在北京2022年冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)保電期間，采用客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議這種“智慧語言”的智能電表在奧運(yùn)賽區(qū)用電負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，助力用電信息采集更高效、靈活和安全。
客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議在國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)智能電表上的應(yīng)用規(guī)模正逐步擴(kuò)大。這項(xiàng)研究成果自主構(gòu)建了完整的協(xié)議體系，進(jìn)一步提升了用電信息采集系統(tǒng)的互聯(lián)水平和數(shù)據(jù)交換的能力。
適應(yīng)新能源大規(guī)模發(fā)展的數(shù)據(jù)交換需求，為冬奧保電助力
隨著碳達(dá)峰碳中和工作的有序推進(jìn)，越來越多的新能源發(fā)電項(xiàng)目接入電網(wǎng)，電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易試點(diǎn)范圍不斷擴(kuò)大，用電信息采集過程中進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換的種類、內(nèi)容以及頻度都大幅增加，數(shù)據(jù)安全防護(hù)要求也越來越高。在這種趨勢(shì)下，智能電表所使用的傳統(tǒng)協(xié)議已無法滿足當(dāng)前應(yīng)用及未來發(fā)展的需求。
在此背景下，國(guó)家電網(wǎng)有限公司啟動(dòng)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目“客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議”，2021年啟動(dòng)總部科技項(xiàng)目“客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)研究”。項(xiàng)目由中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司牽頭，國(guó)網(wǎng)山東、浙江、福建、冀北、遼寧、江蘇、湖南、山西、上海、陜西、重慶、河北電力及國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、國(guó)電南瑞、智芯公司、國(guó)網(wǎng)電動(dòng)汽車公司、華云科技等多家單位共同參與。
北京冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)張家口賽區(qū)有4個(gè)競(jìng)賽場(chǎng)館、5個(gè)非競(jìng)賽場(chǎng)館，保電客戶共計(jì)45戶，用電負(fù)荷最高達(dá)到30050千瓦。奧運(yùn)場(chǎng)館全部使用來自張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程輸送的綠電，清潔電能“發(fā)-儲(chǔ)-用”協(xié)同調(diào)控復(fù)雜程度頗高。公司在保電過程中克服了較大挑戰(zhàn)，保障了張家口賽區(qū)用電負(fù)荷監(jiān)測(cè)和控制的實(shí)時(shí)性、高效性和安全性。
中國(guó)電科院計(jì)量所副所長(zhǎng)林繁濤介紹，公司為奧運(yùn)賽區(qū)保電客戶安裝了采用客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議這種“智慧語言”的智能電表159只、采集終端設(shè)備186只，設(shè)備日在線率達(dá)到100%。其中，核心保電客戶日凍結(jié)數(shù)據(jù)采集成功率達(dá)100%，15分鐘負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)采集成功率達(dá)99.97%，為冬奧保電服務(wù)平臺(tái)開展實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。
客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議是目前電力智能量測(cè)領(lǐng)域最先進(jìn)的“智慧語言”之一。中國(guó)電科院計(jì)量所副總工程師劉宣介紹，智能電表等傳感設(shè)備的計(jì)量數(shù)據(jù)需要上傳到后臺(tái)主站，而后臺(tái)主站的負(fù)荷調(diào)控指令也需要下發(fā)到智能電表和開關(guān)等量測(cè)設(shè)備，雙方的數(shù)據(jù)交換需要事先約定一種對(duì)方能聽懂的“語言”。客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議就是一種用于智能電表等設(shè)備間及設(shè)備與后臺(tái)主站間，能夠?qū)崟r(shí)、高效、安全交流的“智慧語言”。其中，約定好的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則、編碼格式、量綱等就相當(dāng)于這門“智慧語言”的“語法”。
讓數(shù)據(jù)交換更高效、靈活、安全
3月16日，在中國(guó)電科院計(jì)量所用電信息采集管控平臺(tái)監(jiān)控大廳，采集管控工作人員劉婧正開展采集運(yùn)行情況例行檢查。從監(jiān)控大屏上可以看到，本地信道同為高速電力線載波通信(HPLC)且客戶規(guī)模均為300戶左右的臺(tái)區(qū)中，采用“傳統(tǒng)語言”的15分鐘負(fù)荷曲線平均采集成功率約為80%，而采用“智慧語言”的成功率在95%以上。
