電能信息采集與監控系統應用分析

張 斌，徐 芳，石 云

滄州供電公司，河北 滄州 061001)

1 概述

根據電能生產銷售和電力系統的運行特點，需要電能信息采集過程中在任何情況下，都盡可能的保證電力系統運行可靠, 良好的電能質量，運行的最大經濟性。由于用電量大幅度上升，有序用電，規范客戶用電行為，以及對客戶用電負荷進行實時監測并實施動態錯峰管理，節約電力能源成為電力部門的一項重要課題。

電能信息采集與監控系統的應用需要滿足的功能有：用電信息的及時收集與掌握；電力負荷的集中監控、客戶用電信息服務和需求側管理服務；對配電線路線損的管理；強化與其他系統接口，實現信息共享等。采集終端、通信網絡、電能信息采集前置平臺、電能信息采集業務類以及電能信息實時數據庫構成了電能信息采集與管理系統。滄州供電公司電能信息采集與監控系統的建設與應用從分別面向關口、專用變壓器用戶、公用配電變壓器、低壓用戶的單一采集，轉而向實現購電側、供電側、售電側綜合統一的數據采集的方向發展。

2 系統架構

2.1 邏輯架構

電能信息采集與監控系統邏輯架構見圖1。

圖1 系統邏輯架構

a. 邏輯架構分為采集層、通信層以及主站層3個層次，其中主站層又分為前置采集、電能信息采集與管理系統數據平臺、系統應用等。

b. 系統統一實現購電側、供電側、售電側3個環節電能信息的采集與處理，構建完善的電能信息采集與管理的數據平臺。

c. 系統統一接入系統主站與現場終端的所有通信信道(對于230 MHz無線專網等專網信道還需進行組網設計和建設)，并集中管理系統所有終端。

2.2 系統的物理架構

電能信息采集與監控系統物理架構見圖2。

圖2 系統物理架構

a. 系統物理結構由采集對象、通信信道、系統主站等三部分組成。

b. 采集對象指安裝在現場的采集終端及計量設備，主要包括廠站采集終端、專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端、低壓集中抄表終端以及電能表計。

c. 通信信道是指系統主站與采集終端的通信信道，主要包括GPRS、CDMA、230 MHz無線專網、PSTN、ADSL以及光纖專網等。

d. 主站網絡的物理結構主要由數據庫服務器、磁盤陣列、應用服務器、前置服務器、Web服務器、接口服務器、備份服務器、磁帶庫、工作站以及相關的網絡設備組成。

3 系統主要技術

3.1 信息通信技術

電能信息采集終端設備按照應用場合分為廠站采集終端、專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端、低壓集中抄表終端(包括低壓集中器、低壓采集器)。

采集終端和用戶電能表之間的數據通信稱為本地通信。對于不同電能信息采集應用，本地通信的差異很大。專用變壓器、公用變壓器的電能信息采集的本地通信通常采用RS485總線，相對比較簡單；居民電能信息采集的本地通信相對比較復雜，主要有電力線載波(窄帶、寬帶)、RS485總線及微功率無線等多種通信方式共存。

3.2 遠距離傳輸技術

遠程通信是指采集終端和系統主站之間的數據通信，可分為專網通信及公網通信。

3.2.1 專網信道

專網信道是電力系統為滿足自身通信需要建設維護的專用信道，可分為230 MHz無線專網及光纖專網兩大類。

3.2.2 公網信道

公網信道可分為無線、有線兩大類，常用的公網信道類型有中國移動公司和中國聯通公司的GPRS、中國電信的CDMA等無線通信方式，以及中國電信的ADSL、PSTN等有線通信方式。

3.3 集中收集和管理技術

電能信息的集中收集和管理由主站系統的集中采集與管理平臺完成，主要包括數據采集、數據處理和統計分析。

3.3.1 數據采集

系統采集各種電能數據。建立統一的通信協議庫對數據進行解析，并支持遠程軟件升級等特殊報文的數據壓縮和加密傳輸，同時監視和管理通信資源，實現負載均衡和互為備用。

a. 采集項目。系統能采集電能量采集終端或者電能表的所有數據，內容至少包括：正、反向有功電能量數據(包括總、尖、峰、平、谷)、四象限無功電能量數據、負荷曲線(含表底、電壓、電流、功率、增量、需量)、表計狀態、重要時間信息(含TV缺相、TA斷線、相序錯誤等)進行自動采集，所有數據均帶時標。

b. 采集方式。系統可按定制的計量點類型、采集項目、采集周期進行數據采集、并可定制存儲方式。可以分為定時自動采集，典型日數據采集以及隨機召測數據。

c. 采集策略。電能信息采集與監控系統的采集策略主要有：并行對多個電能信息采集終端進行采集；對采集任務進行統一調度管理和優先級控制；對電能信息采集終端進行遠程診斷；通過主站定制，其采集的周期為1～60 min(可調)，主站在一個采集周期內能將所有的電能表的信息采集一遍。最小采集周期可根據情況靈活調整。在一個采集周期內，若某個廠站或某個電表的數據采集不到，主站系統能自動進行數據補采，獲取中斷期間的全部電能量數據，并保證數據的完整性和連續性。

3.3.2 數據處理

系統將對原始信息進行保存，將采集數據放入數據庫中進行統一管理，對數據的所有操作都只針對派生數據庫，數據源都有相應信息狀態位。對采集數據，導入數據做完整性、合法性嚴整，提供多種數據嚴整規則，對異常數據能自動辨識、告警，并做標記，進行數據甄別和修補。系統還可對異常數據、人工置數相關數據設置相應標志。

