电力用户用电信息采集系统

1、术语和定义

1）电力用户用电信息采集系统

    是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

包括5类用户和1个公变考核计量点：

   A类——大型专变用户

   B类——中小型专变用户   

   C类——三相一般工商业用户

   D类——单相一般工商业用户

   E类——居民用户

   F类——公变考核计量点 

2）用电信息采集终端

    是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型。

 3） 专变采集终端

   专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。  

4）集中抄表终端

    集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。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, 并可与集中器交换数据的设备。 

    采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。

   5）分布式能源监控终端

    是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制的设备，可以实现对双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测，并可接受主站命令对分布式能源系统接入公用电网进行控制。

2、系统功能

数据采集

  根据不同业务对采集数据的要求，编制自动采集任务,并管理各种采集任务的执行，检查任务执行情况。

  采集的主要数据项有电能量数据、交采数据、工况数据、电能质量统计数据、事件记录数据等。

  采集方式有定时自动采集、随机召测、主动上报等方式。

数据管理

  对采集数据完整性、正确性进行检查和分析，对于异常数据不予自动修复，并其发布，保证原始数据的唯一性和真实性。

  按区域、行业、线路、时间等对采集的原始数据进行计算、统计和分析。 

控制

  功率定值控制：时段控、厂休控、营业报停控、当前功率下浮控 

  电量定值控制：按月电量数据实施电量控制

  费率定值控制：按电量费率、用电量、用电费实施费控

  遥控：执行远方遥控

  保电：实施保电措施

  剔除：剔除操作 

综合应用

  自动抄表管理 

  费控管理：三个环节

  有序用电管理：限电和保电

  用电情况统计分析：负荷分析、电量分析、三相不平衡分析

  异常用电分析：计量及用电异常监测、重点用户监测 

  电能质量数据统计：电压、功率因数、谐波数据统计 

  线损、变损分析：对线路线损和变压器损坏分析提供数据 

  增值服务：多种渠道查询和发布信息、与售电系统联网实施网上售电、为实现双向互动提供技术手段   

可靠性

    平均无故障工作时间MTBF ≥2×104h,可修复系统 

可用性

  主站的年可用率应不小于99.9％，终端的年可用率应不小于99.5％

响应时间

  遥控操作响应时间＜5s

  重要信息巡检时间＜15min

  常规数据召测和设置响应时间＜15s 

  历史数据召测响应时间＜30s 

  用户事件响应时间＜30min

  常规数据（数据库）查询响应时间＜5s。

  模糊（数据库）查询响应时间＜15s

3、系统指标

可靠性

    平均无故障工作时间MTBF ≥2×104h,可修复系统 

可用性

  主站的年可用率应不小于99.9％，终端的年可用率应不小于99.5％

响应时间

  遥控操作响应时间＜5s

  重要信息巡检时间＜15min

  常规数据召测和设置响应时间＜15s 

  历史数据召测响应时间＜30s 

  用户事件响应时间＜30min

  常规数据（数据库）查询响应时间＜5s。

  模糊（数据库）查询响应时间＜15s

四  通信技术

3、低压电力载波 

载波电能表直接同集中器通信；

集中器同采集器通过载波方式通信，采集器同电能表RS485连接；

有宽带载波和窄带载波两种；

施工、维护方便；

局限于台区范围；

   已经有应用，需要更进一步的技术突破

4、微功率无线

集中器同采集器通过无线方式通信，采集器同电能表RS485连接；

通信技术发展新的方向，涌现出很多技术和组网方式；

新的标准确定可以应用，并给出了专用频段；

已经有应用，效果比较好，需要进一步加强组网研究

五 采集终端

1专变采集终端

1）技术要求

工作电源

  交流单相或三相供电

  额定电压：220V/380V，57.7V/100V，

  允许偏差：20％～+20％ 

  整机功耗：在非通信状态下，采用单相供电的终端，有功功耗应不大于7W，视在功耗应不大于15VA；采用三相供电的终端，每相有功功耗应不大于5W，视在功耗不大于10VA。

