基于电力物联网的智能配用电信息采集技术研究

基于电力物联网的智能配用电信息采集技术研究

徐超 ,薛浩,魏正毅

杭州易会通科技有限公司    浙江  杭州   311100

摘要：用电信息采集系统采用先进的信息管理技术将采集的用户用电数据进行加密存储和保管，通过对用户用电信息进行质量统计和线损统计，掌握用户的电力负荷情况，从而制定相应的营销策略或调整用电价格，是构建智能电网的基础。随着网络攻击的现象越来越频繁，用电信息采集系统的安全性逐渐降低，消费者的用电信息被大量窃取。传统形式的用电信息采集系统攻击检测技术对于隐形的入侵攻击的识别效果较差，且整体的检测能力较差，不适用于用电信息采集系统防御体系，而模糊Petri网是描述具有并行或并发行为系统的常用工具，更适用于描述用电信息采集系统所面临的攻击问题。基于此，本篇文章对基于电力物联网的智能配用电信息采集技术进行研究，以供参考。

关键词：电力物联网；智能配用电；信息采集技术；应用分析

引言

电力负荷管理系统中，用电信息采集是关键。资料收集的准确与否，不仅影响到日常数据上传的控制，还影响到未来负荷处理的过程。建立现场运行维护保障体系是电力采集系统在电力工业实践中的重要内容。当前用电信息采集依靠抄表员手工抄表，不仅效率低下，而且信息采集结果偏差较大。利用大数据技术进行信息采集，实现电网的故障定位、故障处理和运行监测等功能，但电力信息采集、运行监测系统计算量大，采集效果较差。为此，设计基于电力物联网的电力信息采集和操作系统。

1相关概述

1.1物联网技术

物联网（The Internet of Things，IOT）主要是通过信息采集终端以及各类采集技术获取信息，通过网络载体将数据传送至信息处理中心，由处理中心进行分析并将控制指令回传，实现对设备的智能控制。相关技术主要包括RFID技术、传感器技术、红外识别技术、GPS及激光技术等，可以利用传感器设备、嵌入式技术、通信设备等根据通信协议实现物体的识别、检测、定位及管理，传输稳定，广泛应用与多个领域。对于配电台区的设备状态监测来说，监测过程中所需的“物物相连、稳定传输”与物联网特性非常契合，因此可利用物联网技术实现配电设备识别、数据远程传输、数据反馈与分析。

1.2电力物联网的内涵

（1）从消息交流的视角。电力物联网在发展早期，由于大伙往往以物互联的角度为切入点理解何谓电力物联网，所以对电力物联网的定义往往具有较重的信术与网络风格，以帮助社会大众了解物联网技术在电力系统中的运用。（2）从智能电网的角度。电力物联网的发展和智能电网建设是密不可分的关系，在中国现阶段的科研论文中，大多数高水平论文都是以物联网技术如何在智能电网中发挥重要作用为主旨的。这一类研究主要探讨物联网技术为智能电网所提供的重大变革，所以很少对电力物联网技术作出具体界定与规范，仅模糊地将之界定为物联网技术在智能电网中的实际运用。（3）应用领域的视角。以应用领域的视角，对电力物联网来进行界定是在2019年国家电网集团二会报道中提到的“泛在电力物联网”概念之前，比较普遍的一种界定方法。此时的学术界已经通过了一段时间的深入研究与探索，也已着手探索了多种物联网技术在电力系统中的运用，从而已经走出了单一的信息交流范畴，也就逐渐划分出了智慧电网和电力物联网领域。在这个情下，“电力物联网”就变成了一种专用词语，也慢慢具有了“电能”的特征了。在技术发展理论研究架构下，电力物联网可以被明确界定为：进行对供电设施、工作人员和所在环境识别、感知、交互和管理的信息网络。（4）从综合的视角。国家电网有限公司在2019年二会报告中，明确提出要建立运营好“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。这是“泛在电力物联网”这个词语第一次出现在全国电网企业的二会公报中，也是第一次出现在中国科研圈中。而国家电网有限公司针对物联网技术在中国电力行业的广泛运用，已经拥有了多年的科技基础，形成了比较深入的认识，因此可以从综合的视角进行比较详细的描述。不过这一概念又不同了，其解释的名称为“泛在电力物联网”，根据“泛在”二字，国家电网有限公司泛在电力物联网工程建设大纲中的释义是，任意时候、任意地方、所有人和一切物，明确了无所不在，给出电力物联网更高的期望和目标。“泛在电力物联网”的诞生，也基本明确了电力物联网的含义。

2用电信息采集系统概述

用电信息采集系统从物理上可根据部署位置分为主站、通信信道、采集设备3部分，其中系统主站部分单独组网，与其他应用系统以及公网信道采用防火墙进行安全隔离，保证系统的信息安全。主站网络的物理结构主要由营销系统服务（包括数据库服务器、磁盘阵列、应用服务器）、前置采集服务器（包括前置服务器、工作站、GPS时钟、防火墙设备）以及网络设备组成。通信信道是系统主站与终端之间的远程通信信道，主要包括光纤信道、GPRS/CDMA无线公网信道、230MHz无线电力专用信道、1.8GHz电力专网等。采集设备安装在现场终端及计量设备上，主要包括专变终端、可远传的多功能电能表（G表）、集中器、采集器以及电能表计等。

3基于电力物联网的智能配用电信息采集技术研究

3.1总体方案设计

智能用电信息采集系统结构框架分为三个不同层次:感知层完成新型智能电子设备(IED)数据采集、物理量回归和数据接收等，并在安装实施的过程中能够进行安装监测、接线监测与功能监测，保证IED的正常运行;网络层的服务器将感知层发送的数据存储到数据库中，检查数据库中的数据更改并进行数据计算与分析，然后将其发回;应用层通过上层管理中心在在线监测上显示每个电表的实时和历史数据，并经过可视化展示，进一步挖掘用电信息。

3.2ADE7953电能计量芯片工作原理

ADE7953电能计量芯片是一款高精度专用电能计量采集的单相集成电路芯片，采用3．3V电压供电，内有三个2阶ADC，能适用于各种采样方法。在电能计量数据信号中，高于ADC半采样速率但低于半采样速率之间的数据信号，会在这个速率区间左右摆动，这就是ADE7953电能计量芯片工作原理中的混叠效应，因此要先串联一个滤波器来避免这种情况的发生。整个转换器主要是由积分器、锁存比较器和采集时钟组成，采集时钟的频率传输至锁存比较器和积分器，将输入信号转换成连续的单比特串行流。单比特串行流驱动数模转换，并从输入信号中减去数模转换的输出，形成反馈回路。当回路中数模转换的平均输出值接近输入信号电平的平均值时，通过滤波器对串行流数据进行平均，使得与输入信号成正比，并转换成24位数据字输出，降低输入用电信息信号的量化噪声，使输出的用电信息信号鲁棒性更好。

结束语

本文基于NB-物联网技术搭建了智能用电信息采集系统，采集系统通过该模块接入NB网络，将电能计量数据上传到云服务器，推送到上层管理中心的用户服务器和用户终端。用户可以在云端监控用电信息并进行管理。采集系统与NB网络相连，具有很高的灵敏度，利用该系统的新型IED实现电力数据的智能采集，避免了传统抄表方式对人力物力的巨大消耗，大大提高了采集系统的自动化和智能化水平。

参考文献

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