江蘇電網(wǎng)電能量采集系統(tǒng)的集成標準化方案

查申森，鄭建勇

(1.東南大學電氣工程學院，南京市， 210096;2.江蘇省電力設計院，南京市， 211102)

0 引言

電能量采集系統(tǒng)是一個綜合性的系統(tǒng)工程，涉及營銷、調度、生產、運行、計劃等多個部門，其建設與完善是電網(wǎng)發(fā)展和電力市場管理的迫切需要，是實現(xiàn)電力企業(yè)從生產自動化管理到電網(wǎng)現(xiàn)代化經(jīng)營、決策管理的轉變，也是實現(xiàn)電力營銷現(xiàn)代化管理的需要［1］。隨著江蘇電網(wǎng)規(guī)模的擴大、供電負荷的增加以及區(qū)域電網(wǎng)控制方式的變化，電網(wǎng)的網(wǎng)對網(wǎng)、點對點交易的主體和類型更加復雜。交易模式和規(guī)則的不斷修改及完善，進一步要求電能量采集系統(tǒng)具有更強的開放性與靈活性［2］。

江蘇省在2005年建成了電網(wǎng)下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)，對原上網(wǎng)側電能量計量系統(tǒng)進行了集成。為了區(qū)別于發(fā)電廠上網(wǎng)向系統(tǒng)售電的稱謂，將供電公司從電網(wǎng)受電定義為下網(wǎng)，而供電公司用于對供電量進行自動采集和統(tǒng)計的系統(tǒng)稱為下網(wǎng)側計量系統(tǒng)［3-7］。

線損管理是提高電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)濟效益的重要手段之一，為了實現(xiàn)線損科學、規(guī)范、精細化管理的目標，江蘇電網(wǎng)需要對現(xiàn)有變電站集中抄表系統(tǒng)和下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)進行集成，并完善35 kV及以上電壓等級變電站所有電量數(shù)據(jù)的采集，形成標準化方案，為35～220 kV電壓等級分壓、分線線損管理提供數(shù)據(jù)服務。

1 江蘇電網(wǎng)電能量采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

江蘇省現(xiàn)有電能量采集系統(tǒng)包括變電站集中抄表和下網(wǎng)側電能量自動采集2大系統(tǒng)。

1.1 變電站集中抄表系統(tǒng)

江蘇省現(xiàn)有變電站抄表系統(tǒng)共29套，其中市公司11套，縣公司18套，變電站全部采用計量終端采集方式。據(jù)不完全統(tǒng)計，江蘇省35 kV及以上電壓等級變電站共2 334座，計量終端配置1 021套，配置率為43.74%。220 kV及以下電壓等級變電間隔中，除省、市、縣供電量關口約2 000個外，其余電能表均不具備電量負荷曲線功能。

早期的變電站集中抄表系統(tǒng)，在運行中存在如下問題:電量數(shù)據(jù)保存入庫的程序不穩(wěn)定，存在丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象;前置機任務分配機制不合理，同時讀取較多廠站的數(shù)據(jù)時容易造成擁塞，導致數(shù)據(jù)讀取時間過長;前置、后臺的雙機備份不能實現(xiàn)完全互為備用;早期投運的部分電能量計量終端運行不穩(wěn)定，而且縣公司管轄的變電所的表計品種較多，少部分表計還是感應式交流電能表，無法接入計量采集系統(tǒng)。

1.2 下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)

1.2.1 系統(tǒng)概況

系統(tǒng)分為主站和廠站2部分。主站采用1+13模式，即江蘇省電力調度通信中心設1套主站系統(tǒng)，13個市供電公司各設置1套分站系統(tǒng)。

廠站采集范圍為全省各電壓等級的上網(wǎng)發(fā)電廠、全省所有220和500 kV變電站、部分110 kV變電站和全省110 kV及以下電壓等級跨市、縣聯(lián)絡線變電站，220和500 kV廠站端典型的電能量采集方案如圖1所示。

圖1220 和500 kV廠站端電能量采集方案Fig.1Scheme of electric energy acquisition of 500 kV＆220 kV plant station end

1.2.2 系統(tǒng)功能

下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)用于完成電廠上網(wǎng)電量和220 kV及以上電壓等級變電站計量關口的采集，實現(xiàn)全省上網(wǎng)電能量的統(tǒng)計。

