基于用电信息采集系统的低压远程费控分析

冯 波，陶 鹏，赵俊鹏，李 翀，牛春霞，张洋瑞，李杰琳，张冰玉

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

基于用电信息采集系统的低压远程费控分析

冯 波，陶 鹏，赵俊鹏，李 翀，牛春霞，张洋瑞，李杰琳，张冰玉

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

介绍低压费控电能表的2种费控方式，对本地和远程2种费控方式进行对比，分析系统远程费控流程、判别策略以及智能电能表费控失败原因，探讨了提高费控成功率的方法。

智能电能表；远程费控；电量信息采集；通道

长期以来电费回收一直是供电企业面临的一大难题。国家电网公司加快电力用户用电信息采集系统建设，提出了实现用电信息采集系统“全覆盖、全采集、全费控”的总体建设目标。远程费控系统为解决收费难的问题找到了突破口，通过技术手段实行了先缴费、后用电的方式，从根本上使电费回收的风险得到控制。同时低压远程费控可以为居民提供更丰富的缴费手段，给低压用户带来更好的用电体验，但在使用过程中仍存在一定的问题，以下就远程费控电能表的发展，远程费控失败的原因和下行通道等问题进行讨论。

1 低压费控电能表费控方式

费控功能实现至今电能表经历了机电式电能表、量控卡电能表、智能电能表的发展历程，目前智能电能表已得到大面积推广。智能电能表是费控命令远程执行的关键，按照费控方式，分为“本地费控”和“远程费控”[1-2]。

本地费控电能表是在智能电能表本身实现费控功能的电能表，支持CPU卡等固态介质进行充值及参数设置，同时也支持通过虚拟介质远程实现充值、参数设置及控制功能的电能表，即本地预付费与远程预付费是本地费控电能表所应具有的2种预付费方式。本地费控电能表的费控功能都是在智能电能表内部实现的，表计内部存储电价、变比等数据，测算电费并执行拉合闸。电价变更时需远程或现场对表计参数进行修改[3]。

远程费控电能表在本地主要实现计量，不支持本地计费功能；计费功能由远程主站、售电系统共同完成，当用户欠费时由远程主站、售电系统发送跳闸命令，给用户断电；当用户充值后，远程主站、售电系统再发送合闸命令，为用户合闸。

远程费控电能表不存储和显示剩余电费、费率电价、变比、阶梯电价等购电数据，电费测算和费控功能由后台完成，远程费控电能表接收后台的控制命令来执行相应操作。远程费控对于主站与智能电能表间远程通信的可靠性、实时性要求较高。低压费控电能表本地费控与远程费控对比见表1[4]。

表1 低压费控电能表2种费控方式对比

项目本地费控智能电能表远程费控智能电能表控制信息来源电能表费控系统费控信息存储费控信息无费控信息调整电价表计修改后台修改功能实现计量、计费计量充值及参数设置远程、CPU卡远程

2 远程费控的流程

用电信息采集系统抄回冻结于集中器中用户电能表的零点冻结值，并将数据传送给营销远程费控系统，费控系统对用户的电费情况进行测算，生成费控指令，费控系统产生策略应用请求发给营销业务应用，营销业务应用接收策略应用请求后进行处理生成停电、复电等指令并通过用电信息采集执行，如图1所示。

图1 远程费控执行流程

a.费控系统通过测算用户电费，发起停复电流程。用户停电分为自动停电和审批停电；用户复电分为自动复电和安全复电。

b.费控系统发起费控命令，通过接口到采集系统。

c.采集系统通过中间库接收费控指令，接口程序把费控指令给费控前置机。

d.前置机接收命令并下发至集中器，通过集中器将费控命令下发至电能表。

e.电能表接收命令后成功解析，返回主站正常应答帧2，主站通过判断应答帧中控制命令执行状态或错误状态字，判断命令是否准确下达。若判断下达失败，直接反馈营销执行失败；若判断下达成功，读取电能表运行状态字3通过继电器动作状态判断继电器的合闸(跳闸)状态；如检测到继电器仍未合闸(跳闸)则反馈营销执行失败,如图2所示。

图2 跳合闸流程示意

f.采集系统根据电能表反馈的信息，经判断后将执行结果反馈营销系统。采集系统在接收到指令执行请求以后，原则上按指令接收的时间顺序执行指令。

3 智能电能表费控失败情况分析

对某地区2015年7-12月低压远程费控失败情况进行分析，异常事件分为三类：传输通道类、现场设备类、系统及档案类，具体情况见表2。该地区上行通道为GPRS通信，下行通道为低压电力线窄带载波。

