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摘要：在电力采集系统中，利用电力宽带载波（HPLC）高速率特点，可以有效提升电能表抄表速度，并实现对电能表电压、电流等高频数据的采集，进而有效开展供电线路老化趋势分析，监测电网电压质量和负荷波动情况。但目前电力终端实现高频数据采集的方法五花八门，没有统一的标准，且采集成功率高低不一。现介绍一种利用HPLC实现高频数据采集及补抄的方法，对提高高频数据采集率有一定的参考作用。
关键词：电力采集终端;HPLC;高频采集
0 引言
目前，低压电力采集终端（以下简称“集中器”）上的下行通信模块即将大规模升级成宽带载波（HPLC）。在宽带载波台区，电力线通信的可靠性和稳定性显著提升。相比于窄带台区，使用HPLC技术的集中器除了要采集日冻结数据外，还要对台区下所有电能表的高频实时数据进行采集。但对于规模大或者信道条件差的台区，HPLC的通信质量容易受时段影响，很难保证当天所有电能表的数据都抄读成功。因此，需要针对HPLC台区下的集中器进行抄表算法的优化，以适应越来越复杂的台区环境和日益增多的数据抄读量，进一步提升数据采集成功率。
1 高频数据采集工作原理
在电力采集系统中，HPLC台区下的集中器需要每天采集96点实时用电数据用于供电质量相关指标分析，高频数据一般包括电压、电流、功率因数等[1]。集中器根據现场电能表的情况，定期采集电能表中的数据，将采集成功的数据加上时标存储至集中器中，等待主站召测或主动上报。
1.1 现有采集方法
1.1.1 台区下电能表不支持负荷曲线数据
集中器从每天00：00开始，采集台区下电能表的实时数据。采集间隔为15 min，采集间隔起始从0分开始。以集中器当前时间为基准，按照15 min的倍数处理后作为时标，如数据返回时集中器当前时间为2021-07-18T15：23：23，则时标为2021-07-18T15：15：00。
1.1.2 台区下电能表支持负荷曲线数据
集中器按照时标抄读电能表中前一天或前一时间点的负荷曲线数据，并根据抄读时标将电能表返回的数据存储到集中器中。为保证数据的实时性，建议抄前一个时间点的负荷曲线。负荷曲线数据的抄读格式如表1所示。
1.2 目前存在的问题
集中器每天除了需要抄读高频数据，还要抄读电能表的日冻结数据、需量数据、全事件等，这些数据的抄读优先级比高频数据高[2]。因此，在00：00以后，集中器无法抄读高频数据，导致无法抄读的时间段内存在数据“漏点”。
2 问题分析
鉴于1.2中的问题，本文将介绍一种基于HPLC的高频数据补抄方法，本方法在1.1.2的基础上，引入了针对负荷曲线数据的补抄方案。在保证日冻结数据优先抄读的前提下，分阶段对漏抄的曲线数据进行补抄。经过实际验证，本方案不仅能抄完正常台区下所有电能表当天的高频数据，还能往前补抄前两天漏抄的高频数据。
3 优化措施
集中器每天抄完日冻结数据后，再进行高频数据的抄读;抄读高频数据时，每15 min为一个抄表周期，在抄表周期内优先抄读当前时间点的数据。抄完后，紧接着对之前漏抄的数据进行补抄。在每个周期的补抄时间内，将之前漏抄的数据点按照距离当前时间的大小，划分为上1个，上2个，…，上n个点，并且将数据项的抄读机会均匀地分配给每一个测量点，避免少数电能表拥有特权。台区下有些电能表不支持负荷曲线的方式抄读，对其抄读会浪费大量时间。为进一步提升采集效率，引入黑名单机制，在抄读数据的过程中，对电能表的返回报文进行分析，如果认定该电能表不支持负荷曲线，则将该电能表拉入黑名单，本轮不再抄读。
具体操作流程如下：
假设某台区采用宽带载波方案，下面接有k块电能表，分别为P1～Pk。每天需要抄读电能表的日冻结数据a项，分别为F1～Fa，以及电能表的负荷曲线数据b项，分别为H1～Hb。
（1）流程开始，首先抄读电能表的日冻结数据，一共k×a项，耗时x分钟;
（2）开始曲线抄读任务，并保证HPLC中CCO为集中器主动模式;