  输入功耗：电流输入回路功率消耗小于或等于0.25VA（单相）；电压输入回路功率消耗小于或等于0.5VA（单相）

1）技术要求

绝缘性能

  绝缘电阻：终端各电气回路对地和各电气回路之间。耐受电压250-1000V。

  绝缘强度：电源回路、交流电量输入回路、输出回路各自对地和电气隔离的各回路之间，以及输出继电器动合触点回路之间。耐受电压500-2500V。

  冲击电压：电源回路、交流电量输入回路、输出回路各自对地和无电气联系的各回路之间。耐受电压2000-6000V。

  考核要点：终端抗交流、冲击电流能力及绝缘安全能力。 

技术要求

数据传输信道

  终端装有符合要求的硬件安全防护模块（芯片），采用国密SM1算法。

  信道介质可选用无线(公网、专网)、有线（光纤、电力线、电话线等）。

  通信协议：远程Q/GDW 376.1、本地DL/T 5-2007

1）技术要求

输入输出回路

  交流采样模拟量输入：输入电压范围为（0～120％）Un ，输入电流范围为0～6A 

  脉冲输入：脉冲宽度为80ms±20ms  

  状态量输入：无源接点，功耗小于或等于0.2W  

  控制输出 ：交流250V/5A，380V/2A或直流110V/0.5A的纯电阻负载 ，寿命10万次 

1）技术要求

功能要求

  数据采集：电能表数据采集、状态量采集、脉冲量采集、交流模拟量采集

  数据处理：实时和当前数据、最近日末（次日零点）30天日数据、最近30天曲线数据、最近12次抄表日数据、最近12个月月末零点（每月1日零点）历史月数据。

  电能表运行状况监测：监测电能表运行状况，可监测的主要电能表运行状况有电能表参数变更、电能表时间超差、电表故障信息、电能表示度下降、电能量超差、电能表飞走、电能表停走等。

1）技术要求

功能要求

  参数设置和查询：

  终端接收主站的时钟召测和对时命令，对时误差应不超过5s。终端时钟24h内走时误差应小于1s。电源失电后，时钟应能保持正常工作。

  设置脉冲常数、控制定值、控制轮次、费控参数、终端地址、抄表时间、抄表间隔等。

）技术要求

功能要求

  控制：

  终端的控制功能主要分为功率定值控制、电能量控制、保电和剔除、远方控制这四大类。

  功率定值控制根据控制参数不同分为时段功控、厂休功控、营业报停功控和当前功率下浮控等控制类型。控制的优先级由高到低依次是当前功率下浮控、营业报停功控、厂休功控、时段功控。 

  电能量定值控制主要包括月电控、购电量（费）控等类型

1）技术要求

功能要求

  事件记录：

  终端根据主站设置的事件属性按照重要事件和一般事件分类记录。每条记录的内容包括事件类型、发生时间及相关情况。

  包括参数变更、跳闸、停/上电、越限、故障等记录信息。

1）技术要求

功能要求

  其它功能：

  具有本地状态指示和本地显示，指示终端电源、通信、抄表等工作状态。显示当前用电情况、抄表数据、终端参数、维护信息等。

通过本地维护接口设置终端参数，进行软件升级等。

  并可通过本地通信接口为用户提供数据服务功能。由用户根据需要查询实时用电数据和参数（如用电曲线、时段费率、购用电信息等）、供电信息（如停限电通知、电价信息、催费信息等）、告警信息等。

  终端软件可通过远程通信信道实现在线软件下载。

  终端能够完成与主站的通信流量的统计。

1）技术要求

检验

  检验分为验收检验、型式检验和全性能检验。

  终端新产品或老产品恢复生产以及设计和工艺有重大改进时，应进行型式检验。批量生产或连续生产的终端，每两年至少进行一次型式检验，由国家电网计量中心对样品进行检验。可靠性验证试验在生产定型时进行，或按客户要求，在系统试运行时进行。

