一城一北斗|基于北斗短报文用电信息采集系统

申报单位：国网乌鲁木齐供电公司

联合申报单位：

主要完成人：王炯程、王世青、蔚凡、谢鹏、摆文志、胡健民

一、案例简介

当前国网系统内有大量需要实施配电、用电信息采集的终端站点(公用台变，专变用户),地处偏远 地区，距离公司电力专用通信网节点远，大多都超过10公里以上，且站点分布过于分散，采用光纤通信、 无线专网、电力线载波等专用通信网覆盖，存在建设困难、投资成本大、资源利用率低等突出矛盾。这些 站点区域内由于人口稀少，无线公网信号大多没有覆盖，即使覆盖了信号也很弱，无法满足配电、用电信 息采集信号回传的通信需求。北斗用电信息采集系统是集现代通信技术、计算机软硬件技术、用电异常判 断告警技术、电能计量技术、电力负荷控制技术和电力营销技术为一体的用电需求侧综合性的实时信息采 集与分析处理系统。北斗卫星系统为用电信息采集系统提供稳定可靠的上行通信信道，作为用采远程通信 网络的补充，解决上述条件恶劣且无公网信号或信号弱的偏远地区的供电/用电设备与计量自动化系统间的 通信问题问题，实现由人工处理向自动化处理的转变，助力实现“全覆盖、全采集”的建设目标。

二、技术方案

1、系统架构：系统主要由北斗前置机、通信通道与采集终端三部分组成。通过北斗系统短报文服务 实现用电信息数据的传输，同时能够为电力系统提供精准授时和定位服务。其中，

1)北斗前置机负责接入北斗主站设备及对接电力营销用采系统前置，北斗前置机中主要运行了北斗 通信前置软件与北斗用采业务前置软件，北斗通信前置软件负责接入北斗三号主站终端，根据北斗短报文 数据协议格式，对数据进行预处理，输出原始数据，并进行持久化。同时负责将主站需要下发的指令组装 成符合北斗短报文协议格式的数据，交由主站终端进行指令发送。北斗用采业务前置软件负责将北斗短报 文数据与电力698协议数据的转换，同时对接电力营销用采系统前置，响应系统指令，保持终端与营销用 采系统之间的通信链路与心跳，为营销用采系统赋能北斗短报文通信功能。

2)通信信道：由现场北斗装置中的北斗采集终端、北斗卫星系统链路以及主站侧北斗指挥机等设备 构成整体的北斗短报文通信信道。

3)现场终端由北斗采集终端及现场集中器/专变、电能表组成，北斗采集终与集中器/专变通过RJ45 接口，采用以太网的形式对接。集中器/专变采用原有方式与电表进行通信以及数据冻结，通常采用RS485 或无线载波形式进行通信。北斗采集终端代替集中器/专变终端的4G通道，通过北斗短报文形式，将采集 的冻结数据回传至主站。

2、系统功能：集中器/专变具备北斗短报文通信功能，实现采集的冻结数据回传；营销用采主站具备 北斗短报文通信能力，实现北斗采集设备的接入，实现采集终端和主站的双向短报文数据交互。进行短报 文的双向通讯，实现采集终端和主站的数据交互，数据发送按规定的频度发送，可实时接收数据，短报文 收发有效数据长度不大于北斗卡通信可用字节长度。日冻结、15min冻结数据的采集与上报。停上电事件 上报。实现营销用采主站指令通过北斗短报文进行转发。实现卫星校时，可利用卫星对终端进行校时。

三、创新亮点

1)突破通信盲区限制，构建自主可控的电力通信网络。将北斗三号短报文通信技术与电力业务深度 融合，在无公网覆盖的偏远地区实现稳定通信，解决传统依赖光纤/4G网络的局限性。同时通过部署北斗 指挥机及前置服务器，使得数据在安全的通道中传输，保障电力数据的安全性。

2)基于北斗短报文的电力数据窄带传输方式。为满足电力数据采集终端的实际数据传输量及业务的 开展使用，在229字节的约束下，利用电力数据分形维度分析算法压缩数据量，利用多模态协议统一建模 与语义映射技术，实现数据对象与指令的双向无损转换。最后通过自动拆组包设计进行数据封装后的传输。 再数据处理下，达成在业务节点内完成电力数据的传输，使得台区数据传输完成时间降至5min内。

3)基于北斗三号短报文通信的用电信息数据采集传输技术。在无公网或地面信号薄弱地区，为满足 “全覆盖、全采集”的要求，大多通过人员上门抄表，本项目使用北斗短报文技术，深度优化北斗三号终 端天线，使得完成高纬度的短报文通信；同时按照电力数据采集业务需求，定制开发用电信息采集终端， 满足环境使用的限制，完成无公网区域用电信息采集任务，减少人员巡检工作量，助力电网对用户侧的安 全精益化管理。