供電企業(yè)電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

深圳供電局有限公司 518000

摘要：智能電網(wǎng)的快速推進(jìn)，電能自動(dòng)化系統(tǒng)的采用為供電企業(yè)對(duì)用戶用電信息的采集、分析、在線監(jiān)控提供了高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。本文介紹了計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、處理方式，及在變電站中使用特點(diǎn)，取得較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：計(jì)量自動(dòng)化；數(shù)據(jù)采集；電能監(jiān)控；在線監(jiān)測(cè)

電力技術(shù)的不斷推陳出新，傳統(tǒng)的計(jì)量方式已不能滿足供電企業(yè)對(duì)用電信息采集的需要，受益于電子技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，及國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)的大力推進(jìn)，新的智能化、自動(dòng)化計(jì)量系統(tǒng)在電網(wǎng)改造中大量采用。電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)是集現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)為一體的綜合性實(shí)時(shí)信息采集與分析處理系統(tǒng)，涵蓋全網(wǎng)各種計(jì)量點(diǎn)及采集終端，集信息采集、監(jiān)控、分析和計(jì)量管理于一體。其主要功能是為供電企業(yè)提供統(tǒng)一的主站系統(tǒng)，完成對(duì)電廠、變電站、公變、專變、低壓集抄等發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、配電側(cè)、售電側(cè)的綜合性統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，為有序用電、遠(yuǎn)程抄表、負(fù)荷控制、預(yù)購(gòu)電、電費(fèi)結(jié)算、市場(chǎng)管理等業(yè)務(wù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)發(fā)、供、配、售各側(cè)電能信息的自動(dòng)化數(shù)據(jù)管理與分析應(yīng)用；對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行期間的全生命周期管理，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持

1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)總體架構(gòu)

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)口電量和用戶用電信息的全面采集、在線監(jiān)控和綜合應(yīng)用，為電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理和分析決策提供及時(shí)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總體分為設(shè)備采集層、通信信道層、前置采集層、物理隔離層、數(shù)據(jù)處理層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層。其中主站系統(tǒng)包括除設(shè)備采集層和通信信道層以外的所有環(huán)節(jié)。

2 數(shù)據(jù)采集

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)采集對(duì)象主要分為電力用戶類（主要包括目前的需求側(cè)系統(tǒng)和低壓集中抄表系統(tǒng)中的采集對(duì)象）和關(guān)口類（主要包括目前的統(tǒng)調(diào)電廠、變電站電量采集系統(tǒng)和地方電廠信息管理系統(tǒng)中的采集對(duì)象，以及公用配變考核采集點(diǎn)）。

鑒于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)終端種類眾多、數(shù)量龐大且存在多種通信協(xié)議，為了方便管理和擴(kuò)展，需建立數(shù)據(jù)采集統(tǒng)一平臺(tái)。數(shù)據(jù)采集是主站系統(tǒng)的核心部分，是開展數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展性等均有很高的要求。系統(tǒng)采集的主要數(shù)據(jù)類型有以下7 種。①電能數(shù)據(jù)：包括實(shí)時(shí)和凍結(jié)電能量等。②模擬量：包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波、最大需量等。③狀態(tài)量：包括開關(guān)狀態(tài)、終端及計(jì)量設(shè)備工況信息。④電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：包括電壓、功率因數(shù)、諧波等數(shù)據(jù)的合格率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。⑤事件記錄數(shù)據(jù)：包括終端和表計(jì)的事件記錄數(shù)據(jù)。⑥臺(tái)區(qū)線損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。⑦其他數(shù)據(jù)：各種終端預(yù)設(shè)參數(shù)、剩余電量電費(fèi)等信息等。

系統(tǒng)的主要采集方式有以下3 種。

1）定時(shí)采集。系統(tǒng)定時(shí)自動(dòng)采集（或終端主動(dòng)上傳）終端記錄的各類用電數(shù)據(jù)，對(duì)采集失敗的終端數(shù)據(jù)自動(dòng)補(bǔ)采，并給出相應(yīng)運(yùn)行記錄。

