變電站電能量采集系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

馮忠義

(呂梁供電公司，山西 呂梁 033000)

1 變電站電能量采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 主站系統(tǒng)構(gòu)成

主站系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，包括終端服務(wù)器、通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、維護(hù)工作站、報(bào)表工作站、通信網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等(如圖1所示)。傳輸通道以光纖數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)為主，以電力載波、微波、電話、GPRS/CDMA為備用通道。主站功能和技術(shù)規(guī)范，遵循統(tǒng)一的變電站電能量采集系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范。

1.2 廠站系統(tǒng)

廠站系統(tǒng)由電能表、采集終端、應(yīng)用軟件等構(gòu)成。采集終端通過標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口采集電能表電流、電壓數(shù)據(jù)并集中，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)信道發(fā)往主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存。

1.3 信道

通道以光纖為主通道，以撥號(hào)、專線、GPRS/CDMA等通訊方式為備用通道。數(shù)據(jù)集中器通過RS485總線定時(shí)采集并存儲(chǔ)電表數(shù)據(jù)。

管理系統(tǒng)通過寬帶/光纖與集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。管理系統(tǒng)接入GPS時(shí)鐘，管理系統(tǒng)可對(duì)電表進(jìn)行校時(shí)，數(shù)據(jù)集中器也可以對(duì)電表進(jìn)行校時(shí)。

主要工作內(nèi)容為:

1)對(duì)使用電力專用光纖通道和具備TCP/IP以太數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變電站，實(shí)現(xiàn)采集終端與電能量信息系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信。

2)35 kV及以上變電站應(yīng)具備光纖通道和以太數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，與公司信息網(wǎng)分開，屬獨(dú)立專網(wǎng)，電通根據(jù)實(shí)際情況提供至少兩個(gè)端口。

3)各變電站應(yīng)具備SDH傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)通信。

4)所有變電站和縣公司與通訊中心機(jī)房SDH設(shè)備的專用MSTP端口(以太網(wǎng)端口)連接。

5)核心路由器匯集所有變電站采集終端通過光纖通道傳到通信中心的SDH光傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，再與電能量采集服務(wù)器前置機(jī)互聯(lián)。由于農(nóng)網(wǎng)35 kV變電站與通信中心機(jī)房不能直接通信，農(nóng)網(wǎng)35 kV各變電站通信路由器經(jīng)SDH光傳輸設(shè)備匯集到各縣局邊緣路由器，由各縣局SDH光傳輸設(shè)備到公司通信機(jī)房核心路由器上。

圖1 主站系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 電能量采集及計(jì)量系統(tǒng)功能

2.1 主站系統(tǒng)功能

變電站采集終端接入統(tǒng)一的電能量采集管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能信息的遠(yuǎn)程采集，集中管理、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)分析。主站功能包括遠(yuǎn)程抄表、異常報(bào)警、線損分析、母線平衡分析、主變平衡分析等。

2.1.1 數(shù)據(jù)采集

1)采集對(duì)象。采集對(duì)象包括結(jié)算關(guān)口、考核關(guān)口、專線用戶及其他普通計(jì)量點(diǎn)。

2)通信信道管理。數(shù)據(jù)采集支持光纖網(wǎng)絡(luò)，撥號(hào)，專線以及GPRS，CDMA等數(shù)據(jù)通信方式。

3)數(shù)據(jù)采集任務(wù)。采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、采集的啟動(dòng)時(shí)間、采集周期的時(shí)間間隔可根據(jù)需要靈活設(shè)置;支持人工召測(cè)當(dāng)前/補(bǔ)測(cè)歷史數(shù)據(jù);同時(shí)具有本地?cái)?shù)據(jù)緩存功能，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)存取繁忙或故障時(shí)，所有采集的數(shù)據(jù)可本地快速保存，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)后，系統(tǒng)自動(dòng)將本地緩存的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

4)規(guī)約支持。在廠站計(jì)量計(jì)費(fèi)情況下主要支持山西廠站采集102規(guī)約。最小支持采集周期可達(dá)1 min，采集周期1 min～3個(gè)月可調(diào)。

5)可采集的數(shù)據(jù)。主要包括:各計(jì)量點(diǎn)電能量底碼、負(fù)荷曲線底碼、相關(guān)測(cè)量量、電能質(zhì)量、月末零點(diǎn)凍結(jié)電量等數(shù)據(jù)。

6)狀態(tài)查詢。系統(tǒng)可以方便查詢監(jiān)控通訊報(bào)文、運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)解釋、鏈路狀態(tài)。

7)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理器。該模塊用于保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。

8)遠(yuǎn)程升級(jí)。系統(tǒng)支持同時(shí)具備對(duì)多臺(tái)終端并發(fā)升級(jí)功能，可方便定制開發(fā)終端新功能或增加終端電表規(guī)約庫(kù)。

2.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

采集的電能量數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)较到y(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，通過對(duì)所有計(jì)量點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、計(jì)算、處理，并提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。數(shù)據(jù)包括原始采集數(shù)據(jù)、中間計(jì)算結(jié)果、最終計(jì)費(fèi)和結(jié)算數(shù)據(jù)等。