（3）在抄读曲线数据前，根据日冻结数据的抄读时间，为所有电能表计算出需要补抄的时间点y=x/15，记为p1-d1—p1-dy…pk-d1—pk-dy;
（4）按照电能表顺序，依次抄读当前时间段所有电能表的曲线数据;
（5）如果电能表回否认报文，将该电能表置于黑名单中，本轮不再抄读;
（6）当前时间段曲线数据抄完后，根据剩余时间，制订当前时间点的补抄计划，计算公式为：补抄点数n1=[（剩余时间T1/单个ID平均抄读时间T2）/测量点个数k]/曲线数据项个数b;
（7）开始补抄流程，找到距离当前时间最近的一个点d1，根据步骤（6）计算的补抄点，对所有需要补抄的数据项按照p1-d1—pk-d1的顺序补抄;
（8）步骤（7）执行完成后，继续找到距离当前时间最近的一个点d2，对所有需要补抄的数据项按照p1-d2—pk-d2的顺序补抄;
（9）重复执行步骤（7），直到补抄完所有n1个时间点的数据;
（10）开始下一轮曲线抄表，按照步骤（6）计算出当前时间点的补抄个数n2，重复执行步骤（7）;
（11）重复执行步骤（9）和步骤（10），执行次数为m，直到n1+n2+n3+…+nm=y;
（12）全部抄读完毕，流程结束。
高频数据采集流程图如图1所示。
4 现场验证结果
将改进措施在四川现场进行试挂测试，发现具有补抄功能的集中器高频数据采集率较原先有较大幅度提高，特别是500块电能表以上的大台区，每日96点高频数据采集成功率由最低87%左右提升至99%以上。具体结果差异如表2、表3所示，其中应采集点数和实际采集点数均为电压、电流、功率三类数据按照15 min间隔、每天采集96个点的数据总和。
5 结语
本文介绍了电力系统中对高频数据进行采集的两种常用方法，对采集过程中可能出现的问题进行了简要分析，并提出了一种基于负荷曲线的优化措施，该措施可以有效解决高频数据采集和日冻结数据采集或其他数据采集的冲突，进一步提高高频数据的采集成功率。
[参考文献]
[1] 唐永红，郑晓雨，马进.实际电网中提高负荷模型实用性的方法[J].电网技术，2010，34（7）：47-51.
[2] 于晶晶.电力线载波远程抄表系统的研究[D].西安：西安科技大学，2006.
收稿日期：2021-07-21
作者简介：黄旺（1994—），男，江西宜春人，研究方向：载波抄表。
关键词：电力采集终端;HPLC;高频采集
0 引言
目前，低压电力采集终端（以下简称“集中器”）上的下行通信模块即将大规模升级成宽带载波（HPLC）。在宽带载波台区，电力线通信的可靠性和稳定性显著提升。相比于窄带台区，使用HPLC技术的集中器除了要采集日冻结数据外，还要对台区下所有电能表的高频实时数据进行采集。但对于规模大或者信道条件差的台区，HPLC的通信质量容易受时段影响，很难保证当天所有电能表的数据都抄读成功。因此，需要针对HPLC台区下的集中器进行抄表算法的优化，以适应越来越复杂的台区环境和日益增多的数据抄读量，进一步提升数据采集成功率。
1 高频数据采集工作原理
在电力采集系统中，HPLC台区下的集中器需要每天采集96点实时用电数据用于供电质量相关指标分析，高频数据一般包括电压、电流、功率因数等[1]。集中器根據现场电能表的情况，定期采集电能表中的数据，将采集成功的数据加上时标存储至集中器中，等待主站召测或主动上报。
1.1 现有采集方法
1.1.1 台区下电能表不支持负荷曲线数据
集中器从每天00：00开始，采集台区下电能表的实时数据。采集间隔为15 min，采集间隔起始从0分开始。以集中器当前时间为基准，按照15 min的倍数处理后作为时标，如数据返回时集中器当前时间为2021-07-18T15：23：23，则时标为2021-07-18T15：15：00。
1.1.2 台区下电能表支持负荷曲线数据
集中器按照时标抄读电能表中前一天或前一时间点的负荷曲线数据，并根据抄读时标将电能表返回的数据存储到集中器中。为保证数据的实时性，建议抄前一个时间点的负荷曲线。负荷曲线数据的抄读格式如表1所示。
1.2 目前存在的问题