  全性能检验一般在产品招标前进行，全性能检验由国家电网计量中心负责组织实施，样品通过抽样方式确定。

  对于到货验收的终端，可进行抽样批次验收和全检验收。

  2）终端型式

终端类型

  专变采集终端按外型结构和 I/O 配置分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三种型式。

  可以选择配置相应的I/0接口

  规范统一了3种类型专变采集终端的规格要求、显示要求、外形及安装尺寸、端子接线、材料、工艺等。

  Ⅰ型的外形尺寸为 400mm×300mm×125±5mm

  Ⅱ 型的外形尺寸为 305mm×195mm×90mm

  Ⅲ型的外形尺寸为 280mm×180mm×85mm

  常温型LCD工作温度范围为-25℃～+80℃ 

  低温型LCD工作温度范围为-40℃～+70℃ 

2、集中抄表终端

1）技术要求

工作电源

  集中器应使用交流三相四线供电

  采集器可使用单相或三相四线供电 

  额定电压：220V/380V，57.7V/100V 

  允许偏差：20％～+20％ 

  整机功耗：在非通信状态下，采集器消耗的视在功率应不大于5VA、有功功率应不大于3W；集中器消耗的视在功率应不大于15VA、有功功率应不大于10W。

  输入功耗：电流输入回路功率消耗小于或等于0.25VA（单相）；电压输入回路功率消耗小于或等于0.5VA（单相）。 

  考核要点：终端断相能力、功耗、接地故障能力（1.9倍）。

1）技术要求

绝缘性能

  绝缘电阻：终端各电气回路对地和各电气回路之间。耐受电压250-1000V。

  绝缘强度：电源回路、交流电量输入回路、输出回路各自对地和电气隔离的各回路之间，以及输出继电器动合触点回路之间。耐受电压500-2500V。

  冲击电压：电源回路、交流电量输入回路、输出回路各自对地和无电气联系的各回路之间。耐受电压2000-6000V。

  考核要点：终端抗交流、冲击电流能力及绝缘安全能力。 

1）技术要求

数据传输信道

  集中器装有符合要求的硬件安全防护模块（芯片），采用国密SM1算法。

  信道介质可选用无线(公网、专网)、有线（光纤、电力线、电话线等）。

  通信协议：远程Q/GDW 376.1、集中器与本地通信模块间应支持Q/GDW 376.2—2009的相关要求,采集器DL/T 5-2007

  通信单元性能要求：包括230MHz电台、无线公网模块、光网络单元（ONU）、电力线载波模块、电话MODEM（ADSL MODEM）等通信部件的电源要求、功耗、发射性能、接收性能等。

  考核要点：终端安全防护能力、协议一致性、通信性能。 

1）技术要求

输入输出回路

  交流采样模拟量输入：输入电压范围为（0～120％）Un ，输入电流范围为0～6A 

  直流模拟量采集：实时采集直流模拟量测量温度、压力等非电气量

  状态量输入：无源接点，功耗小于或等于0.2W  

  考核要点：I/0配置、各端口基本要求

1）技术要求

功能要求

  数据采集：采用实时采集、定时自动采集、自动补抄等方式采集电能表数据，具有状态量采集（选配）、交流模拟量采集（选配）、直流模拟量采集（选配）功能。

  数据管理和存储：分类存储日冻结数据、抄表日冻结数据、曲线数据、历史月数据等。曲线冻结数据密度最小冻结时间间隔为1h。

  集中器数据存储容量不得低于32MB。

  重点用户监测：集中器应能按要求选定某些用户为重点用户，按照采集间隔1h生成曲线数据。

  电能表运行状况监测：监视电能表运行状况，电能表发生参数变更、时钟超差或电能表故障等状况时，按事件记录要求记录发生时间和异常数据。

1）技术要求

功能要求

  公变电能计量：

  当集中器配置交流模拟量采集功能，计算公变各电气量时，应能实现公变电能计量功能，计量并存储正反向总及分相有功电能、最大需量及发生时刻、正反向总无功电能，有功电能计量准确度不低于1.0级，无功电能计量准确度达到2.0级。

