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北極星智能電網(wǎng)在線訊:借助自主研發(fā)的用電信息采集系統(tǒng)模型，中國(guó)電力科學(xué)研究院計(jì)量研究所科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)近日開(kāi)展了智能電能表實(shí)時(shí)感知試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果為電網(wǎng)營(yíng)銷業(yè)務(wù)全鏈條提供技術(shù)支持方案。

當(dāng)前，國(guó)家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營(yíng)區(qū)已安裝智能電能表超6.12億只，并實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模智能電能表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確感知，可為廣大電力客戶提供更高效的供電服務(wù)。中國(guó)電科院立足自主創(chuàng)新，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用深度融合，研發(fā)適合大規(guī)模推廣應(yīng)用的用電信息采集系統(tǒng)，并針對(duì)系統(tǒng)研發(fā)高效率測(cè)試方法。目前，相關(guān)技術(shù)成果已推廣應(yīng)用到雙模（HDC）通信單元、智能量測(cè)終端、標(biāo)準(zhǔn)化檢定檢驗(yàn)設(shè)備、主站系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備的研發(fā)和制造過(guò)程中，涉及國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)全部省級(jí)電力公司和100多家設(shè)備廠商，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

實(shí)現(xiàn)營(yíng)銷業(yè)務(wù)全面支撐

5月24日，中國(guó)電科院計(jì)量研究所科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)與國(guó)網(wǎng)山東省電力公司營(yíng)銷服務(wù)中心（計(jì)量中心）合作，在濟(jì)南開(kāi)展高速通信信道效率測(cè)試，檢驗(yàn)高速信道傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。

通信信道是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?009年，國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)，同時(shí)引入窄帶電力線載波技術(shù)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(yīng)用的逐步深化，系統(tǒng)承載的營(yíng)銷業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，需要涵蓋高速電力線載波以及高速無(wú)線的雙模通信技術(shù)，助力提升通信信道的傳輸能力。

科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)展雙模通信技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，設(shè)計(jì)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(wèn)題。

“在通信信道物理傳輸層中，我們?cè)O(shè)計(jì)了4個(gè)工作頻段，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信速率提升至1兆比特每秒以上，相當(dāng)于為數(shù)據(jù)傳輸建設(shè)了‘高速路’，提出一種在時(shí)域和頻域同時(shí)進(jìn)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(guān)鍵隱患。”用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究室研究員李然說(shuō)。

基于雙模通信單元得到的電力用戶側(cè)數(shù)據(jù)，科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)還圍繞竊電分析、臺(tái)區(qū)精細(xì)線損分析、智能費(fèi)控、新能源汽車有序充電、分布式能源接入等營(yíng)銷業(yè)務(wù)建立分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)銷業(yè)務(wù)的支撐。

2021年起，該科研團(tuán)隊(duì)與19家用電信息采集系統(tǒng)通信設(shè)備集成企業(yè)合作，批量制造雙模通信單元。經(jīng)過(guò)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，當(dāng)年首批經(jīng)過(guò)檢測(cè)的通信單元用于國(guó)網(wǎng)天津、河北、重慶電力等省級(jí)電力公司。2022年，雙模通信單元在國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)的全部省級(jí)電力公司實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。截至目前，各省級(jí)電力公司已累計(jì)安裝8715萬(wàn)個(gè)雙模通信單元。

提升電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(yùn)行試驗(yàn)中，科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)利用模擬主站向量測(cè)終端發(fā)起采集任務(wù)，量測(cè)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(cè)終端是連接智能電能表和用電信息采集主站的重要設(shè)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(tái)區(qū)任務(wù)調(diào)度。過(guò)去量測(cè)終端處理能力不足，功能較為單一。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，電網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)數(shù)量將爆發(fā)式增長(zhǎng)，量測(cè)終端采集的對(duì)象將更多樣，采集方式也將更靈活，這對(duì)采集終端性能提出新的更高要求。

用電信息采集設(shè)備試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)圍繞智能量測(cè)終端的功能、型式結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)等方面，研究構(gòu)建新一代智能量測(cè)終端技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。團(tuán)隊(duì)采用模塊化、可擴(kuò)展設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化了電源管理單元、交采、核心板、固定外設(shè)等硬件布局，將量測(cè)終端主頻提升至1千兆赫，存儲(chǔ)容量由64兆字節(jié)提升至8吉字節(jié)，擴(kuò)展了終端的交采、運(yùn)算、存儲(chǔ)等功能。

