變電站電能量采集系統的建設與應用

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結構

1.1 主站系統構成

主站系統采用網絡分布式結構，包括終端服務器、通信前置機、數據庫服務器、WEB服務器、維護工作站、報表工作站、通信網絡和相關的網絡設備等(如圖1所示)。傳輸通道以光纖數據通信網絡為主，以電力載波、微波、電話、GPRS/CDMA為備用通道。主站功能和技術規范，遵循統一的變電站電能量采集系統建設技術規范。

1.2 廠站系統

廠站系統由電能表、采集終端、應用軟件等構成。采集終端通過標準的RS485接口采集電能表電流、電壓數據并集中，同時通過網絡信道發往主站進行數據處理和保存。

1.3 信道

通道以光纖為主通道，以撥號、專線、GPRS/CDMA等通訊方式為備用通道。數據集中器通過RS485總線定時采集并存儲電表數據。

管理系統通過寬帶/光纖與集中器進行數據通訊。管理系統接入GPS時鐘，管理系統可對電表進行校時，數據集中器也可以對電表進行校時。

主要工作內容為:

1)對使用電力專用光纖通道和具備TCP/IP以太數據網絡的變電站，實現采集終端與電能量信息系統平臺的數據通信。

2)35 kV及以上變電站應具備光纖通道和以太數據網絡環境，與公司信息網分開，屬獨立專網，電通根據實際情況提供至少兩個端口。

3)各變電站應具備SDH傳輸設備，實現互聯通信。

4)所有變電站和縣公司與通訊中心機房SDH設備的專用MSTP端口(以太網端口)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光傳輸設備的數據信息，再與電能量采集服務器前置機互聯。由于農網35 kV變電站與通信中心機房不能直接通信，農網35 kV各變電站通信路由器經SDH光傳輸設備匯集到各縣局邊緣路由器，由各縣局SDH光傳輸設備到公司通信機房核心路由器上。

圖1 主站系統構成圖

2 電能量采集及計量系統功能

2.1 主站系統功能

變電站采集終端接入統一的電能量采集管理系統，實現電能信息的遠程采集，集中管理、自動統計和實時分析。主站功能包括遠程抄表、異常報警、線損分析、母線平衡分析、主變平衡分析等。

2.1.1 數據采集

1)采集對象。采集對象包括結算關口、考核關口、專線用戶及其他普通計量點。

2)通信信道管理。數據采集支持光纖網絡，撥號，專線以及GPRS，CDMA等數據通信方式。

3)數據采集任務。采集的數據項目內容、采集的啟動時間、采集周期的時間間隔可根據需要靈活設置;支持人工召測當前/補測歷史數據;同時具有本地數據緩存功能，當數據庫存取繁忙或故障時，所有采集的數據可本地快速保存，當數據庫恢復后，系統自動將本地緩存的數據導入數據庫。

4)規約支持。在廠站計量計費情況下主要支持山西廠站采集102規約。最小支持采集周期可達1 min，采集周期1 min～3個月可調。

5)可采集的數據。主要包括:各計量點電能量底碼、負荷曲線底碼、相關測量量、電能質量、月末零點凍結電量等數據。

6)狀態查詢。系統可以方便查詢監控通訊報文、運行狀態、數據解釋、鏈路狀態。

7)數據存儲管理器。該模塊用于保證數據存儲的可靠性。

8)遠程升級。系統支持同時具備對多臺終端并發升級功能，可方便定制開發終端新功能或增加終端電表規約庫。

2.1.2 數據庫應用

采集的電能量數據直接傳輸到系統Oracle數據庫，通過對所有計量點的相關數據與采集數據建立相應的對應關系，實現數據轉存、計算、處理，并提供數據訪問服務。數據包括原始采集數據、中間計算結果、最終計費和結算數據等。

2.1.3 檔案管理

系統支持電網設備檔案查詢、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、CT/PT等檔案信息系統支持手工錄入，同時也支持從電力營銷系統集成導入。

2.1.4 數據統計分析

系統具有對電能量數據進行綜合統計、分析、評價功能，可分時間段、分采集終端、分計量點查看電能量、需量、瞬時量、功率因數、電壓合格率、表計狀態等原始數據。統計和計算時考慮裝拆表、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)實時統計:實現各層次對象的當前最新負荷和終端設備的實時監測和統計。

2)負荷分析:實現各層次對象的日、月負荷數據的統計和對比分析。

3)電量分析:按規定的不同時段、不同區段、不同類別分別對電量進行對比分析。

4)供電質量分析:用戶關聯表計的對應電壓、功率因數、停電時間、越限時間、合格率(%)等。

2.1.5 線損分析

系統可設置需要計算線損的進線和出線，直接提取線路基礎數據進行線損計算和分析，并自動生成線損數據。

2.1.6 曲線分析

系統可通過表格、曲線、棒圖等多種數據顯示方式來瀏覽數據的變化情況。

2.1.7 報表管理

系統支持用戶需要的各類報表，原始數據報表、電量統計報表、線損報表、用戶自定義報表等。

2.1.8 系統集成功能

系統充分考慮了各系統業務的聯系和不同，使多個系統成為一個有機的整體，實現檔案、數據共享。

2.1.9 信息發布

系統使用密碼權限保護來實現通過WEB服務器對外提供信息瀏覽查詢功能。

2.2 廠站系統建設功能及要求

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

1)多功能電能表應具有兩個及以上獨立的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絡線傳到通訊屏的3845/2811路由器(SDH光傳輸設備)。

3)變電站的多功能電表子表的通訊規約采用部頒2007-645通訊協議。

4)每個變電站配置一臺電能量采集終端，采用機架式結構，安裝于計量柜中，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立的交/直流回路供電，交流電源宜引自交流屏的UPS，應配備單獨的接線端子。

7)485引線配備單獨的接線端子，雙485口占用八個端子，現場條件不滿足時每屏不少于四個端子。

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

2.3 電能量采集及計量系統的安裝調試

各廠站的終端接口的通信規約與主站通信規約相同，通過本地維護接口實現終端與現場調試設備的通信，主站端的全部設備及相關參數安裝設置完畢后，分別對各廠站采集終端和主站收到的數據與電能表實際數據進行核對，全部數據完全符合要求后，方可確定投入試運行。

3 結語

變電站電能量采集管理系統是用于電力系統電網安全運行和經營經濟運行的綜合自動化系統。該系統對電力企業的經濟運行和科學管理具有重要意義，它可以為電力用戶提供及時、準確、可靠、完整的數據，但是該系統的建設涉及到軟件、硬件以及與其他已建成系統進行通信、信息傳輸，并且與電力企業的管理模式緊密相連，如此復雜的系統，需要電力、計算機應用、通訊等各方面的專家逐步探討解決電能量采集管理系統建設中出現的問題，完善其功能。