智能化用电信息采集系统移动终端设计与实现

刘单华　黄丹　隋仕伟　周宇

摘要：用电信息采集是智能电网的一个重要环节和组成部分，系统可对配电变压器和终端用户的用电数据进行高效采集和分析，通过对配电网多源数据运行进行实时监测、深度挖掘、多维度分析，支撑对用户停复电的精准分析，并满足可靠性统计和低压电网运行分析等高级应用需求。现基于Android系统开发了一款智能掌上用采软件，实现了用电信息采集业务智能化和移动便捷化，能够满足用户的用电信息智能化现场采集、运维等业务需求。

关键词：用电信息采集;Android;移动业务智能化

0 引言

智慧化的电力系统是现代社会发展的核心动力之一，伴随着经济发展和城市建设，我国电网进入了跨越式发展的新阶段[1]。高级计量架构（Advanced Metering Infrastructure，AMI）是“智能电网”的核心和基础[2]，而基于AMI的电能信息采集与管理系统则在AMI体系中具有核心作用，电能信息采集与管理系统涵盖电能生产、电能销售与购买、电能传输、电能使用、电费回收等环节，因此其必须能够做到智能、及时、准确地获取电力生产、售电量、线损等数据，并对数据进行有效分析，从而为用户和电网的双向全面互动提供平台和技术支持。

用电信息采集系统是智能电网建设的重要组成环节[3]，其主要负责分析与处理电力使用情况和电力营销情况，能够提供用电数据采集与传输、电网运行监控、资源共享等多种功能，在智能电网中发挥着举足轻重的作用[4]。为使得广大电力用户能够便捷地查看自己的电力使用情况，鉴于Android系统在移动设备市场的高占有率[5]，本文基于广泛使用的Android平台，开发了智能掌上用采系统，以便用户及时了解用电信息，可对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，通过对配电网多源数据运行进行实时监测、深度挖掘、多维度分析，实现用采业务移动智能化。

1 现状分析

智能电网通过综合信息通信技术、控制技术、计算机技术等先进技术，以协调发电、电网运行、终端用电和电力市场中各利益方的需求和功能[6]。智能电网对于整个电力系统的安全高效运行至关重要，同时，智能电网在应对气候变化、保障能源安全、带动国家产业升级等方面也具有重大的战略意义[7]。

国内智能电网的管理分为电源侧和用户侧。在电源侧，为实现“双碳”发展目标，我国目前正大力推进清洁能源的使用[8]。另外，我国正在建设“安全可靠、共享融合、灵活高效、智能互动”的第三代智能变电站自动化系统，以满足电网安全稳定运行的根本要求，适应新一代电力系统发展需要[9]。在用户侧，我国的智能电能表建设工程在建设规模、覆盖面、数量等方面都处于世界前列[10]。用电信息采集系统通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，为用电监控、阶梯定价、负荷管理、线损分析、自动化抄表、用电检查、窃电分析、负荷预测等方面提供基础保障[11]。

我国用电信息采集技术和采集覆盖率均处于世界领先地位，截至2020年1月，江苏省采集覆盖率已达到99.99%，智能电能表覆盖率已达到99.98%，基本实现了“全覆盖、全采集、全费控”的目标[12]。但是用电信息采集在现场化实时处理等方面，工具的智能化支撑不足，因此本文基于Android平台开发了智能掌上用采系统，不仅可对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，还能在人工智能算法的基础上，支持对配电网多源数据运行进行实时监测、多维度分析，实现了用采业务智能化和移动便捷化。

2 总体架构设计

智能用电信息采集通过对各信息采集点用电信息进行周期性或不定期采集，从而实现数据双向传输、数据管理以及控制命令转发或执行。

鉴于移动手持设备的便捷性，本文设计了基于移动业务的用电信息智能化采集系统，本系统共有5个功能模块，分别是采集现场业务、运维消缺、线损排查、数据召测和问题反馈，总体设计架构如图1所示。下面将对各模块做具体介绍。

（1）采集现场业务模块：主要包含3个子功能，分别是批量换表、新装表、零星换表。批量换表用于对现场表箱中的电能表进行批量轮换，可实现批量电能表数值的录入和工单信息的上传。新装表用于对新装电能表信息的录入和上传。零星换表用于对现场表箱中的电能表进行零星更换，可实现零星电能表的数值录入和工单信息上传。

