電力實抄及負控系統的實現

　　 摘 要：最近十多年來，我國的國民經濟一直以10%左右的速度穩定發展，為滿足國民經濟對電能需求的迅速增長，我國電網的規模日益擴大。對電能計量的準確性和實時性要求也日漸提高，傳統的人工抄表需要大量人力，不能得到實時數據，系統分析數據困難、滯后。電能電量量綜合信息管理自動化系統是將電能量采集、管理功能綜合于一體的一個自動化系統。該系統主要實現對變電站、電廠、關口、大中小用戶、臺變、居民表計的電能量采集，結合營銷管理系統、負荷管理系統、調度自動化系統以及配網饋線自動化系統的數據，對電能量實現分級分線路的管理與分析。
　　關鍵詞：信息管理系統分布式應用軟件信息處理
　　中圖法分類號: TM93 文獻標識碼 ：A文章編號：1674-098X(2011)6(c)-0000-00
　　
　　1電能綜合信息管理自動化系統（HL3000）概述
　　1.1體系結構
　　HL3000電能綜合信息管理自動化系統系列包括HL3100廠站電能計量計費自動化系統（廠站計量遙測系統）、HL3200用電現場服務與管理系統、HL3300配變綜合信息管理自動化系統和HL3400居民集抄自動化系統。
　　HL3000電能綜合信息管理自動化系統主站所有應用建設在統一的分布式應用軟件平臺之上，將廠站系統、大用戶系統、配變系統及居民系統采用一體化應用平臺進行一體化建設，從而實現統一建模、信息共享，并進行業務綜合分析處理。
　　從整體說，對于電能管理應用來說，如果廠站、大用戶/配變和居民三個層次的系統完全獨立建設，勢必難以進行全局的統計分析和應用管理。例如，對于一條10KV配電出線，其供電端的計量點是在廠站電能計量計費自動化系統中采集處理的，而其用電端則是在大用戶電力負荷管理系統和配變綜合管理自動化系統以及居民集抄自動化系統中采集處理的，如果系統完全獨立建設，則一條10KV配電出線的線損都難以及時分析處理，更不可能從全局的角度來考察整個電網的線損狀況，而如果一體化建設，所有這些問題都迎刃而解，電能量的業務綜合分析也得以實現。
　　整體上看，系統主要實現以下功能：
　　1）數據采集：采集各計量點電能量、瞬時量、電網事件、電能質量等電網數據，做到自動、完整、準確、安全、及時、一致、可靠、靈活的采集、傳輸和存儲，保證數據不丟失。
　　2）計量管理：在線監控電能量計量裝置運行信息和系統運行、計量缺陷等故障信息。
　　3）運行管理：在線監視電網設備的運行。
　　4）統計分析：實現各計量點分時電量統計、結算考核，負荷分析，電壓合格率分析和功率因數分析等，并以表格、曲線（含棒圖、餅圖）等多種形式輸出。
　　5）線損管理：實現線路、臺區線損統計。
　　6）用電監察：實現用電異常監測（防竊電）。
　　7）用電管理：實現電壓合格率、功率因數合格率、供電可靠性的統計分析功能。
　　8）負荷管理：實現負荷控制和管理功能。
　　9）業務界面：豐富的曲線、WEB、報表、畫面等表現形式，為用戶提供友好的人機界面，符合電力企業工作人員使用習慣。
　　10）報表輸出：實現各種日、月、年電量報表、線損報表、異常用電情況報表。
　　11）系統集成：支持與其它系統（如：用電營銷管理系統等）的集成連接，還可以融入配電/用電GIS圖形技術，為電力企業的商業化運營提供決策支持。
　　1.2系統特點
　　1.2.1一體化
　　一體化應用軟件，支持包括廠站系統、配變系統及居民系統在內的一體化建設，從而實現統一建模、信息共享，并進行業務綜合分析處理。
　　1.2.2準確性
　　系統所采集的電能原始數據保證準確，符合相應的計量管理標準和技術規范。
　　1.2.3完整性
　　由于電能數據累加性和傳遞性的特點，任何情況下都不允許丟失電能原始數據，在采集處理及傳輸環節采用相應的技術手段確保數據的完整性。
　　1.2.4一致性
　　從采集、傳輸至存儲，保證全過程中數據的一致；與終端當地數據的一致。