1.2.3 廠站設備配置

(1)220 kV及以上電壓等級變電站。目前江蘇省220 kV及以上電壓等級變電站，下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)均采用關口電能表+終端服務器形式。每座變電站配置1臺終端服務器，帶16個RS485口，其中第1、2口作為終端服務器測試接口或關口計量備用接口;第3～10口用于關口電能表，原則上1只關口電能表對應1個RS485口，當關口電能表較多、接口不夠時，可按電壓等級并聯(lián);第11～16口用于連接平衡電能表，1個電能表柜(一般為9只表)對應1個接口，利用并聯(lián)的RS485總線上電能表通信地址的不同配置，進行輪詢式數(shù)據(jù)交互。終端服務器通過路由器接入電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)，將相關信息上傳至相應地區(qū)的供電公司分站系統(tǒng)和省調主站系統(tǒng)。

(2)110 kV及以下電壓等級變電站。泰州及鎮(zhèn)江地區(qū)110 kV變電站，目前下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)均采用關口電能表+計量終端形式。每座變電站配置1臺計量終端，帶3個RS485口，第1口用于接關口電能表(采用總線方式)，第2、3口用于接平衡電能表(采用總線方式)，每個接口最多可接入32只電能表，但原則上不超過9只表。計量終端采用數(shù)據(jù)網(wǎng)接入或撥號方式，將相關信息上傳至相應地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。

(3)其他地區(qū)110 kV變電所、非統(tǒng)調電廠及關口設在用戶側的大用戶變電所。下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)采用RS485總線+Modem形式;每個變電所配置1塊Modem，通過電話撥號方式，將相關信息上傳至相應地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)，并由各分站系統(tǒng)轉發(fā)至省調主站系統(tǒng)。

2 電能量采集系統(tǒng)集成標準化方案

2.1 總體原則

(1)資源整合原則:整合各供電公司原有變電站集中抄表系統(tǒng)、下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)，實現(xiàn)2大系統(tǒng)的軟硬件資源共享。

(2)先進性原則:發(fā)揮電子型電能表和終端服務器的技術性能優(yōu)勢，利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信資源，實現(xiàn)電能表電量信息與主站電量采集系統(tǒng)的直接傳輸，符合電能量采集技術的發(fā)展方向。

(3)經(jīng)濟性原則:充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)和設備資源，節(jié)約投資、提高系統(tǒng)整體的性價比。

2.2 網(wǎng)絡通信條件

目前，江蘇省220、500 kV變電站均已接入電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，這為220、500 kV變電站分壓分線電量采集提供了可靠的技術支持，滿足了電能量計量系統(tǒng)主站與廠站之間大量數(shù)據(jù)實時交換的要求。而110、35 kV變電站電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的建設正處于實施階段，今后也將為110、35 kV變電站分壓分線電量的采集提供支撐。

2.3 標準化方案

2.3.1 主站端

主站端整合的整體思路［3］如下:

(1)集成2大系統(tǒng)主站軟件的功能，增加自動抄表系統(tǒng)的實用功能，同時結合下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)的特性開發(fā)出適合市、縣供電公司使用的新功能。

(2)解決在下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)中未接入而在變電站集中抄表系統(tǒng)中已經(jīng)接入的表計數(shù)據(jù)采集問題。

(3)雙軌運行一段時間后，逐漸平穩(wěn)過渡到完全使用集成后的下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)。

(4)對下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)的硬件設備進行適當擴充，接入縣(區(qū))供電公司所屬的110 kV及以下電壓等級的變電站電能表數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)電網(wǎng)中電能表數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集。具體實施步驟如下:

1)與原變電站集中抄表系統(tǒng)用戶交流溝通，將監(jiān)視、查詢、電量數(shù)據(jù)上報、無功統(tǒng)計查詢、即時電量統(tǒng)計、站用變電量統(tǒng)計和分析等功能集成到電能量自動采集主站系統(tǒng)中。

2)選取2～3個220 kV變電站作為試點，進行接線改造，使主站系統(tǒng)通過終端服務器直采所有的關口電能表和平衡電能表數(shù)據(jù)，成功后應用到所有220 kV變電站，實現(xiàn)220 kV變電站所有關口電能表和平衡電能表數(shù)據(jù)均通過終端服務器采集。過渡期間也可將220 kV變電站的平衡電能表通過計量終端接入主站系統(tǒng)。

3)在此基礎上，將現(xiàn)有的110 kV及以下電壓等級變電站的計量終端接入主站系統(tǒng)，采集關口電能表和平衡電能表數(shù)據(jù)。

4)為了使系統(tǒng)能夠平穩(wěn)過渡，計量終端在正確接入新系統(tǒng)后，同時向變電站集中抄表系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，使變電站集中抄表系統(tǒng)在過渡期內可以正常運行。