2）隨機(jī)采集。系統(tǒng)可以對(duì)指定終端的指定數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)數(shù)據(jù)采集。

3）事件響應(yīng)。響應(yīng)方式按信道不同分為：①在全雙工信道方式下，終端檢測(cè)到客戶端事件后主動(dòng)向主站傳送告警等事件記錄；②“主站—終端”主從通信方式下，與主站通信時(shí)隨上行報(bào)文向主站發(fā)出事件響應(yīng)請(qǐng)求，主站響應(yīng)終端請(qǐng)求并召測(cè)相應(yīng)的事件記錄。

3 數(shù)據(jù)處理

主站系統(tǒng)可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行檢查，分析其完整性、正確性，如發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或不完整數(shù)據(jù)，可按設(shè)置發(fā)出告警和提示。對(duì)于有誤并且不可以重新采集的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)支持主副表、線路對(duì)端、變壓器三側(cè)、母平等多數(shù)據(jù)源校核與替代，提供多種異常數(shù)據(jù)修補(bǔ)方案，可自動(dòng)/手動(dòng)做數(shù)據(jù)修補(bǔ)。但必須對(duì)修正的數(shù)據(jù)標(biāo)注質(zhì)量位，并形成、記錄修正事件，同時(shí)要在系統(tǒng)中保存原始數(shù)據(jù)和修正數(shù)據(jù)，保證原始數(shù)據(jù)不被覆蓋，提供電能數(shù)據(jù)的可追溯性。

根據(jù)應(yīng)用功能需求，系統(tǒng)可對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算及統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)按區(qū)域、行業(yè)、線路、自定義群組、單客戶等類別，按日、月、年或自定義時(shí)間段，分別進(jìn)行負(fù)荷、電能量的分類統(tǒng)計(jì)分析。并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、諧波等電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行越限、合格率等統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)按變電站計(jì)算母線不平衡、變損、線損等，及計(jì)算各電廠發(fā)電上網(wǎng)電量、網(wǎng)間交換電量、各地區(qū)供電量、非統(tǒng)調(diào)發(fā)電上網(wǎng)電量等。系統(tǒng)將終端、電表及分析得到的數(shù)據(jù)通過有效組織，以圖表、曲線等形式進(jìn)行展示。系統(tǒng)提供完善的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)重新計(jì)算與逐級(jí)更新策略，確保采集數(shù)據(jù)變化或修改后，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確刷新。電量統(tǒng)計(jì)支持分段倍率，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)倍率變化情況。系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶需要，對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)（如電量數(shù)據(jù)、功率、電壓、電流等）選擇不同的存儲(chǔ)策略（包括存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等）。

4 系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用

4.1 電能監(jiān)控

通過選擇地市、區(qū)縣公司或變電站，系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)所有變電站的輸入/輸出電量及母線電量不平衡率；自動(dòng)顯示選中變電所下所有計(jì)量點(diǎn)的輸入/輸出的表計(jì)示數(shù)、表計(jì)電量及不平衡率。系統(tǒng)支持母線電量平衡排序與母線電量不平衡變電站一覽化監(jiān)控與提示，并可支持用戶自行定義計(jì)算公式。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠、變電站關(guān)口全方位的在線電能監(jiān)控，能根據(jù)母平、線損、變損突變等分析判斷發(fā)生故障的計(jì)量裝置或初步定位。

1）全站電能監(jiān)控。利用電廠和變電站采集的關(guān)口電量數(shù)據(jù)，全面支持電廠、變電站母線電量平衡、主變損耗的日統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行日電量和最新采集前1 h 電量展示和曲線關(guān)聯(lián)。