表2 智能电能表费控失败情况

传输通道类载波超时终端无响应现场设备类否认报文任务下发失败认证失败系统及档案类任务环境异常档案异常27.38%9.79%23.59%21.80%5.06%12.33%0.05%

a.传输通道类问题，由于上行通道和下行通道出现异常或集中器任务繁重等，导致报文传输受阻，影响费控指令的执行。

b.现场设备类问题主要有电能表时钟异常、载波模块故障等，其中表计时钟是影响费控较为严重的问题，主站时间与表计时间不一致时，会造成费控指令执行失败，需要开启主站对终端校时及集中器广播校时功能，保证终端设备及表计的时钟准确性。

c.系统类问题包括下发失败任务环境异常和档案错误等，包括营销系统与采集系统接口问题及档案不对应等。

4 智能电能表费控应对策略

对于影响费控的传输通道、现场设备、系统及档案等三类问题，应从管理和技术方面着手提高。管理层面应采取加大档案治理力度，提升档案信息合格率；合理调度费控指令，减少无效工单，降低失败工单重复下发对下行信道的影响等措施。技术层面应提高电能表时钟准确性，及时处理时钟异常；尽量使用载波性能良好的载波模块，开展宽带载波、集中器透明转发等新技术的试点应用。

4.1 宽带载波下行通信方式

低压远程费控功能由主站下发任务后，通过无线公网、集中器透明转发至户电能表，实时性矛盾主要体现在下行通道，即指令从集中器到户电能表耗时长[5]。选择现场使用最为广泛的3种下行通信方式窄带载波、微功率无限和宽带载波进行试验比较。费控任务下发时长为前置机下发费控指令与前置机收到相应费控指令执行成功或失败报文的时间差。选用的窄带载波台区与微功率无限台区所带电表能数分别为260台和285台，宽带载波台区所带户表数为719户，测试时间为2015年12月1日至2016年1月30日。

通过分析比较，窄带载波与微功率无线基本相当，宽带载波费控任务下发时间最短，比其他2种方式下发时间可降低50%以上。

4.2 集中器批量透明转发方式

目前，远程费控执行方式普遍为主站通过集中器透传到单个电能表进行实时通信交互，流程较为复杂，对通信信道要求较高，需要先认证，再下发参数设置或费控命令，并等待该电能表返回信息，存在成功率低的问题。针对上述问题部分地区开始尝试对该策略进行优化设计，即对集中器进行批量任务下发，由集中器逐个完成对电能表的下发任务。具体流程如下：主站将电价参数设置命令批量下发到集中器中，在集中器建立“透明任务队列”，集中器在规定时间范围内自行多轮次执行电价下发命令，直到成功为止。主站根据集中器中透明任务的执行状态，批量读取任务执行结果。

该方式将采集主站主动改为集中器主动，将主站电表之间的交互由同步优化为异步通信，可提高通信效率，降低主站占用时间。

5 结束语

基于用电信息采集系统的远程费控可有效控制电费回收风险，以上比较了本地和远程2种费控方式，分析了系统远程费控流程及判别策略以及智能电能表费控失败原因，对3种费控下行通道效率进行初步分析，提出了提高费控成功率的方法，但是提高远程费控成功率和正确率仍有大量工作需要开展，需要不断的探索与研究。

[1] 牛春霞．电力用户用电信息采集[M]．北京：中国电力出版社，2012.

[2] 陶 鹏．智能电能表[M]．北京：中国电力出版社，2012.

[3] 宗建华，闫华光，史树冬，等．智能电能表[M]．北京：中国电力出版社，2010.

[4] 赵 成，杨凤海．微功率无线抄表技术的研究与应用[J]．电测与仪表，2010，47(536A)：62-63．

[5] 黄友朋，赵 山，许 卓，等.本地费控电能表对阶梯电价支持功能分析[J]．电测与仪表，2013(S1)：59-62．

本文责任编辑：齐胜涛

Analysis and Research of Low-voltage Remote Control Based on Electricity Information Collection

Feng Bo,Tao Peng,Zhao Junpeng,Li Chong,Niu Chunxia,Zhang Yangrui,Li Jielin,Zhang Bingyu

(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

This paper introdues two kinds mode modes of low votage control energy meter,compares the local and remote control mode,costs analysis of the system remote control processes and determine strategies studied smart meter cost control reasons for failure,explores three costs control downstream channel efficiency.

smart meter;remote control;information collection;channel

2016-06-17

冯 波(1984-)，男，工程师，主要从事电力电测、计量方面的工作。

TM76

B

1001-9898(2016)06-0025-03