HPLC臺區高頻全量采集成功率低的原因分析及改進措施

周 賢任先國王 杲馮保全杜 賽

(國網河北省電力有限公司辛集市供電分公司,河北 石家莊 052360)

0 引言

電力線通信按工作頻帶可分為窄帶載波通信和寬帶載波(HPLC)通信[12],在當前智能電表已經高度普及的情況下,采用窄帶模塊通信的早期智能電表雖然大大改善了傳統的人工抄表方式的弊端,但仍然有一些缺陷,很難完全滿足實時通信的應用需求。實際的工作中,經常會因為需要同一批數字化信息劃成多組來進行數字化傳輸,此時若采用窄帶無線通信模塊,則會造成數據傳輸的效率和速度下降,也不利于提高電力系統運維的質量,這與預期效果存在一定差距[34]。

隨著國家電網公司對低壓集抄系統業務需求的增加,管理要求的提升,提出了“全量采集”的概念[5]。智能電網的“全采集,全費控”功能,不僅是針對所有在網智能電能表的換裝,更重要的是體現已經被替換過的電能表都能全部在網,并且可以保證持續的穩定性抄讀,能夠隨時針對主站的召測進行響應,能夠持續的主動上報既定事件等[6-7]。而窄帶載波通信電能表無法達到要求。HPLC高頻載波通信技術與目前普遍采用的窄帶載波通信技術相較而言,雖然具備明顯的優勢[8],但是基于HPLC的高頻載波通信技術在我國用電信息采集系統的推廣和深化應用的過程中,仍然還存在一些問題,需要及時予以解決[910]。本文分析了影響HPLC臺區高頻全量采集成功率的原因,以期提高HPLC臺區高頻全量采集成功率,指導供電企業經濟運行。

1 HPLC臺區采集現狀

HPLC高頻載波通信是國家電網公司基于寬帶電力線通信技術定義的國網企業內使用的用電信息采集通信方案?？朔苏瓗лd波通信技術傳輸效率低,傳輸容量小,覆蓋范圍小,抗干擾能力弱,數據可靠性差等缺點,HPLC 高頻載波通信技術已成為智能電網的主要通信手段。

電力市場以每15 min為交易時刻,采用日清月結模式,產生了大量的數據,這些數據是交易指標分析、市場化規律分析、申報偏差分析、交易目標優化的基礎和支撐[11]。而采用窄帶載波通信模塊,每隔60 min采集一次數據,無法滿足市場化交易的需求[12]。隨著HPLC通信技術的推廣,實現了低壓用戶電壓、電流、無功功率、有功功率等高頻數據的采集,將智能電表的電壓、電流等數據每隔15 min采集一次并存儲在通信單元中,每天統一由集中器進行抄讀[1314]。目 前HPLC 高 頻載波通信技術仍處于推廣階段,與其對應的HPLC高頻載波全量采集的成功率還處于提升階段,造成高頻載波全量采集成功率不能滿足實用化指標的要求,無法給各個相關專業提供大量的數據支持。因此,提高高頻全量采集率迫在眉睫。窄帶通信與寬帶通信對比見表1。

表1 窄帶通信和寬帶通信對比

2 HPLC臺區全量采集成功率影響因素

HPLC高頻載波通信技術在推廣應用過程中,需對目前現場安裝窄帶通信模塊的智能電表進行改造,將窄帶載波通信模塊更換為HPLC 寬帶載波通信模塊,若仍無法實現全量采集,需對影響全量采集成功率的原因進行分析。工作流程如圖1所示。

圖1 HPLC臺區全量采集工作流程

結合圖1可知,影響HPLC 全量采集的因素主要有5個:現場表計老舊,終端軟件版本不支持主動上報,終端任務未正常配置,4G 通信卡未全覆蓋,臺區戶數300戶以上。

2.1 現場表計老舊

現場運行2009版單相表計在更換HPLC 通信模塊之后,支持全量采集,但是效果較差,采集穩定性較弱,現場運行2009 版三相表無法安裝HPLC模塊,不支持高頻全量采集。2009版老舊表計需要更換,才可以實現HPLC臺區全量采集,提高全量采集成功率。

2.2 終端軟件版本不支持主動上報

部分版本終端不支持全量采集,可通過國網河北省電力有限公司用電信息采集系統召測集中器運行版本。召測版本路徑:基本應用→軟件升級→升級版本管理→終端版本招測。抄讀效果不好的集中器,需升級到最新版本。

2.3 終端任務未正常配置

為實現每隔15 min采集一次數據,需下發96點終端任務。終端任務缺失會導致抄表返回空值,為實現HPLC臺區高頻全量采集功能,需要配置終端抄表任務。

2.4 4G 通信卡未全覆蓋

相較于2G/3G卡,4G 網卡的最高傳輸速度大幅提高,如果把2G 卡通信比喻為高速公路的“輔路”,3G 卡通信則比喻為“高速公路”,4G 通信傳輸速度網速則將可能會直接提高到“磁浮”。4G無線通信技術能夠有效解決2G/3G 數據卡中網絡信號不穩定的問題,并且能夠提供更高的網絡數據傳輸速率,更大的數據容量與高速寬帶。