（2）运维消缺模块：主要用于台区的展示和筛选，用户可以在该模块查看各台区的基本档案信息和指标信息。

（3）线损排查模块：主要用于展示与排查各种异常，用户可以在该模块查看抄表失败明细、异常影响信息以及疑似窃电户明细。

（4）数据召测模块：主要用于各类数据的召测，用户可以在该模块查看电压实时负荷、状态字、终端事件等信息。

（5）问题反馈模块：用户可以在该模块反馈使用该软件时遇到的问题和障碍，或者提出建议等。

3 核心功能

根据模块设计，系统可实现5个功能，分别是采集现场业务、运维消缺、线损排查、数据召测和问题反馈。下面对前4个核心功能进行介绍。

3.1    采集现场业务功能

采集现场业务主要是支持电能表安装调试，如图2所示，该功能需要对工单进行数据录入和信息上传。系统功能通过条形码扫描实现，包括条形码手动输入框、条形码类型选择按钮，后者包括计量箱条形码和电能表条形码。

3.2    运维消缺功能

用电信息采集系统实现了用电信息的自动采集，具有对计量异常、电能质量、用电情况进行分析和管理及与智能用电设备进行信息交互等功能，其运维需要对设备进行缺陷管理[13]，实现設备管理“零缺陷”。运维消缺管理中基本档案信息及指标信息查询如图3所示。

3.3    线损排查功能

结合用电信息采集系统，以采集设备安装率、可采率、户变关系准确率、采集数据准确率、台区线损率等为标志构建台区线损管控指标，实现线损智能化排查[14]。系统可对异常影响信息进行统计。线损电量计算公式：线损电量=入端电量-出端电量，单位为千瓦时。线损率计算公式：线损率=（入端电量-出端电量）/入端电量×100%。图4展示了线损排查功能和抄表失败明细信息，线损排查功能包括线损电量、统计线损率、理论线损率等详细的统计信息，抄表失败信息包括用电异常数、计量异常数、档案异常数、疑似窃电用户排查等。

3.4    数据召测功能

数据召测[2]模块负责通过收集电压、电流、零线电流、有功功率、无功功率、日冻结值及事件等数据，实现运行数据现场实时监控和查询。数据召测功能界面如图5所示。

4 结语

本文基于Android平台设计了智能用电信息采集系统，对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，通过对配电网多源数据运行进行实时监测和多维度分析，实现采集现场业务、运维消缺、线损排查、数据召测等核心功能，系统有力地支撑了用采业务智能化和移动便捷化。

[参考文献]

[1] 黄晓莉，李振杰，张韬，等.新形势下能源发展需求与智能电网建设[J].中国电力，2017，50（9）：25-30.

[2] 杨凤欣.电能信息采集与管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2013.

[3] 王浩，李聪革，郝磊，等.云计算在配电网用电信息采集系统的应用研究[J].电力信息与通信技术，2020，18（12）：88-94.

[4] 张兴忠，杨罡，赵国伟.基于全域电力大数据的配电网现状自动诊断分析技术研究[J].电测与仪表，2019，56（16）：111-115.

[5] PEYNIRCI G，EMINAAOLU M，KARABULUT K.Feature Selection for Malware Detection on the Android Platform Based on Differences of IDF Values[J].Journal of Computer Science and Technology，2020，35（4）：946-962.

[6] 陈德辉，须雷，赵希才.智能变电站自动化与保护核心IEC标准的进展与分析[J].电力系统自动化，2019，43（21）：229-239.

[7] 辛培哲，蔡聲霞，邹国辉，等.适应经济社会发展的智能电网发展战略研究[J].分布式能源，2018，3（1）：21-27.

[8] 宋璇坤，韩柳，鞠黄培，等.中国智能电网技术发展实践综述[J].电力建设，2016，37（7）：1-11.

[9] 王宏，闫园，文福拴，等.国内外综合能源系统标准现状与展望[J].电力科学与技术学报，2019，34（3）：3-12.

[10] 胡斌，郭亚飞，杨彬，等.智能变电站技术的现状与发展趋势研究[J].智慧电力，2018，46（3）：87-90.

[11] 董重重，夏水斌，孙秉宇，等.用电信息采集系统中集中器脆弱性分析[J].电测与仪表，2020，57（8）：128-134.

[12] 苗翯.用电信息采集系统未来应用领域与发展[J].通信电源技术，2020，37（8）：258-260.

[13] 赵立伟.智能表运维消缺措施[J].中国电力企业管理，2015（16）：56-57.

[14] 苏朝阳，徐晓萌，周森，等.电网线损排查的方法分析[J].集成电路应用，2019，36（2）：64-65.

收稿日期：2021-08-17

作者简介：刘单华（1989—），女，河南商丘人，硕士，工程师，研究方向：电力系统自动化、用电信息采集。

通信作者：周宇（1979—），男，江苏泰兴人，工程师，研究方向：电力系统自动化、电力计量与用电信息采集。