2）發(fā)電上網(wǎng)線路對(duì)端電能監(jiān)控。系統(tǒng)可對(duì)電廠發(fā)電上網(wǎng)線路、網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電量進(jìn)行圖形化和一覽化重點(diǎn)監(jiān)控。同時(shí)，系統(tǒng)還可以對(duì)地方電廠進(jìn)行上網(wǎng)線路兩端電量進(jìn)行一覽化監(jiān)控。

系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的電能量數(shù)據(jù)信息中的電壓、電流、功率（因數(shù)）、諧波來(lái)評(píng)價(jià)電網(wǎng)、用戶的用電質(zhì)量狀況，便于完善電網(wǎng)供電方案和用戶調(diào)整用電方式。根據(jù)用戶的電能數(shù)據(jù)（電壓、電流、諧波、功率等）給出降損、防竊漏電的建議。另外，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的用電信息自動(dòng)分析，可發(fā)現(xiàn)用電異常特征，并列出所有異常用電用戶，供用電稽查人員參考，打擊竊電行為。

4.2 負(fù)荷控制

負(fù)荷控制是針對(duì)不同類型、不同用電性質(zhì)、不同限荷的用戶進(jìn)行負(fù)荷曲線（功率定值）的個(gè)性化設(shè)置，按不同時(shí)期缺電量多少的要求，把終端存儲(chǔ)的負(fù)荷曲線排列組合成4 類供電方案，由主站進(jìn)行統(tǒng)一管理（方案存儲(chǔ)在終端中，隨時(shí)接受主站調(diào)用），對(duì)全系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行控制，高峰負(fù)荷時(shí)，實(shí)現(xiàn)有序限電、有序用電。在某時(shí)段的負(fù)荷連續(xù)超過定值時(shí)（時(shí)間可調(diào)），終端發(fā)送告警信息至主站，并開始越限聲光告警。超出時(shí)間后，用戶負(fù)荷還未下降到定值以下，終端第一輪自動(dòng)跳閘。如跳閘后測(cè)量值小于定值，經(jīng)過某段時(shí)間（時(shí)間可調(diào)）后，給出允許合閘信號(hào)；若第一輪動(dòng)作后負(fù)荷仍超定值，則會(huì)再次告警，進(jìn)行第二輪控制，過程同第一輪。在超限告警時(shí)間段內(nèi)，若負(fù)荷降至定值以下，且持續(xù)時(shí)間達(dá)到規(guī)定值（可調(diào)），則取消控制操作。

系統(tǒng)根據(jù)編制好的限電控制方案，通過遠(yuǎn)程控制的技術(shù)手段下發(fā)限電控制參數(shù)到控制終端，限制用電負(fù)荷，包括控制投入和控制解除。在限電方案執(zhí)行之前，應(yīng)通過語(yǔ)音、文字及短信等方式通知用戶；負(fù)荷控制狀態(tài)的改變和控制動(dòng)作自動(dòng)生成詳細(xì)的事件記錄并告警，事件記錄內(nèi)容包括動(dòng)作時(shí)間、當(dāng)時(shí)狀態(tài)及用電情況等；負(fù)荷控制有詳細(xì)的操作記錄，操作記錄由系統(tǒng)自動(dòng)生成，不允許修改和刪除。在進(jìn)行負(fù)荷控制命令下發(fā)各終端時(shí)，依據(jù)有序用電方案和調(diào)度指令負(fù)控限電方案執(zhí)行。

1）遙控：向終端下發(fā)遙控跳閘或允許合閘命令，控制客戶配電開關(guān)。

2）功控：對(duì)用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行有序控制，包括時(shí)段控制、廠休控制、營(yíng)業(yè)報(bào)?？刂啤?dāng)前功率下浮控制等。

3）電控：根據(jù)需要向終端下發(fā)月電能量控制投入或解除命令。系統(tǒng)可以記錄命令下發(fā)前后終端各項(xiàng)數(shù)值指標(biāo)，根據(jù)終端返回的信息記錄控制成功與否。