2.1.3 檔案管理

系統(tǒng)支持電網(wǎng)設(shè)備檔案查詢、錄入，包括變電站、線路、大客戶、專變、CT/PT、采集終端、電表等檔案。變電站、變壓器、線路、大客戶、表計(jì)、CT/PT等檔案信息系統(tǒng)支持手工錄入，同時(shí)也支持從電力營(yíng)銷系統(tǒng)集成導(dǎo)入。

2.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)具有對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)功能，可分時(shí)間段、分采集終端、分計(jì)量點(diǎn)查看電能量、需量、瞬時(shí)量、功率因數(shù)、電壓合格率、表計(jì)狀態(tài)等原始數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)和計(jì)算時(shí)考慮裝拆表、更換CT、滿碼值處理等特殊操作的正確處理。

主要功能包括:

1)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì):實(shí)現(xiàn)各層次對(duì)象的當(dāng)前最新負(fù)荷和終端設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)。

2)負(fù)荷分析:實(shí)現(xiàn)各層次對(duì)象的日、月負(fù)荷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析。

3)電量分析:按規(guī)定的不同時(shí)段、不同區(qū)段、不同類別分別對(duì)電量進(jìn)行對(duì)比分析。

4)供電質(zhì)量分析:用戶關(guān)聯(lián)表計(jì)的對(duì)應(yīng)電壓、功率因數(shù)、停電時(shí)間、越限時(shí)間、合格率(%)等。

2.1.5 線損分析

系統(tǒng)可設(shè)置需要計(jì)算線損的進(jìn)線和出線，直接提取線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行線損計(jì)算和分析，并自動(dòng)生成線損數(shù)據(jù)。

2.1.6 曲線分析

系統(tǒng)可通過表格、曲線、棒圖等多種數(shù)據(jù)顯示方式來瀏覽數(shù)據(jù)的變化情況。

2.1.7 報(bào)表管理

系統(tǒng)支持用戶需要的各類報(bào)表，原始數(shù)據(jù)報(bào)表、電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表、線損報(bào)表、用戶自定義報(bào)表等。

2.1.8 系統(tǒng)集成功能

系統(tǒng)充分考慮了各系統(tǒng)業(yè)務(wù)的聯(lián)系和不同，使多個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)檔案、數(shù)據(jù)共享。

2.1.9 信息發(fā)布

系統(tǒng)使用密碼權(quán)限保護(hù)來實(shí)現(xiàn)通過WEB服務(wù)器對(duì)外提供信息瀏覽查詢功能。

2.2 廠站系統(tǒng)建設(shè)功能及要求

廠站的采集終端采用單片機(jī)作為核心部件，采集終端具有表地址索引自動(dòng)生成、刪除功能。

1)多功能電能表應(yīng)具有兩個(gè)及以上獨(dú)立的485口，電能量采集終端通過多股銅芯(485線)通訊線采集信息，連接到多功能電能表RS-485接口;

2)電能量采集終端的RJ45接口通過雙絞屏蔽網(wǎng)絡(luò)線傳到通訊屏的3845/2811路由器(SDH光傳輸設(shè)備)。

3)變電站的多功能電表子表的通訊規(guī)約采用部頒2007-645通訊協(xié)議。

4)每個(gè)變電站配置一臺(tái)電能量采集終端，采用機(jī)架式結(jié)構(gòu)，安裝于計(jì)量柜中，特殊不具備條件的變電站，可以采用壁掛式采集終端。

5)電能量采集終端與路由器傳輸設(shè)備布線距離不超過90 m，超過90 m采用其他通信方式。

6)電能量采集終端采用獨(dú)立的交/直流回路供電，交流電源宜引自交流屏的UPS，應(yīng)配備單獨(dú)的接線端子。

7)485引線配備單獨(dú)的接線端子，雙485口占用八個(gè)端子，現(xiàn)場(chǎng)條件不滿足時(shí)每屏不少于四個(gè)端子。

8)電能量采集終端與電能表計(jì)布線距離不超過800 m，485線選用線徑為0.5 mm～0.75 mm多股銅芯帶金屬網(wǎng)屏蔽的線纜。

2.3 電能量采集及計(jì)量系統(tǒng)的安裝調(diào)試

各廠站的終端接口的通信規(guī)約與主站通信規(guī)約相同，通過本地維護(hù)接口實(shí)現(xiàn)終端與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)備的通信，主站端的全部設(shè)備及相關(guān)參數(shù)安裝設(shè)置完畢后，分別對(duì)各廠站采集終端和主站收到的數(shù)據(jù)與電能表實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，全部數(shù)據(jù)完全符合要求后，方可確定投入試運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

變電站電能量采集管理系統(tǒng)是用于電力系統(tǒng)電網(wǎng)安全運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和科學(xué)管理具有重要意義，它可以為電力用戶提供及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、完整的數(shù)據(jù)，但是該系統(tǒng)的建設(shè)涉及到軟件、硬件以及與其他已建成系統(tǒng)進(jìn)行通信、信息傳輸，并且與電力企業(yè)的管理模式緊密相連，如此復(fù)雜的系統(tǒng)，需要電力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、通訊等各方面的專家逐步探討解決電能量采集管理系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的問題，完善其功能。