劉宣介紹，“傳統(tǒng)語言”645協(xié)議(DL/T 645-2007多功能電能表通信協(xié)議)和1376.1協(xié)議(Q/GDW 1376.1-2013 用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第一部分：主站與采集終端通信協(xié)議)的智能化程度已不能滿足當(dāng)前需求。645協(xié)議針對(duì)串口和紅外通信設(shè)計(jì)，沒有主動(dòng)上報(bào)機(jī)制，當(dāng)電表發(fā)生異常事件時(shí)不能實(shí)時(shí)主動(dòng)向主站報(bào)告，只能等主站定期來查詢;單幀報(bào)文長(zhǎng)度受限，就如同一句話最多只能說10個(gè)字，如果超過10個(gè)字就要分成多句話來說;采用平鋪數(shù)據(jù)項(xiàng)方式設(shè)計(jì)，類似于查字典，每次交互只能查詢1個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。除此之外，傳統(tǒng)協(xié)議還存在體系不完整、層次不清晰、擴(kuò)展性差、溯源性不好等局限性。
“智慧語言”客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議包括系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議和通信單元適配規(guī)范，其中系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議參考開放式系統(tǒng)互聯(lián)通信參考模型(OSI模型)進(jìn)行分層，體系完整，層次清晰。
客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議擴(kuò)展性強(qiáng)，采用面向?qū)ο蠓椒▽?duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行抽象建模，形成一個(gè)個(gè)“模子”，通過這些“模子”可以方便快速地批量制造出大量相同產(chǎn)品。按同一個(gè)“模子”生產(chǎn)出來的產(chǎn)品擁有公共屬性，但同時(shí)也可以單獨(dú)增加自己特有的屬性。當(dāng)新業(yè)務(wù)出現(xiàn)時(shí)，采用這種建模和批量生產(chǎn)的方法，就可以輕松滿足業(yè)務(wù)需求。該協(xié)議靈活性好，能配置各種參數(shù)，從而適應(yīng)頻繁變化的數(shù)據(jù)交換需求，避免大規(guī)模的設(shè)備程序升級(jí);通過靈活的數(shù)據(jù)項(xiàng)打包和篩選、豐富的上報(bào)和代理方式、超長(zhǎng)的單幀報(bào)文、并行窗口等機(jī)制，大幅提升了數(shù)據(jù)的交換效率。協(xié)議還統(tǒng)一了智能電表到采集終端設(shè)備再到后臺(tái)主站的整個(gè)過程通信規(guī)約，保證了數(shù)據(jù)源的唯一性，更好地滿足了計(jì)量數(shù)據(jù)可溯源的法制性要求。從安全性上看，協(xié)議支持多種數(shù)據(jù)加密方式，可針對(duì)每個(gè)或每類對(duì)象靈活配置不同的加密方案，能夠滿足不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的安全防護(hù)要求。
應(yīng)用前景廣闊，逐步走向國(guó)際市場(chǎng)
據(jù)中國(guó)電科院國(guó)網(wǎng)計(jì)量中心統(tǒng)計(jì)，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)安裝運(yùn)行的智能電表數(shù)量已經(jīng)達(dá)到5.5億只，采集終端設(shè)備超過5000萬個(gè)。此外，電網(wǎng)還接入了大量的新能源汽車充電樁、分布式光伏、智能物聯(lián)鎖具、智能量測(cè)開關(guān)、回路狀態(tài)巡檢儀、反竊電終端、家用電器隨器計(jì)量模塊等，而且這些客戶側(cè)能源量測(cè)設(shè)備的數(shù)量還在穩(wěn)步增長(zhǎng)。
大量設(shè)備與后臺(tái)主站之間海量數(shù)據(jù)高頻交換，勢(shì)必對(duì)數(shù)據(jù)交換協(xié)議的實(shí)時(shí)性、高效性、安全性、擴(kuò)展性、業(yè)務(wù)適應(yīng)性、溯源性等各方面性能提出越來越高的要求?？蛻魝?cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議這門“智慧語言”能夠較好地適應(yīng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。
截至目前，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)已有20%的智能電表和采集終端設(shè)備采用了“智慧語言”，預(yù)計(jì)10年內(nèi)，全部智能電表和其他各類客戶側(cè)能源量測(cè)設(shè)備將逐步采用這種“智慧語言”。
客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議不僅技術(shù)先進(jìn)，還完全由我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)。在當(dāng)前的國(guó)際形勢(shì)下，核心技術(shù)自主可控至關(guān)重要。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)交換技術(shù)的基礎(chǔ)作用逐步凸顯。客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議這一“智慧語言”將為新型電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供有力支撐。
目前，中國(guó)電科院正在開展相關(guān)技術(shù)的專利布局、標(biāo)準(zhǔn)制訂和翻譯工作，積極推動(dòng)計(jì)量技術(shù)走向國(guó)際市場(chǎng)。中國(guó)電科院正在開展印尼智能電表項(xiàng)目的可行性研究和試點(diǎn)驗(yàn)證工作，計(jì)劃依托由主站、終端、表計(jì)、通信、控制構(gòu)成的國(guó)內(nèi)全套成熟高級(jí)量測(cè)體系(AMI)解決方案，實(shí)現(xiàn)客戶側(cè)能源量測(cè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議等國(guó)內(nèi)先進(jìn)計(jì)量技術(shù)“走出去”。（巫鐘興 杜藝娜）
評(píng)論