　　任何用戶所面對和處理的電能數據是完全一致的，即任何一個對電能數據的合法處理，都能反映和傳遞到其他用戶。
　　1.2.5同時性
　　整個系統具備統一的標準時鐘，以主站系統GPS時鐘為基準進行設置。
　　1.2.6靈活性
　　系統在數據采集與傳輸、應用功能、數據保存和利用方面具有很大的靈活性。
　　1.2.7開放性
　　系統支持軟件平臺包括操作系統、數據庫管理系統、網絡通信規約、應用軟件及開發環境符合國際及工業標準，具有符合開放的系統結構體系。系統不僅滿足當前的需要，而且還滿足將來能容易地擴展其功能和規模的需要。
　　1.2.8安全性
　　系統采取措施確保數據存取、系統配置和其他在系統上操作的安全性。工作正常的在線、離線操作不引起系統崩潰。在線維護處理，在不中斷和干擾系統的正常工作的情況下運行。
　　1.2.9可靠性
　　系統運行穩定可靠。服務器、網絡主設備及其他設備的平均無故障時間大于20000小時。
　　1.2.10及時性
　　滿足電網商業化運行中電能量統計和考核周期的要求。
　　1.2.11實用性
　　根據業務需求，建立一個具有現代化管理、通信手段的信息系統，以滿足用戶對電能量計量和負荷管理的要求，提高綜合業務能力和工作效率。
　　1.3適用標準
　　適用下列組織制定的標準：
　　ISO（國際標準化組織）
　　IEC（國際電工委員會）
　　ITU-T（國際電信聯盟）
　　IEEE（電氣和電子工程師協會）
　　IEEE 802.x 系列局域網通訊標準
　　GB（中華人民共和國國家標準委員會）
　　DL（中華人民共和國電力行業標準）
　　浙江省電力公司《用電現場服務與管理系統主站軟件技術規范（討論稿）》，2004年8月29日
　　《浙江省用電現場服務與管理系統終端、前置機技術條件》，2003年8月
　　《浙江省用電現場服務與管理系統通信規約（試行稿）》，2003年8月30日
　　《浙江省用電現場服務與管理系統通信規約若干補充規定》，2004年3月28日
　　也適用下列事實上的工業標準：
　　符合IEEE POSIX和OSF標準的操作系統
　　滿足ANSI標準的SQL數據庫查詢訪問
　　符合X－Window和OSF/MOTIF的人機界面標準
　　符合開放系統POSIX 標準的操作系統采用UNIX
　　符合ANSI 標準的C/C++和FORTRAN 語言
　　符合X-Window 和MOTIF 標準的GUI
　　網絡通訊采用工業標準的TCP/IP 協議
　　1.4環境條件
　　1.4.1機房環境
　　溫度：15℃～30℃
　　濕度：20%～80%
　　鋪設防靜電地板
　　滿足設備的散熱要求，所有設備均不能放置在封閉的狹小空間內。
　　1.4.2機房電源
　　單相電壓200V～240V
　　頻率50Hz±0.2Hz
　　UPS 供電
　　1.4.3機房接地
　　要求接地電阻<1 歐姆，如果整棟大樓合用接地裝置則接地電阻最好小于0.5 歐姆，且與防雷保護地分開。
　　
　　2分布式應用軟件平臺
　　系統主站分布式應用軟件平臺采用統一電力自動化分布式應用軟件支撐平臺。其在整個HL3000電能綜合信息管理自動化系統中的地位如下圖所示：
　　電力自動化主站系統分布式應用軟件平臺采用新思想、新標準、新技術，在總結國際先進平臺OASYS的經驗的基礎上開發成功的，集可靠性、實用性、先進性、開放性和安全性為一體。采用了目前先進的平臺化體系、分布式網絡環境、模塊化組合構建應用、專業的實時中間件和通用的標準中間件相結合、實時數據庫與商用數據庫相結合、面向電力對象技術、遵循電力應用軟件互聯的國際標準IEC 61970系列的公用信息模型（CIM）和組件接口規范（CIS）、采用多客戶/服務器（Client /Multi-Server）和WEB Server實時發布/定制技術，為電力企業的核心業務能量管理系統、配電管理系統、電能量計量系統、電力企業信息一體化等提供了實時、開放、完善的專業應用平臺。系統主站平臺具有以下技術特點：
　　
　　2.1一體化支撐平臺