4.3 線損分析與監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)綜合利用統(tǒng)調(diào)電廠、各級(jí)變電站、地方電廠、專變用戶、公變考核點(diǎn)及臺(tái)區(qū)用戶的電量信息，全方位地實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)、分地區(qū)、分電壓等級(jí)、分線、分臺(tái)區(qū)線損在線統(tǒng)計(jì)功能。支持日、月、年線損統(tǒng)計(jì)與分析，實(shí)現(xiàn)線損在線監(jiān)測(cè)。

1）全網(wǎng)與分區(qū)線損統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)。按供電單位，每日分別統(tǒng)計(jì)本供電區(qū)域的入網(wǎng)電量和供電量，實(shí)現(xiàn)分區(qū)網(wǎng)損的在線監(jiān)控。針對(duì)省公司調(diào)度范圍，每日分別統(tǒng)計(jì)電網(wǎng)的統(tǒng)調(diào)購(gòu)電量、網(wǎng)間交換電量和各地市供電量，實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)損耗的在線監(jiān)控。支持月、季、年網(wǎng)損的統(tǒng)計(jì)。

2）分壓線損分析與監(jiān)測(cè)。按電壓等級(jí)，分級(jí)統(tǒng)計(jì)全網(wǎng)和各地區(qū)每日的500 kV、220 kV和110 kV電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)損耗。

3）線路線損分析與監(jiān)測(cè)。線路線損包括電廠上網(wǎng)線路、網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線路和10 kV供電線路線損。前者通過廠站兩端線路電量計(jì)算，10 kV供電線路線損根據(jù)變電站10 kV線路出口電量和該線路供電的專變用戶電量、公變總表電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按日統(tǒng)計(jì)線路線損電量、線損率，并支持月、年線損電量、線損率的統(tǒng)計(jì)；獲取線路線損計(jì)劃指標(biāo)，計(jì)算出實(shí)際線損率與計(jì)劃指標(biāo)值的差異值。

4）臺(tái)區(qū)線損分析與監(jiān)測(cè)。根據(jù)臺(tái)區(qū)公變總表計(jì)量的電量和臺(tái)區(qū)下所有用戶的抄表電量，按日統(tǒng)計(jì)臺(tái)區(qū)線損電量、線損率，并支持月、年臺(tái)區(qū)線損電量、線損率的統(tǒng)計(jì)；獲取臺(tái)區(qū)線損指標(biāo)，計(jì)算出實(shí)際線損率與計(jì)劃指標(biāo)值的差異值。

5 結(jié)語(yǔ)

通過計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)與負(fù)荷數(shù)據(jù)的集中監(jiān)管和經(jīng)營(yíng)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析，為整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全、可靠運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，也為營(yíng)銷分析與輔助決策提供技術(shù)支持。

上接第325頁(yè)

3、PWM程序代碼

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，筆者站在時(shí)代浪潮之下，以當(dāng)下的科學(xué)技術(shù)發(fā)展為契機(jī)，對(duì)于通用電力系統(tǒng)方面的升級(jí)提出了應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)到其系統(tǒng)軟件的方案設(shè)計(jì)都進(jìn)行了一系列的初步探討，雖然略顯粗淺，但其脈絡(luò)與應(yīng)用方法也較為清晰，筆者希望通過自身的努力可以喚起更多的人力來(lái)重視這方面的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，從而真正的提高我國(guó)通用電力使用的水平，讓人民群眾可以享受到更好的電力供應(yīng)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹亮基于圖形化主接線圖的電氣連通性分析和研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 2013（15）.

[2]趙有鋮，趙曼勇，賀春.繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)談[J].繼電器 2012（06）.

[3]楊道馳，馮根生，方龍.基于交互式圖形系統(tǒng)的電力參數(shù)圖元的建模[J].電力系保護(hù)與控制，2013（14）.

[4]李曉凱，周長(zhǎng)健，許和炎.配電網(wǎng)管理中的自動(dòng)制圖的研究[J].繼電器，2012（06）.