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基于光纤通信的用电信息管理系统的应用和实现

时间：2014-6-4 中国电力电工网

摘要：用电信息管理系统在电力系统起着举足轻重的作用，目前国内的用电信息管理系统由于抄表方式与抄表终端本身的局限性，导致抄表速度慢、成功率低，而且远程控制成功率低。

依托智能小区采用“四网融合”的方式，研发一套基于光纤通信的智能用电信息管理系统。此系统的通讯信道全部采用光纤，解决了通讯的瓶颈，同时又会由于重复建设网络导致的额外支出。

在用电管理方面，光纤智能用电管理终端存储容量大，CPU处理速度快，加上光纤通信信道的高速与稳定，系统采集到的电能量数据全面且丰富，最大限度的发挥了用电信息管理系统的功能。

关键词：智能用电信息管理系统，电力线载波，微功率无线，光纤智能用电管理终端。

0 引言

用电信息管理系统在电力系统起着举足轻重的作用，目前国内的用电信息管理系统主要有RS-485方式抄表、电力线载波方式抄表、微功率无线方式抄表等几种方案。这几种抄表方式存在通讯距离较短、抄表速度慢、成功率低等缺点，而且远程控制成功率低。依托智能小区采用“四网融合”的方式，研发出一套功能强大的基于光纤通信的智能用电信息管理系统有重要意义。

1基于光纤通信的智能用电信息管理系统应用的实现框图

目前，用电信息管理系统在国家电网中起着举足轻重的作用。电能量采集终端与用电信息管理主站系统采用GPRS等无线通信方式，与电能表采用RS-485方式、电力线载波方式、微功率无线方式通信。用电信息管理系统受限于通信信道的限制，导致终端在线率相对低，终端抄表成功率相对低，电能量信息不完善，系统的软件管理功能大打折扣，不能符合国家智能电网的发展趋势。虽然智能小区还处于一个“概念化”的阶段，但是信息化的飞速发展，其前景广阔，必然为基于光纤通讯的智能用电信息管理系统提供一个良好的发展平台。

依托智能小区采用“四网融合”的方式（即电信网、广播电视网、互联网和国家电网融合），此系统的通讯信道全部采用光纤，解决了通讯的瓶颈，同时又会由于重复建设网络导致的额外支出。

在用电管理方面，由于通信信道的高速与稳定，保证采集成功率与采集速度的提高，系统电能量数据全面且丰富，确保了线损、母平等电能量的高级运算的准确性。光纤智能用电管理终端采用高性能的Intel Xeon x86核心的CPU和OLT光纤接口模块，采集电能表速度足够快且稳定，可以采集电能表所有的电能信息。同时由于终端存储容量大，为主站提供丰富的历史电能量信息。用电信息管理主站系统远程控制电能表成功率高，不仅可以远程控制供电，亦可远程直接维护电能表，减少了电力系统人力物力的支出。居民用户的电脑上可安装该系统的配套客户端软件，可进行用电信息查询，例如查询用电量、剩余电量、用电金额和剩余金额等等。同时具备电费的缴费功能。光纤智能用电管理终端具有一路网络维护接口，方便维护终端。光纤智能用电管理终端采用8寸彩色液晶触摸屏，具备良好的人机交互界面。光纤智能用电管理终端具备交直流宽范围电源，且无间断在线切换,保证设备运行的稳定性。

2功能实现

2．1现场数据采集层的功能实现

现场数据采集层作为系统最基本的部分，安装于智能小区。主要组成部分是光纤智能用电管理终端、带光纤接口的电能表和相关配套的光设备。

2．1．1采集数据源

系统的数据来源主要是电能表的相关电能量信息。

电能量信息包括正向有功的尖峰、峰、平、谷，组合有功，电压，电流，功率因数，剩余金额，剩余电量等信息，为主站系统提供足够的电能量信息作为分析与统计之用。

2．1．2光纤智能用电管理终端

基于光纤通讯的智能用电信息管理系统采用光纤智能用电管理终端，作为主站系统与光纤通信电能表的中间节点。

光纤智能用电管理终端本身具备两个光纤接口模块，电能表具备一个光纤接口模块。光纤智能用电管理终端与主站、电能表均采用光纤通信。光纤接口模块A是指在与主站的通信方面，具备一个ONU光纤GEPON接口，比传统的无线通信方式，具备通信速度快和通信稳定的优点。光纤接口模块B是指在与电能表通信方面，模块具备OLT设备功能，有64路的光纤PON接口，比传统的载波或微功率无线通信方式，不仅通讯速度快和通讯稳定，而且抗干扰性强。光纤智能用电管理终端实际上集成了OLT设备的功能，不用再外接OLT设备。

由于通信信道完全采用光纤方式，加上光纤智能用电管理终端采用高性能的Intel Xeon x86核心的cpu，采集电能表速度足够快且稳定，可以采集电能表所有的电能信息，传统的采集终端受限于载波或微功率无线信道一般只采集日正向有功电能。同时由于终端存储容量大，容量为120G, 每块电能表按照64个采集量，光纤智能用电管理终端可采集4096块电能表的电能数据并存储180天，传统意义的居民采集终端一般最多采集1024块电能表数据并存储30天，优势明显。

光纤智能用电管理终端采用嵌入式Linux操作系统，多线程、模块化设计思想，系统在开放性、扩展性、安全性等方面具有较强的优势。

光纤智能用电管理终端通过了电科院质检中心四级电磁兼容检测，可适用于在各种复杂的电磁环境下运行。

2．2通讯层的功能实现

光纤智能用电管理终端与主站系统采用成熟的光纤通讯信道进行通讯。为了满足电力二次安全防护的要求，中间增加了安全防护系统。。

2．3系统主站层的功能实现

系统主站层是整个系统的重要部分。系统内部功能模块化，系统功能如搭积木方式组建在一起，有利于系统功能的裁剪和扩展。

系统主站层主要包括采集服务器、历史数据库服务器、应用服务器、WEB服务器、工作站及其他各种相关设备和软件，相互之间通过数据线构建网络连接。

采集服务器负责对光纤智能用电管理终端进行电能数据的采集与通讯信道的维护。

历史数据库服务器进行统计数据、计算数据以及相关数据的存储。

应用服务器完成各种相关的应用功能的实现，例如母和线损等电能量的高级运算。

WEB服务器负责最终的数据展现，进行WEB信息发布。同时负责与web客户端进行交互，配合应用服务器完成缴费等功能。

工作站负责供值班人员和维护人员进行使用，提供人性化的人机界面。