一城一北斗|基于北斗短報文用電信息采集系統

申報單位：國網烏魯木齊供電公司

聯合申報單位：

主要完成人：王炯程、王世青、蔚凡、謝鵬、擺文志、胡健民

一、案例簡介

當前國網系統內有大量需要實施配電、用電信息采集的終端站點(公用臺變，專變用戶),地處偏遠 地區，距離公司電力專用通信網節點遠，大多都超過10公里以上，且站點分布過于分散，采用光纖通信、 無線專網、電力線載波等專用通信網覆蓋，存在建設困難、投資成本大、資源利用率低等突出矛盾。這些 站點區域內由于人口稀少，無線公網信號大多沒有覆蓋，即使覆蓋了信號也很弱，無法滿足配電、用電信 息采集信號回傳的通信需求。北斗用電信息采集系統是集現代通信技術、計算機軟硬件技術、用電異常判 斷告警技術、電能計量技術、電力負荷控制技術和電力營銷技術為一體的用電需求側綜合性的實時信息采 集與分析處理系統。北斗衛星系統為用電信息采集系統提供穩定可靠的上行通信信道，作為用采遠程通信 網絡的補充，解決上述條件惡劣且無公網信號或信號弱的偏遠地區的供電/用電設備與計量自動化系統間的 通信問題問題，實現由人工處理向自動化處理的轉變，助力實現“全覆蓋、全采集”的建設目標。

二、技術方案

1、系統架構：系統主要由北斗前置機、通信通道與采集終端三部分組成。通過北斗系統短報文服務 實現用電信息數據的傳輸，同時能夠為電力系統提供精準授時和定位服務。其中，

1)北斗前置機負責接入北斗主站設備及對接電力營銷用采系統前置，北斗前置機中主要運行了北斗 通信前置軟件與北斗用采業務前置軟件，北斗通信前置軟件負責接入北斗三號主站終端，根據北斗短報文 數據協議格式，對數據進行預處理，輸出原始數據，并進行持久化。同時負責將主站需要下發的指令組裝 成符合北斗短報文協議格式的數據，交由主站終端進行指令發送。北斗用采業務前置軟件負責將北斗短報 文數據與電力698協議數據的轉換，同時對接電力營銷用采系統前置，響應系統指令，保持終端與營銷用 采系統之間的通信鏈路與心跳，為營銷用采系統賦能北斗短報文通信功能。

2)通信信道：由現場北斗裝置中的北斗采集終端、北斗衛星系統鏈路以及主站側北斗指揮機等設備 構成整體的北斗短報文通信信道。

3)現場終端由北斗采集終端及現場集中器/專變、電能表組成，北斗采集終與集中器/專變通過RJ45 接口，采用以太網的形式對接。集中器/專變采用原有方式與電表進行通信以及數據凍結，通常采用RS485 或無線載波形式進行通信。北斗采集終端代替集中器/專變終端的4G通道，通過北斗短報文形式，將采集 的凍結數據回傳至主站。

2、系統功能：集中器/專變具備北斗短報文通信功能，實現采集的凍結數據回傳；營銷用采主站具備 北斗短報文通信能力，實現北斗采集設備的接入，實現采集終端和主站的雙向短報文數據交互。進行短報 文的雙向通訊，實現采集終端和主站的數據交互，數據發送按規定的頻度發送，可實時接收數據，短報文 收發有效數據長度不大于北斗卡通信可用字節長度。日凍結、15min凍結數據的采集與上報。停上電事件 上報。實現營銷用采主站指令通過北斗短報文進行轉發。實現衛星校時，可利用衛星對終端進行校時。

三、創新亮點

1)突破通信盲區限制，構建自主可控的電力通信網絡。將北斗三號短報文通信技術與電力業務深度 融合，在無公網覆蓋的偏遠地區實現穩定通信，解決傳統依賴光纖/4G網絡的局限性。同時通過部署北斗 指揮機及前置服務器，使得數據在安全的通道中傳輸，保障電力數據的安全性。

2)基于北斗短報文的電力數據窄帶傳輸方式。為滿足電力數據采集終端的實際數據傳輸量及業務的 開展使用，在229字節的約束下，利用電力數據分形維度分析算法壓縮數據量，利用多模態協議統一建模 與語義映射技術，實現數據對象與指令的雙向無損轉換。最后通過自動拆組包設計進行數據封裝后的傳輸。 再數據處理下，達成在業務節點內完成電力數據的傳輸，使得臺區數據傳輸完成時間降至5min內。

3)基于北斗三號短報文通信的用電信息數據采集傳輸技術。在無公網或地面信號薄弱地區，為滿足 “全覆蓋、全采集”的要求，大多通過人員上門抄表，本項目使用北斗短報文技術，深度優化北斗三號終 端天線，使得完成高緯度的短報文通信；同時按照電力數據采集業務需求，定制開發用電信息采集終端， 滿足環境使用的限制，完成無公網區域用電信息采集任務，減少人員巡檢工作量，助力電網對用戶側的安 全精益化管理。