借助自主研發(fā)的用電信息采集系統(tǒng)模型，中國電力科學研究院計量研究所科研攻關團隊近日開展了智能電能表實時感知試驗，根據(jù)試驗結果為電網(wǎng)營銷業(yè)務全鏈條提供技術支持方案。

當前，國家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營區(qū)已安裝智能電能表超6.12億只，并實現(xiàn)對大規(guī)模智能電能表數(shù)據(jù)的實時準確感知，可為廣大電力客戶提供更高效的供電服務。中國電科院立足自主創(chuàng)新，通過產(chǎn)學研用深度融合，研發(fā)適合大規(guī)模推廣應用的用電信息采集系統(tǒng)，并針對系統(tǒng)研發(fā)高效率測試方法。目前，相關技術成果已推廣應用到雙模（HDC）通信單元、智能量測終端、標準化檢定檢驗設備、主站系統(tǒng)等相關設備的研發(fā)和制造過程中，涉及國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)全部省級電力公司和100多家設備廠商，經(jīng)濟和社會效益顯著。

實現(xiàn)營銷業(yè)務全面支撐

5月24日，中國電科院計量研究所科研攻關團隊與國網(wǎng)山東省電力公司營銷服務中心（計量中心）合作，在濟南開展高速通信信道效率測試，檢驗高速信道傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。

通信信道是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?009年，國家電網(wǎng)公司建設用電信息采集系統(tǒng)，同時引入窄帶電力線載波技術支撐電力數(shù)據(jù)通信信道傳輸。窄帶電力線載波頻率為3千赫茲～500千赫茲，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，載波信道環(huán)境較差。隨著用電信息采集系統(tǒng)應用的逐步深化，系統(tǒng)承載的營銷業(yè)務范圍不斷擴大，需要涵蓋高速電力線載波以及高速無線的雙模通信技術，助力提升通信信道的傳輸能力。

科研攻關團隊通過開展雙模通信技術的產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關，設計出高帶寬、高抗電磁干擾的通信信道物理傳輸層，解決了電力線信息交互的可靠性問題。

“在通信信道物理傳輸層中，我們設計了4個工作頻段，點對點通信速率提升至1兆比特每秒以上，相當于為數(shù)據(jù)傳輸建設了‘高速路’，提出一種在時域和頻域同時進行信道交織與分集拷貝處理的方法，研制了雙模通信單元，消除了電力線信道中噪聲干擾、多徑、衰落等關鍵隱患?！庇秒娦畔⒉杉O備試驗研究室研究員李然說。

基于雙模通信單元得到的電力用戶側數(shù)據(jù)，科研攻關團隊還圍繞竊電分析、臺區(qū)精細線損分析、智能費控、新能源汽車有序充電、分布式能源接入等營銷業(yè)務建立分析模型，實現(xiàn)對營銷業(yè)務的支撐。

2021年起，該科研團隊與19家用電信息采集系統(tǒng)通信設備集成企業(yè)合作，批量制造雙模通信單元。經(jīng)過技術成果轉化，當年首批經(jīng)過檢測的通信單元用于國網(wǎng)天津、河北、重慶電力等省級電力公司。2022年，雙模通信單元在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)的全部省級電力公司實現(xiàn)推廣應用。截至目前，各省級電力公司已累計安裝8715萬個雙模通信單元。

提升電能質(zhì)量監(jiān)測效率

6月3日，在用能信息感知數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)模型運行試驗中，科研攻關團隊利用模擬主站向量測終端發(fā)起采集任務，量測終端在1分鐘內(nèi)讀取電能表電壓、電流數(shù)據(jù)100次。

量測終端是連接智能電能表和用電信息采集主站的重要設備，主要安裝在變壓器旁，用于采集智能電能表數(shù)據(jù)和供電臺區(qū)任務調(diào)度。過去量測終端處理能力不足，功能較為單一。在新型電力系統(tǒng)建設中，電網(wǎng)末端節(jié)點數(shù)量將爆發(fā)式增長，量測終端采集的對象將更多樣，采集方式也將更靈活，這對采集終端性能提出新的更高要求。

用電信息采集設備試驗研究團隊圍繞智能量測終端的功能、型式結構、技術參數(shù)等方面，研究構建新一代智能量測終端技術標準體系。團隊采用模塊化、可擴展設計方法，優(yōu)化了電源管理單元、交采、核心板、固定外設等硬件布局，將量測終端主頻提升至1千兆赫，存儲容量由64兆字節(jié)提升至8吉字節(jié)，擴展了終端的交采、運算、存儲等功能。