  参数设置和查询：

  集中器日计时误差小于或等于±1s/d。集中器可接收主站或本地手持设备的时钟召测和对时命令。集中器应能通过本地信道对系统内采集器进行广播对时或对电能表进行广播校时。

  设置集中器档案、采集周期、抄表时间、采集数据项等 

1）技术要求

功能要求

  事件记录：

  终端根据主站设置的事件属性按照重要事件和一般事件分类记录。每条记录的内容包括事件类型、发生时间及相关情况。

  包括参数变更、抄表失败、终端停/上电、电能表时钟超差等记录信息。

1）技术要求

功能要求

  其它功能：

  具有本地状态指示和本地显示，指示终端电源、通信、抄表等工作状态。显示当前用电情况、抄表数据、终端参数、维护信息等。

    提供本地维护接口，支持手持设备设置参数和现场抄读电能量数据 。

提供本地通信接口，可抄读台区考核表数据，并可支持用于配变监测的交采装置和无功补偿装置进行通1）技术要求

功能要求

  采集数据可靠性：

  集中器直接或通过采集器采集电能表的数据时，集中器采集的电能表累计电能量读数应与电能表示值一致。

   集中器、采集器和一定数量的电能表组成一个数据采集网络。在试验条件下以0.5h的采集周期自动定时采集各电能表数据，运行时间7d，采集成功率应达到：

  有线＞99％   

  无线＞98％

  电力线载波＞97％。

1）技术要求

检验

  检验分为验收检验、型式检验和全性能检验。

  终端新产品或老产品恢复生产以及设计和工艺有重大改进时，应进行型式检验。批量生产或连续生产的终端，每两年至少进行一次型式检验，由国家电网计量中心对样品进行检验。可靠性验证试验在生产定型时进行，或按客户要求，在系统试运行时进行。

  全性能检验一般在产品招标前进行，全性能检验由国家电网计量中心负责组织实施，样品通过抽样方式确定。

  对于到货验收的终端，可采用抽样进行批次验收和全检验收。

  2）终端型式

终端类型

  集中抄表终端按外型结构和 I/O 配置分为集中器、Ⅰ型采集器、Ⅱ型采集器三种型式。

  可以选择配置相应的I/0接口

  规范统一了3种类型集中抄表终端的规格要求、显示要求、外形及安装尺寸、端子接线、材料、工艺等。

   集中器外形尺寸为290mm×180mm×95mm 

  Ⅰ型的外形尺寸为 160mm×112mm×71mm

  Ⅱ 型的外形尺寸为 100mm×40mm×50mm

  常温型LCD工作温度范围为-25℃～+80℃ 

  低温型LCD工作温度范围为-40℃～+70℃ 

2）终端型式

终端类型

  集中器类型标识代码为DJ××2×-××××。上行通信信道可选用230MHz专网、GPRS无线公网、CDMA无线公网、以太网，下行通信信道可选用微功率无线、电力线载波、RS485总线、以太网等，可选配交流模拟量输入，可选4mA～20mA直流模拟量输入，标配2路遥信输入和2路RS485接口，温度选用C2或C3级。

  Ⅰ型采集器类型标识代码为DCXXXX-XXXX。上行通信信道可选用微功率无线、电力线载波、RS485总线、以太网，下行信道可选用RS485总线，可接入1～32路电能表，温度选用C2或C3级。

  Ⅱ型采集器：类型标识代码为DCXX1X-XXXX。上行通信信道可选用微功率无线、电力线载波，下行信道可选用RS485总线，可接入1路电能表，温度选用C2或C3级 。 

2）终端型式

终端类型

  集中器远程通信模块和本地通信模块均实现了模块化设计

 Ⅰ型采集器本地通信模块采用模块化设计

  集中器标配1个RJ-45接口

  集中器的本地抄表接口具备2路可扩展至3路RS485 

  集中器调试维护接口可采用调制型红外、微功率无线、RS232、USB接口之一