集中器每天除了需要抄读高频数据，还要抄读电能表的日冻结数据、需量数据、全事件等，这些数据的抄读优先级比高频数据高[2]。因此，在00：00以后，集中器无法抄读高频数据，导致无法抄读的时间段内存在数据“漏点”。
2 问题分析
鉴于1.2中的问题，本文将介绍一种基于HPLC的高频数据补抄方法，本方法在1.1.2的基础上，引入了针对负荷曲线数据的补抄方案。在保证日冻结数据优先抄读的前提下，分阶段对漏抄的曲线数据进行补抄。经过实际验证，本方案不仅能抄完正常台区下所有电能表当天的高频数据，还能往前补抄前两天漏抄的高频数据。
3 优化措施
集中器每天抄完日冻结数据后，再进行高频数据的抄读;抄读高频数据时，每15 min为一个抄表周期，在抄表周期内优先抄读当前时间点的数据。抄完后，紧接着对之前漏抄的数据进行补抄。在每个周期的补抄时间内，将之前漏抄的数据点按照距离当前时间的大小，划分为上1个，上2个，…，上n个点，并且将数据项的抄读机会均匀地分配给每一个测量点，避免少数电能表拥有特权。台区下有些电能表不支持负荷曲线的方式抄读，对其抄读会浪费大量时间。为进一步提升采集效率，引入黑名单机制，在抄读数据的过程中，对电能表的返回报文进行分析，如果认定该电能表不支持负荷曲线，则将该电能表拉入黑名单，本轮不再抄读。
具体操作流程如下：
假设某台区采用宽带载波方案，下面接有k块电能表，分别为P1～Pk。每天需要抄读电能表的日冻结数据a项，分别为F1～Fa，以及电能表的负荷曲线数据b项，分别为H1～Hb。
（1）流程开始，首先抄读电能表的日冻结数据，一共k×a项，耗时x分钟;
（2）开始曲线抄读任务，并保证HPLC中CCO为集中器主动模式;
（3）在抄读曲线数据前，根据日冻结数据的抄读时间，为所有电能表计算出需要补抄的时间点y=x/15，记为p1-d1—p1-dy…pk-d1—pk-dy;
（4）按照电能表顺序，依次抄读当前时间段所有电能表的曲线数据;
（5）如果电能表回否认报文，将该电能表置于黑名单中，本轮不再抄读;
（6）当前时间段曲线数据抄完后，根据剩余时间，制订当前时间点的补抄计划，计算公式为：补抄点数n1=[（剩余时间T1/单个ID平均抄读时间T2）/测量点个数k]/曲线数据项个数b;
（7）开始补抄流程，找到距离当前时间最近的一个点d1，根据步骤（6）计算的补抄点，对所有需要补抄的数据项按照p1-d1—pk-d1的顺序补抄;
（8）步骤（7）执行完成后，继续找到距离当前时间最近的一个点d2，对所有需要补抄的数据项按照p1-d2—pk-d2的顺序补抄;
（9）重复执行步骤（7），直到补抄完所有n1个时间点的数据;
（10）开始下一轮曲线抄表，按照步骤（6）计算出当前时间点的补抄个数n2，重复执行步骤（7）;
（11）重复执行步骤（9）和步骤（10），执行次数为m，直到n1+n2+n3+…+nm=y;
（12）全部抄读完毕，流程结束。
高频数据采集流程图如图1所示。
4 现场验证结果
将改进措施在四川现场进行试挂测试，发现具有补抄功能的集中器高频数据采集率较原先有较大幅度提高，特别是500块电能表以上的大台区，每日96点高频数据采集成功率由最低87%左右提升至99%以上。具体结果差异如表2、表3所示，其中应采集点数和实际采集点数均为电压、电流、功率三类数据按照15 min间隔、每天采集96个点的数据总和。
5 结语
本文介绍了电力系统中对高频数据进行采集的两种常用方法，对采集过程中可能出现的问题进行了简要分析，并提出了一种基于负荷曲线的优化措施，该措施可以有效解决高频数据采集和日冻结数据采集或其他数据采集的冲突，进一步提高高频数据的采集成功率。
[参考文献]
[1] 唐永红，郑晓雨，马进.实际电网中提高负荷模型实用性的方法[J].电网技术，2010，34（7）：47-51.
[2] 于晶晶.电力线载波远程抄表系统的研究[D].西安：西安科技大学，2006.
收稿日期：2021-07-21
作者简介：黄旺（1994—），男，江西宜春人，研究方向：载波抄表。