電能量采集系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)淺析

弋松立

(四川省電力公司達(dá)州電業(yè)局，四川達(dá)州635000)

0 引言

電能量采集系統(tǒng)是電力運(yùn)行管理部門對發(fā)、供電量，聯(lián)絡(luò)線交換電量，網(wǎng)損、變損、線損電量及分時(shí)、分類電量的采集、監(jiān)視、分析并完成數(shù)據(jù)傳輸和統(tǒng)計(jì)結(jié)算，以及在電量系統(tǒng)進(jìn)入電力運(yùn)行市場后，考慮制定預(yù)測發(fā)、售、購電量計(jì)劃，提供電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化工具。能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各采集點(diǎn)、計(jì)量點(diǎn)、考核點(diǎn)電能量數(shù)據(jù)的采集傳輸和儲存，并滿足電網(wǎng)重要關(guān)口電量準(zhǔn)時(shí)檢測，變電站母線電量平衡分析，為電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)提供完整、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

供電部門電能量采集系統(tǒng)主要由:電能量采集主站系統(tǒng)、傳輸通道和站端電能量采集裝置三部分組成。主站系統(tǒng)提供完善的電能量數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，系統(tǒng)依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、存儲技術(shù)、Web技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件技術(shù)，對所轄變電站電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行完整、準(zhǔn)確、及時(shí)、同步的采集，同時(shí)進(jìn)行電能量數(shù)據(jù)的各種統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析，實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用，以滿足各部門應(yīng)用的需要，下面我們對各個(gè)組成部分的功能進(jìn)行簡要說明和分析。

1 主站系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)的主要功能目標(biāo)

采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能目標(biāo)是，基于公共信息模型建立輸電網(wǎng)、變電站標(biāo)準(zhǔn)模型，對電網(wǎng)設(shè)備、電量量測進(jìn)行統(tǒng)一的定義、描述和關(guān)聯(lián)。

錄入并管理變電站采集終端、電表信息;關(guān)聯(lián)采集信息與電量量測;集中管理不同控制區(qū)域的不同數(shù)據(jù)的流程處理;集中管理不同崗位的用戶權(quán)限，實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)流程的操作、審核、確認(rèn)等處理的管理機(jī)制。

錄入和處理包括更換互感器、換表、電量追加、旁路代供、線路投停運(yùn)行方式、線路更名等業(yè)務(wù);平衡臺帳、關(guān)口模板報(bào)表;統(tǒng)計(jì)各種供售電量、平衡率，并自動(dòng)體現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)對統(tǒng)計(jì)的影響。

提供所有數(shù)據(jù)、報(bào)表的Web發(fā)布，使供電局各部門、變電站均可通過Web服務(wù)查看自己權(quán)限允許的數(shù)據(jù)和報(bào)表，并進(jìn)行權(quán)限允許范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)操作和電能量數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用。

1.2 主站系統(tǒng)硬件組網(wǎng)

主站系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，可正、反向隔離裝置實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)業(yè)務(wù)分離、數(shù)據(jù)同步。

主站系統(tǒng)由主網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)、前置采集網(wǎng)、外網(wǎng)三部分組成，如圖1所示。按二次防護(hù)要求部署，數(shù)據(jù)采集和處理在內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行，數(shù)據(jù)發(fā)布和應(yīng)用在外網(wǎng)進(jìn)行。

系統(tǒng)主網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)、維護(hù)工作站、處理應(yīng)用工作站、前置采集服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器等組成。

數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)對所有描述檔案、采集數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)、用戶權(quán)限等信息的保存。

維護(hù)工作站負(fù)責(zé)完成電能量采集及基本管理信息的管理、錄入和維護(hù)。前置采集服務(wù)器主要負(fù)責(zé)準(zhǔn)確、完整、及時(shí)的采集各終端數(shù)據(jù)。

主站系統(tǒng)采用雙機(jī)均衡負(fù)載模式，通道以專線為主，正常情況下主機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)度，雙機(jī)同時(shí)采集，異常情況下單機(jī)完成所有任務(wù)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或人工主機(jī)切換。

系統(tǒng)主網(wǎng)外網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、正反向物理隔離裝置、鏡像數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、報(bào)表工作站等組成。考慮到網(wǎng)絡(luò)部署的方便性，可與局域管理信息網(wǎng)分別組建，也可集中組建。

正反向物理隔離裝置是實(shí)現(xiàn)Web外移的主要部件。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器能對內(nèi)網(wǎng)同步到外網(wǎng)的檔案描述、電量數(shù)據(jù)、外網(wǎng)管理等信息進(jìn)行保存;Web服務(wù)器在信息管理系統(tǒng)范圍內(nèi)提供Web服務(wù)，同時(shí)完成電表臺帳管理、業(yè)務(wù)變更等操作，完成所有電量應(yīng)用。

報(bào)表工作站對系統(tǒng)所有平衡、關(guān)口、電量報(bào)表等進(jìn)行定義、預(yù)覽;網(wǎng)關(guān)服務(wù)器負(fù)責(zé)與其他系統(tǒng)進(jìn)行連接，同時(shí)運(yùn)行二次安防外網(wǎng)傳輸平臺。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 傳輸通道