2.3.2 廠站端

(1)已配置終端服務器和計量終端的變電站，存在地區(qū)分站系統(tǒng)未采集到完整的變電站關口表數(shù)據(jù)的問題。解決方案如下:

終端服務器帶16個RS485口，第1、2口作為測試或備用，關口電能表由第3口起依次往后接至第6口，其中第3～5口依次對應接1～3號主變壓器三側的關口電能表(每臺主變壓器三側的關口電能表并聯(lián)，當主變壓器多于3臺時，可與第3～5口并聯(lián))。第6口對應接上網(wǎng)側關口電能表(當關口電能表多于1只時，采用并聯(lián)方式)，變電站關口數(shù)據(jù)由終端服務器通過路由器接入電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至省調主站系統(tǒng)。為確保關口數(shù)據(jù)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)，應將關口電能表接至計量終端的第1個RS485口(采用總線方式)，原則上不超過9只表，關口數(shù)據(jù)通過計量終端接入數(shù)據(jù)網(wǎng)，上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。變電站平衡電能表應接至計量終端的第2、3個RS485口(采用總線方式)，原則上每個接口不超過32只電能表，平衡電能表數(shù)據(jù)通過計量終端接入調度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。已配置終端服務器和計量終端的變電站電量采集方式如圖2所示。

圖2 已配置終端服務器和計量終端的變電站電量采集方式Fig.2Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with terminal server and metering terminal

(2)僅配置終端服務器的變電站，存在地區(qū)分站系統(tǒng)尚未采集到變電站平衡電能表數(shù)據(jù)的問題。解決方案如下:

更換具有電量負荷曲線的電能表，接入下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)配置的終端服務器，由下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)負責采集。關口電能表的接入終端服務器方式同上節(jié)所述，并通過調度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至省調主站系統(tǒng)和市調分站系統(tǒng)。為確保平衡電能表數(shù)據(jù)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)，應將變電站平衡電能表接至終端服務器第7～16口，由第16口開始往前接，1個接口所接平衡電能表原則上不超過9只。僅配置終端服務器的變電站電量采集方案如圖3所示。

(3)僅配置計量終端的變電站，存在部分110 kV及以下電壓等級間隔未安裝電能表，部分間隔安裝了感應式交流電能表的問題。解決措施如下:

圖3 僅配置終端服務器的變電站電量采集方式Fig.3Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with terminal server

將現(xiàn)有感應式交流電能表更換為有RS485通信接口的電子式電能表。將關口電能表接至計量終端RS485口的第1口(采用總線方式)，原則上不超過9只表，關口數(shù)據(jù)通過計量終端接入數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。變電站平衡電能表應接至計量終端的第2、3個RS485口(采用總線方式)，原則上每個接口不超過32只電能表，平衡電能表數(shù)據(jù)通過計量終端接入調度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。僅配置計量終端的變電站電量采集方式如圖4所示。

圖4 僅配置計量終端的變電站電量采集方式Fig.4Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with metering terminal

(4)尚未配置電能量采集裝置的變電站，存在變電站尚未實現(xiàn)電能量自動采集的問題。解決措施如下:

每座變電站配置1套終端服務器作為電能量采集裝置，并將電能表更換為電量負荷曲線電能表。將關口電能表由終端服務器第3口起依次往后接至第6口，其中第3～5口依次對應接1～3號主變壓器三側的關口電能表(每臺主變壓器三側的關口電能表并聯(lián)，當主變壓器多于3臺時，可與第3～5口并聯(lián))，第6口對應接上網(wǎng)側關口電能表(當關口電能表多于1只時，采用并聯(lián)方式)，變電站關口數(shù)據(jù)由終端服務器通過路由器接入電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)，上傳至省調主站系統(tǒng)和市調分站系統(tǒng)，將平衡電能表接至終端服務器第7～16口，由第16口開始往前接，1個接口所接平衡電能表原則上不超過9只，使平衡電能表數(shù)據(jù)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。

3 結語

江蘇省變電站集中抄表系統(tǒng)已經(jīng)投運多年，下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)也已啟動投運，期間積累了豐富的工程和研發(fā)經(jīng)驗，相關技術日益穩(wěn)定、成熟，為分壓分線電量采集提供了有力的技術保障。在電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設完善的前提下，按照資源整合、先進性、經(jīng)濟性的原則，整合集成全省現(xiàn)有變電站集中抄表系統(tǒng)和下網(wǎng)側電能量自動采集系統(tǒng)，對全省35 kV及以上電壓等級變電站的35～220 kV各電壓等級變電間隔均實現(xiàn)電量的采集，將為科學的線損管理提供完備的數(shù)據(jù)。

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(編輯:張磊)