2.5 臺區戶數300戶以上

由于HPLC通信載波頻率較高,相對窄帶載波通信來說衰減隨著距離的增加增大,若現場臺區兩相鄰節點(電能表用戶)之間距離太遠,則可能出現載波信號過弱的情況。

3 HPLC臺區高頻全量采集成功率提升措施

針對影響HPLC臺區高頻全量采集成功率的主要因素,提出針對性的改進措施。

3.1 更換老舊表計

依據老舊表計占臺區用戶總數的百分比進行劃分,分批制定表計更換計劃。老舊表計占比大于60%及以上的臺區,優先制定換表計劃,確保當天換表,當天實現采集;老舊表計占比大于10%且小于60%的臺區,放在第2輪換表計劃之內;老舊表計占比低于10%的臺區,日常開展采集故障處理、營業普查、用電檢查等工作的同時進行表計更換。通過以上措施,確保老舊表計應換盡換,無一遺漏。

3.2 升級終端軟件版本

終端廠家能夠滿足抄讀全量采集數據的程序版本如表2所示。

表2 終端軟件最新版本

3.3 終端任務配置

HPLC終端任務配置主要在國網河北省電力有限公司用電信息采集系統中完成。

3.3.1 采集接口自動任務配置

經營銷與采集系統調試后,采集系統會根據HPLC標識為HPLC臺區配置終端日采集芯片ID、相位、網絡節點層次等數據召測項,頻率為每日1次。

3.3.2 高頻數據采集任務配置

HPLC臺區可實現每15 min采集一次數據,每日可實現96點數據采集。根據省公司終端任務配置規則,需要在用電信息采集系統對每個HPLC臺區下發50、51、52、68、65、69 號任務,實現相應數據項的采集。終端任務模板見表3。

表3 HPLC臺區96點終端任務配置

3.3.3 載波頻段設置

HPLC模塊出廠默認載波頻段為“頻段2”,該頻段是綜合考慮了抄表速度、通信穩定性、干擾能力均衡后的最優選擇。模塊支持的全部4個工作頻段可根據現場通信環境需要,通過主站遠程下發或集中器界面手動更改。HPLC 載波頻段設置如表4所示。

表4 HPLC載波頻段

3.4 4G 通信卡全覆蓋

根據技術要求,為更好地支持高頻全量數據采集應用,通信方式建議使用4G 通信網絡,SIM卡流量套餐選擇建議300 M 以上。無線公網信號應保持良好,以適應實時數據抄讀。

3.5 改造戶數300戶以上臺區

推廣安裝HPLC模塊不宜選擇通信半徑過大或存在兩相鄰電表距離過遠的臺區,尤其是集中器與最近的電表模塊距離較遠的臺區,相鄰節點距離在200 m 以內為宜。低壓電力每個臺區的規模典型環境下300個節點左右,HPLC 高頻全量數據采集方案應用臺區的用戶規模在300戶以內為宜?？梢钥紤]加裝集中器,并做好相關檔案分配。臺區半徑過大,可在距離較遠兩節點間加裝HPLC中繼器的方式解決。

4 應用實例分析

本文以國網河北省電力有限公司辛集市供電分公司(簡稱“國網辛集供電公司”)為例,對HPLC 通信技術推廣應用過程中,影響高頻全量采集成功率的因素進行分析。國網辛集市供電公司公用變壓器臺區數量7 163臺,低壓用戶數量330 291。在原有的窄帶載波通信解決方案下,電量日凍結后的數據一次采集成功率可達100%,全量采集成功率為78%。對影響國網辛集市供電公司HPLC 臺區高頻全量采集成功率的原因統計,見表5。

表5 HPLC臺區高頻全量采集成功率原因統計表

由表5統計分析發現,影響國網辛集市供電公司HPLC 臺區高頻全量采集成功率的原因中,現場表計老舊、終端任務未正常配置和4G 卡未全覆蓋所占比例最大,這3個原因是影響HPLC 高頻全量采集成功率的主要因素。針對上述原因,按照第3 部分中對應措施對HPLC 臺區進行改造,改造后經統計分析,電量日凍結一次成功率為100%,高頻全量采集成功率達到98.5%以上。數據高頻采集、計量異常管理等工作應用效果良好。

5 結束語

本文分析了影響HPLC臺區高頻全量采集成功率的影響因素,并制定了改進措施。措施實施以后,極大程度提升了HPLC 臺區全量采集成功率,同時實現了對用電數據高頻全量采集及主動監測功能,不斷地提升了采集數據的精度和準確率,豐富了數據資源,實現了用電能量信息采集的全覆蓋以及電量費控等功能。改進措施實施后雖然提高了HPLC 全量采集成功率,但是無法實現每個臺區HPLC全量采集成功率達到100%。后續還將繼續加強后臺監控,通過現場試驗、后臺模擬等手段,力爭實現HPLC 全量采集成功率100%的目標。