在交采功能上，新一代智能量測(cè)終端實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)一體化采集與監(jiān)控；在運(yùn)算和存儲(chǔ)上，量測(cè)終端記錄處理日電量數(shù)據(jù)達(dá)25.84億條，改善了批量任務(wù)執(zhí)行能力弱、業(yè)務(wù)可擴(kuò)展性差的工況。目前團(tuán)隊(duì)已與70余家國(guó)內(nèi)采集終端生產(chǎn)企業(yè)簽訂協(xié)議，未來(lái)將投入應(yīng)用約2000萬(wàn)個(gè)智能量測(cè)終端。

擴(kuò)展智能物聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)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(diǎn)應(yīng)用于杭州市泛亞運(yùn)地區(qū)。目前，該地區(qū)已配置了200套電動(dòng)汽車有序充電裝備。用電信息采集系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集小區(qū)配變負(fù)荷、連接的電動(dòng)汽車數(shù)量，挖掘臺(tái)區(qū)配變剩余容量，形成了1.4兆瓦可調(diào)節(jié)負(fù)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(zhuǎn)型升級(jí)，智能電能表不僅承載著電能計(jì)量的基礎(chǔ)作用，還作為客戶側(cè)發(fā)用電設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備樞紐，發(fā)揮著設(shè)備控制、信息交互、互聯(lián)互通的作用。

科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)針對(duì)智能物聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)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(jì)量功能穩(wěn)定可靠前提下，兼具寬范圍******計(jì)量、分布式大容量存儲(chǔ)、多元化高效通信、智能化顯示以及異常感知監(jiān)測(cè)等功能，實(shí)現(xiàn)了分布式光伏監(jiān)控、居民家庭智慧用能、電動(dòng)汽車及分布式能源服務(wù)等擴(kuò)展應(yīng)用，解決了電能表硬件固化、功能單一的問(wèn)題，滿足了不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景的建設(shè)需求。目前，智能物聯(lián)電能表技術(shù)成果廣泛應(yīng)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(gè)省（區(qū)、市），有效支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，提升了我國(guó)智能電能表的整體水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

構(gòu)建采集主站“1+27”一體運(yùn)營(yíng)模式

國(guó)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(chǔ)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(yuǎn)程費(fèi)控，于2017年基本實(shí)現(xiàn)各類用戶的“全覆蓋、全采集”。隨著各類新興業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，“雙碳”目標(biāo)、現(xiàn)貨交易催生全新業(yè)務(wù)場(chǎng)景，電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)需求對(duì)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的頻度、質(zhì)量及應(yīng)用效果提出了更高要求。

國(guó)網(wǎng)營(yíng)銷部認(rèn)真落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司部署，積極組織開(kāi)展采集2.0建設(shè)工作。截至目前，27家省級(jí)電力公司采集2.0系統(tǒng)均已單軌上線運(yùn)行，并與總部級(jí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)“數(shù)據(jù)+業(yè)務(wù)”整體貫通，構(gòu)建了“1+27”一體運(yùn)營(yíng)模式。

“新一代用電信息采集系統(tǒng)重點(diǎn)采用大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、批流計(jì)算、微應(yīng)用微服務(wù)等新興技術(shù)，構(gòu)建‘總部—省’兩級(jí)一體化運(yùn)行體系，打造以微服務(wù)為核心的新型業(yè)務(wù)應(yīng)用，不僅顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)擴(kuò)展能力，整體性能水平也得到了跨越式提升。”計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研發(fā)室研究員竇健說(shuō)。

系統(tǒng)建成后，項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)依托“總部—省”兩級(jí)貫通信道，圍繞檔案資產(chǎn)、用電分析、費(fèi)控執(zhí)行、重點(diǎn)用戶監(jiān)測(cè)、低壓分布式光伏調(diào)控、停電監(jiān)測(cè)等核心業(yè)務(wù)，構(gòu)建交互式數(shù)據(jù)挖掘模型，開(kāi)展全網(wǎng)級(jí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析應(yīng)用，有力支撐了營(yíng)銷業(yè)務(wù)管控與精細(xì)化管理。

目前，采集2.0已累計(jì)接入智能電能表6.12億只、采集終端6700余萬(wàn)臺(tái)，用戶覆蓋率100%，采集成功率99.49%，實(shí)現(xiàn)了全部高低壓用戶的電能采集和遠(yuǎn)程費(fèi)控，數(shù)據(jù)日增量超過(guò)14太字節(jié)，為多個(gè)專業(yè)部門、20余個(gè)外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)每天共享原始采集數(shù)據(jù)10億余條、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)4億余條，有效支撐40余項(xiàng)公司核心業(yè)務(wù)，為電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定堅(jiān)實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。