根據(jù)變電站電量終端支持的通信方式和現(xiàn)場實(shí)際條件，主站系統(tǒng)與遠(yuǎn)方電能量采集終端之間的傳輸通道可由網(wǎng)絡(luò)、專線、電話撥號、GPRS等方式相結(jié)合，有多種通信方式的同時(shí)存在和熱備用。電能量采集終端與電能表之間直接通過RS－485口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

采集工作站、維護(hù)工作站等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和處理工作，在各供電局變電站的電能量采集及管理裝置中進(jìn)行。

供電局配置有能量采集裝置及管理工作站，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與電業(yè)局系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)連接。這樣使得相關(guān)基本信息的設(shè)置、錄入和數(shù)據(jù)維護(hù)、采集通道的建設(shè)和維護(hù)在各供電局進(jìn)行;整套平臺的運(yùn)行機(jī)制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)備份、二次防護(hù)等在電業(yè)局主站進(jìn)行。

不同變電站根據(jù)不同通信條件使用不同通信方式，應(yīng)滿足“硬件集中、軟件集成”的基本原則，達(dá)到簡化接口、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的效果。同時(shí)對采集點(diǎn)多、分布廣的計(jì)量點(diǎn)管理、通道維護(hù)、數(shù)據(jù)維護(hù)等工作又分散到各供電局進(jìn)行管理，有利于(這里需要加定語)建設(shè)和維護(hù)。

3 電能量采集裝置

電能量采集及管理系統(tǒng)的前置采集子系統(tǒng)，主要與變電站專用電能量采集裝置通信，實(shí)現(xiàn)裝置數(shù)據(jù)的完整、可靠、及時(shí)、同步、準(zhǔn)確的采集，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理、電量應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)源。采集及管理主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來自于變電站采集終端，其數(shù)據(jù)處理類型主要受采集終端的影響，采集終端數(shù)據(jù)又來自多功能電能表，三者的數(shù)據(jù)處理類型關(guān)系如圖2所示。

圖2 電表終端主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型關(guān)系圖

3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式

系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式有自動(dòng)定時(shí)采集、自動(dòng)定時(shí)補(bǔ)采、人工采集相結(jié)合的方式，以確保數(shù)據(jù)采集的完整性。

3.1.1自動(dòng)定時(shí)采集

根據(jù)系統(tǒng)的采集周期設(shè)置，自動(dòng)定時(shí)對各終端所有數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，對采集失敗情況系統(tǒng)進(jìn)行失敗任務(wù)記錄。

3.1.2自動(dòng)定時(shí)補(bǔ)采

在采集周期內(nèi)系統(tǒng)自動(dòng)對失敗任務(wù)進(jìn)行補(bǔ)采，若在多次嘗試后仍然失敗，系統(tǒng)將該任務(wù)記錄到歷史失敗任務(wù)中。

3.1.3人工采集

人工可對采集失敗的歷史任務(wù)進(jìn)行查詢、單任務(wù)或批量進(jìn)行采集。

3.2 電能表

電能表是電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，數(shù)量眾多，提供的數(shù)據(jù)信息非常龐大。

電能表與電能量采集系統(tǒng)之間能進(jìn)行自動(dòng)對時(shí)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一時(shí)鐘。就每個(gè)多功能電能表而言，其電能量數(shù)據(jù)包括正向有功、正向無功、反向有功、反向無功等四個(gè)測量點(diǎn)，每個(gè)測量點(diǎn)在某個(gè)時(shí)刻又存在總、峰、平、谷、尖等數(shù)據(jù)類型。

上述數(shù)據(jù)類型具體解釋如下:

基值——測量點(diǎn)每天結(jié)算點(diǎn)(一般為零點(diǎn))的窗口值，包括總、峰、平、谷、尖;

窗口值——某個(gè)時(shí)刻測量點(diǎn)上述數(shù)據(jù)類型的瞬時(shí)值，支持總、峰、平、谷、尖;

表計(jì)狀態(tài)——指每個(gè)采集間隔終端與電表的通信成功狀態(tài);

最大需量——主要針對月最大需量;

斷相失壓——包括斷相斷流次數(shù)、總次數(shù)、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等;

表計(jì)時(shí)間差——指表計(jì)時(shí)間與終端時(shí)間的差異，一般一天一個(gè)數(shù)據(jù);

終端狀態(tài)——每個(gè)采集終端保存一組值，包括最近監(jiān)測的電源狀態(tài)、采集板狀態(tài)、通信板狀態(tài)等，最近停電時(shí)間、上電時(shí)間等。

4 結(jié)束語

電能量采集系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到軟件、硬件和其他建成系統(tǒng)進(jìn)行通信、連接的各個(gè)環(huán)節(jié)，并與電力企業(yè)的管理模式，電力市場的運(yùn)行方式緊密聯(lián)系。隨著電力科技的進(jìn)步，逐步探討解決在電能量采集系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的問題，不斷完善各項(xiàng)性能和指標(biāo)，切實(shí)滿足電力市場運(yùn)行規(guī)范的要求。

［1］汪洋，趙奇.配電網(wǎng)電能量采集管理系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題及處理措施［J］.河北電力技術(shù)，2010，(6).

［2］龍生平，唐沂成，王小梅.電能量采集系統(tǒng)信息集成及功能拓展研究［J］.寧夏電力，2010，(1).

［3］王瑩康.地區(qū)電網(wǎng)電能量采集系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用［J］.電氣時(shí)代，2008，(11).