立电表型号、识别码、传输响应参数对应关系。使采集器能够根据识别码读取对应的传输响应参数，利用读取到的传输响应参数与智能电表通信，保证采集器和智能电表之间能够正确、可靠通信。
3.1.2设计采集器增加动态配置功能指令的功能
把需要应用的智能电表的功能指令分解为固定字节和可变字节，把识别序号、识别码、固定字节、合成规约、抽取规约动态增加在采集器。使采集器能够：根据识别序号读取到与某条功能指令对应的固定字节、合成规约、抽取规约；根据合成规约把固定字节和可变字节（来源于通信数据帧）还原为被分解的功能指令；根据识别码读取传输响应参数，根据传输响应参数向智能电表发送还原的功能指令；根据抽取规约读取应答数据帧中的有效数据(应答数据帧指智能电表执行还原的功能指令后的反馈数据帧)。这样采集器只需读取通信数据帧的识别序号、可变字节，就能够还原、应用不同功能指令，读取到预期的有效数据。
3.1.3采集器具有独立于智能电表的特征
采集器具有独立于智能电表的特征，以动态配置取代固定的传输响应参数，实现采集器能够选择匹配的传输响应参数与智能电表进行通信，解决不同型号智能电表很难接入现行采集器的问题；以动态配置、还原、发送功能指令取代解析、转发功能指令，实现采集器可以动态增加、解析、应用功能指令，从而实现采集器可以应用各种功能指令，对各种智能电表进行用电采集和控制，解决系统功能很难扩展的问题。
3.2设计自定义通信协议
3.2.1自定义通信数据帧格式
设计自定义通信协议，作用于解析、编制通信数据帧，通信数据帧包括识别序号、可变字节、执行频率/执行次序。执行频率作用于采集器能够重复应用通信数据帧；执行次序为采集器重复应用通信数据帧的次序，与识别序号、有效数据构成对应关系，根据识别序号和执行次序，就能读取到应用功能指令的预期有效数据。
3.2.2采集器应用自定义通信协议
采集器接收到通信网络的通信数据帧，读取通信数据帧中的识别序号，根据识别序号对通信数据帧进行解析和执行：
当识别序号为配置传输响应参数的默认识别序号，读取通信数据帧中的数据，数据为传输响应参数（包括：用于唤醒智能电表接收数据的前导字节、发送数据帧之间的停顿时间、发送数据帧字节之间的停顿时间，时间单位为毫秒），分配唯一识别码，并且以记录形式把传输响应参数、识别码固化在传输响应参数表，根据自定义通信协议编制并发送通信数据帧到通信网络，反馈分配的识别码。
当识别序号为配置功能指令的默认识别序号，读取通信数据帧中的数据，数据包括固定字节、合成规约、抽取规约、识别码，分配唯一识别序号，并且以记录形式把固定字节、合成规约、抽取规约、识别码、分配的识别序号固化在数据处理规约表，根据自定义通信协议编制并发送通信数据帧到通信网络，反馈分配的识别序号。功能指令是指智能电表的功能指令数据帧，固定字节是指功能指令中固定不变的所有字节，合成规约是指把固定字节和可变字节还原为功能指令的规约（包括：可变字节的字节长度小于功能指令规定时的填补字节、固定字节和可变字节的合成排列顺序），可变字节是指功能指令中地址编码、【时间、密码、参数等数据】、校验码等所有变化字节，来源于通信网络的通信数据帧，抽取规约是指采集器接收到智能电表应答数据帧，从应答数据帧中抽取有效数据的规约（包括有效数据在应答数据帧中的起始位置和长度）。
当识别序号为功能指令的识别序号，读取通信数据帧中的数据和执行频率，数据指功能指令的可变字节；根据识别序号从数据处理规取1.0；
-永久荷载分项系数，对机构受力有理时不大于1.0，不利时应取1.2；
-第i项可变荷载的分项系数，取1.4；
-永久荷载标准值的效应；
-可变荷载组合系数，各级电压线路的正常运行情况取1.0，断线、安装情况和不均匀覆冰情况取0.9，验算情况取0.75；
R-结构构件的抗力设计值；
5、绝缘支架在提升过程中导线需满足表一的相关要求
4 结论
220kV鲁罗Ⅰ、Ⅱ回线导线倾斜角较大且对地距离为2.1米远远低于设计技术规程规定的导线对地的最小距离，严重影响了输电线路的安全，为输电线路维护带来了各种困难，增加了维护难度和经费支出。通过采用本项目研究的绝缘支架把导线撑起5米左右，增大导线对崖壁的安全距离，排除设备安全隐患，提升设备的健康度，减少设备责任人工作压力和检修人员崖壁工作时的风险，同时大大降低了线路维护难度和支出费用。
参考文献
[1]《中国南方电网有限责任公司技术改造管理办法》.
[2]QCSG 11502-2008 《110kV～500kV架空输电线路设计技术规定 （暂行）》.
[3]《中国南方电网有限责任公司生产技术改造指导原则》.
论文作者:林志坚,林锐涛
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/8
标签：电表论文; 数据论文; 采集器论文; 智能论文; 字节论文; 规约论文; 功能论文; 《电力设备》2016年第17期论文;