　　電力自動化主站系統分布式應用軟件平臺提供強大的支撐平臺，所有的電力應用子系統都由統一的支撐平臺提供支持服務。各個應用子系統相對獨立，專注其應用功能的完善，各個子系統由統一平臺形成一個有機的整體。
　　2.2完全的跨平臺系統
　　電力自動化主站系統分布式應用軟件平臺采用分層開放分布式客戶/服務器的設計思想，形成一個獨立于特定硬件和操作系統環境的真正跨平臺系統。
　　2.3完善的圖模庫一體化設計
　　電力自動化主站系統分布式應用軟件平臺以繪圖為先導，同步實現電力設備建庫、建模。通過圖元的幾何連接，自動建立電力設備之間的電氣連接關系，從而在數據庫中建立起物理模型。一次主接線圖完成后，就可以根據電力設備之間的連接關系建立系統的網絡模型。同時為了提高繪圖效率，系統還提供了自校、自動斷線和自動學習的功能。
　　2.4全面的系統監視功能
　　電力自動化主站系統分布式應用軟件平臺能夠支持對整個分布式實時系統進行全方位的監控和管理。通過SNMP網管軟件對網絡的運行狀態和負荷率進行統一的監視和管理。對各個節點的CPU負載、磁盤利用率等系統信息進行監視。
　　2.5可擴充性好
　　電力自動化主站系統分布式應用軟件平臺具有良好的可擴充性，可以方便地對系統節點以及系統容量進行擴充。同時由于現在電力系統發展日新月異，各種相關制度的改革也在不斷進行之中，導致新的功能要求不斷出現，系統的可擴充性可以保證系統能隨著電力系統的發展不斷提高其功能，保證系統的可用性，從而延長系統的使用壽命。
　　
　　3HL3000電能量綜合信息管理系統主站性能指標
　　3.1系統可用性
　　系統年可用率≥99.98%；
　　設備電源故障切換無間斷，對雙電源設備無干擾。
　　3.2系統可靠性和運行壽命指標
　　系統運行壽命＞10年；
　　系統中關鍵設備MTBF>20000小時；
　　系統能長期穩定運行，在值班設備無硬件故障和非人工干預的情況下，主備設備不應發生自動切換；
　　由于偶發性故障而發生自動熱啟動的平均次數<1次/3600小時；
　　所有設備的壽命在正常使用（具有一定備品條件）≥10年；
　　所有設備（包括電源設備）在給定的條件下運行，連續4000小時內不需要人工調整和維護。
　　3.3信息處理指標
　　主站系統時鐘誤差：< 0.1 s。
　　主站與終端時鐘誤差< 2 s。
　　數據精度：等于電表抄讀數據精度。
　　通訊誤碼率小于10-4時可以保證系統正常通訊。
　　3.4系統負載率指標
　　正常情況下主要節點（服務器和前置機）CPU負載≤40%（10秒平均值）；
　　事故情況下主要節點（服務器和前置機）CPU負載≤50%（10秒平均值）；
　　任何情況下，在任意5分鐘內，系統主局域網的平均負荷率不超過30%。
　　3.5系統存儲容量指標
　　數據容量原則上只受硬盤容量（磁盤陣列）限制，歷史數據存儲時間可不少于3年；
　　對其它存儲設備，其存儲容量除滿足系統運行要求的容量外，至少保留200%的備用容量；
　　當存儲容量余額低于系統運行要求容量的80%時發出告警信息。
　　3.6系統網絡及通信指標
　　系統網絡通信速率：100/1000Mbps；
　　遠程網絡通信速率：64kbps～2Mbps/10Mbps/100Mbps/1000Mbps。
　　
　　4 結論和展望
　　電量實抄及負控系統的設計與開發科技含量較高，同時跨越多門學科，不僅要滿足電能計量系統的準確性、完整性、安全性、及時性的要求，而且要替代人工抄錄的傳統方法。HL3000從根本上保證了新一代電能綜合信息管理技術的先進性、系統的安全性、個性鮮明的本地化應用以及系統的可擴充性和可維護性。該系統還可以實現負荷控制，遠方進行停電操作，對電力緊缺地區的有序用電，重點保障居民用電的利民政策執行提供了保障，創造了巨大的社會效益。
　　HL3000電量實抄及負控系統的持續發展和逐步采用將大大提高抄表效率，實行電能的實時監控，防止電能的流失有著人工抄錄不可替代的優勢。