在交采功能上，新一代智能量測終端實現(xiàn)臺區(qū)一體化采集與監(jiān)控；在運算和存儲上，量測終端記錄處理日電量數(shù)據(jù)達25.84億條，改善了批量任務執(zhí)行能力弱、業(yè)務可擴展性差的工況。目前團隊已與70余家國內(nèi)采集終端生產(chǎn)企業(yè)簽訂協(xié)議，未來將投入應用約2000萬個智能量測終端。

擴展智能物聯(lián)應用場景

2023年7月，配置有序充電模組的智能物聯(lián)電能表首次試點應用于杭州市泛亞運地區(qū)。目前，該地區(qū)已配置了200套電動汽車有序充電裝備。用電信息采集系統(tǒng)通過實時采集小區(qū)配變負荷、連接的電動汽車數(shù)量，挖掘臺區(qū)配變剩余容量，形成了1.4兆瓦可調(diào)節(jié)負荷資源池，降低了增容壓力，提升資產(chǎn)利用率。

隨著傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)轉型升級，智能電能表不僅承載著電能計量的基礎作用，還作為客戶側發(fā)用電設備的關鍵設備樞紐，發(fā)揮著設備控制、信息交互、互聯(lián)互通的作用。

科研攻關團隊針對智能物聯(lián)應用場景，設計研發(fā)了硬件模組化、軟件APP化的智能物聯(lián)電能表。該表在保證基本計量功能穩(wěn)定可靠前提下，兼具寬范圍精準計量、分布式大容量存儲、多元化高效通信、智能化顯示以及異常感知監(jiān)測等功能，實現(xiàn)了分布式光伏監(jiān)控、居民家庭智慧用能、電動汽車及分布式能源服務等擴展應用，解決了電能表硬件固化、功能單一的問題，滿足了不同業(yè)務場景的建設需求。目前，智能物聯(lián)電能表技術成果廣泛應用于80余家智能電能表制造企業(yè)，覆蓋河北、重慶、寧夏等27個?。▍^(qū)、市），有效支撐新型電力系統(tǒng)建設，提升了我國智能電能表的整體水平和國際競爭力。

構建采集主站“1+27”一體運營模式

國家電網(wǎng)公司新一代用電信息采集系統(tǒng)（采集2.0）是公司最重要的基礎數(shù)據(jù)源之一。系統(tǒng)始建于2009年，承載全部高低壓用戶的電能采集和遠程費控，于2017年基本實現(xiàn)各類用戶的“全覆蓋、全采集”。隨著各類新興業(yè)務不斷涌現(xiàn)，“雙碳”目標、現(xiàn)貨交易催生全新業(yè)務場景，電網(wǎng)企業(yè)服務模式轉型升級需求對采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的頻度、質(zhì)量及應用效果提出了更高要求。

國網(wǎng)營銷部認真落實國家電網(wǎng)公司部署，積極組織開展采集2.0建設工作。截至目前，27家省級電力公司采集2.0系統(tǒng)均已單軌上線運行，并與總部級平臺實現(xiàn)兩級“數(shù)據(jù)+業(yè)務”整體貫通，構建了“1+27”一體運營模式。

“新一代用電信息采集系統(tǒng)重點采用大數(shù)據(jù)存儲、批流計算、微應用微服務等新興技術，構建‘總部—省’兩級一體化運行體系，打造以微服務為核心的新型業(yè)務應用，不僅顯著增強了系統(tǒng)擴展能力，整體性能水平也得到了跨越式提升?！庇嬃繖z測技術研發(fā)室研究員竇健說。

系統(tǒng)建成后，項目建設團隊依托“總部—省”兩級貫通信道，圍繞檔案資產(chǎn)、用電分析、費控執(zhí)行、重點用戶監(jiān)測、低壓分布式光伏調(diào)控、停電監(jiān)測等核心業(yè)務，構建交互式數(shù)據(jù)挖掘模型，開展全網(wǎng)級數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析應用，有力支撐了營銷業(yè)務管控與精細化管理。

目前，采集2.0已累計接入智能電能表6.12億只、采集終端6700余萬臺，用戶覆蓋率100%，采集成功率99.49%，實現(xiàn)了全部高低壓用戶的電能采集和遠程費控，數(shù)據(jù)日增量超過14太字節(jié)，為多個專業(yè)部門、20余個外部業(yè)務系統(tǒng)每天共享原始采集數(shù)據(jù)10億余條、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)4億余條，有效支撐40余項公司核心業(yè)務，為電網(wǎng)數(shù)字化轉型奠定堅實數(shù)據(jù)基礎。