3.3.3 統計分析

系統按用戶自定義的不同時段、不同區域、不同類別實現計量點原始數據、計量點電量、考核對象電量的統計分析，結果可通過表格和圖形(曲線、棒餅圖)顯示，支持和計劃值、同比以及自定義比較分析。系統可對各類電量數據按日、月、年進行統計，可統計上網、下網、發電、售電等各類電量?？伸`活查詢任意大用戶、任意電能表、任意時段的數據，同時也可查詢各大用戶、分時的總加報表，所有曲線和報表均可打印。具有對電能量數據進行綜合分析功能，提供對售電曲線統計計算及分析、站內用電量統計考核分析、線損/變損統計等。

4 系統主要功能

電能信息采集與監控系統具有信息采集和負荷控制等基礎功能。利用采集系統的基礎功能能夠為電力營銷業務應用提供數據支持，便于企業總結營銷成果，調整營銷方向。

4.1 遠程自動抄表

遠程自動抄表就是采集遠程關口采集點電能表、大用戶電能表、配電變壓器臺區和民用電能表的電表示數，并將采集到的數據傳輸到用電管理部門，實現抄表自動化。在整個過程中無需人工參與，方便了用戶又提高了效率，極大地節省了抄表成本，提高了抄表準確率，保障了抄表的及時性。

4.2 線損分析支持

系統以四分線損作為應用的核心之一，提供多種分析手段，旨在為客戶提供方便、快捷的線損分析工具，準確、快速查找到引起線損異常的因素。為降損或線損異常的原因定位提供技術支持。

4.2.1 分區線損

分區線損主要包括全局線損分析、區域線損分析、無損直供線損、固定周期自動統計。

4.2.2 分壓線損

a. 按各電壓等級統計線損。220 kV、110 kV、35 kV線路線損、220 kV、110 kV、35 kV變壓器變損；以及10 kV及以下線路線損、10 kV及以下變壓器變損。

b. 按區域統計各電壓等級線損。

4.2.3 分線線損

a. 支持站間聯絡線線損分析、配電線路線損分析。對于復雜的電網運行模式，系統提供分段統計方法，將線路細分，在聯絡開關和分段開關分別采集電能量數據，將配電線路分成若干小段，分別統計線損。

b. 可以根據線路的屬性，按類別統計線損。如公用線路線損、農用線路線損、專用線路線損等。

4.2.4 分臺區線損

a. 按結算日統計分析。由于各臺區月結算時間可能存在不一致的情況，系統自動根據臺區月結算時間計算相應的臺區供入/供出電量，分析臺區結算線損。

b. 按自然月統計分析。系統也可以根據自然月，每月自動分析臺區考核線損。

4.3 電量銷售分析

系統支持按照單個用戶或按照行業進行電量銷售分析。對單個用戶分析時，可以按照固定周期統計分析、任意時段統計、同期對比分析、指定時間對比分析。對行業分析時，可以按照單個行業或一組行業電量分析、行業電量同期對比分析、行業能效分析。從而了解行業的用電走勢，包括日、月、年或某一時段的分析，了解各個行業的用電狀況及用電需求趨勢。準確掌握行業電力需求狀況，對開展有針對性的能效管理和技術指導工作，為需求側管理工作提供技術支持。

4.4 客戶負荷分析

客戶負荷分析主要針對各典型大用戶的負荷進行分析，除包含供電區域負荷分析外，還增加了行業、產業的負荷分析，從而有利于負荷預測人員對行業、產業的負荷作各項負荷分析，以了解其對供電區域負荷整體的影響，為實現日、月、年負荷曲線的預測積累數據。

4.5 防竊電

4.5.1 報警信息與事件分析

對電能表狀態、終端狀態、計量回路狀態以及各種處理分析的異常報警是電力電能信息采集與監控系統重要的基本功能。鑒于對異常報警的判斷和處理過程比較復雜，對下列幾類報警采用規范的報警處理機制，從而準確產生報警信息，如，設置電能表運行參數(與計量相關)產生的報警；計量回路運行狀態(與計量相關)改變所產生的報警；計量相關的各種報警事件(計量門開啟、電表停走等事件)。

針對每一類報警可以調用相應的后續處理程序。如結合電量分析、曲線分析、線損分析，可以初步確認用戶的竊電嫌疑。

4.5.2 統計分析

根據測量數據可以統計分析運行情況，包括：

a. 電量分析(包括有無功分時電量)。異常用電分析(如電量突變)，不同時間段電量對比，日電量的分析，電量曲線狀況分析等，從而確認用戶的用電異常情況。

b. 線損分析。根據線損的異常，可以追溯引起報警的某個用戶。

c. 功率曲線分析。根據負荷曲線圖直觀顯示用戶的負荷狀態。

d. 電壓合格率、供電可靠率、三相電流不平衡率分析。

5 應用效果及建議

電能信息采集與監控系統滿足了國家電網公司新形勢下對于用電信息的及時收集與掌握，電力負荷的集中監控用電信息服務，需求側管理服務，線損管理等方面的需求，便于工作人員及時進行檢查、核實、處理，查處竊電和提高計量故障的效率，完善了防竊電功能。為供電企業提高供電質量和服務水平、減少線損提供了技術手段，挽回了公司經濟損失，值得推廣并大范圍投入使用。

電能信息采集與監控系統的應用大大提高工作效率和抄表準確率，并能監測電網用戶的電能質量和運行狀態，為費控、階梯電價等功能的實現奠定了基礎，但該系統電壓質量檢測方面還可進行改進，應對電壓質量檢測在該系統中的應用進行重點研究。

參考文獻：

[1] DL/T 698-1999，電能信息采集與管理系統[S].

[2] 熊亞明.電能量實時采集與監控管理系統功能的應用與拓展[J].機械研究與應用,2008，21(6)：108-110，112.