用電信息采集系統線損及配電分析子系統的研究與設計

摘要：作為全面實現電力公司營銷業務管理與客戶服務手段自動化、信息化的基礎，用電信息實時采集是加快推進營銷現代化建設的主要手段。針對用電信息采集系統建設和國家電網公司對電力用戶用電信息全面采集分析的業務需求，設計并實現了用電信息采集系統線損及配電分析子系統。該子系統主要實現供售電量計算、配電分析和線損分析三大功能。測試結果表明，用電信息采集系統線損及配電分析子系統在電力公司的使用達到預期效果，運行良好。

關鍵詞：用電信息采集系統；線損分析；供售電量計算；配電分析

作者簡介：葉宇統（1977-），男，浙江寧波人，寧波電力局，助理工程師。（浙江 寧波 315032）

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0222-02

用電信息采集系統能夠對計量裝置進行在線監測，同時實時、準確、完整地采集用戶負荷、電壓和電量等重要信息，從而為電力企業經營管理各環節的分析和決策提供支撐，提升企業對市場變化的反應能力和客戶服務質量。[1]基于此，本文對用電信息采集系統線損及配電分析子系統進行研究，確保系統能夠具有更加靈活的部署方式和可伸縮性，力求滿足不同的部署模式和未來3～5年電力企業業務發展的需要。

一、用電信息采集系統線損及配電分析子系統的結構設計

1.系統邏輯架構的分析

系統在邏輯上分為采集設備層、通信信道層和主站層三個層次，通過接口的方式，系統與營銷應用系統和其他應用系統進行接口。[2]具體說來：

（1）采集設備層。作為系統的信息底層，采集設備層負責收集和提供整個系統的原始用電信息，其又可以分為計量設備子層和終端子層，對于低壓集抄部分可能有多種形式，包括集中器+電能表和集中器+采集器+電能表等。計量設備層實現用電計量等功能；終端子層實現用戶計量設備的信息、處理和凍結有關數據并與上層主站進行交互。

（2）通信信道層。作為采集設備層和主站的紐帶，通信信道層提供了各種可用的無線和有線通信信道，為終端和主站的信息交互提供鏈路基礎。目前采用的通信信道主要有GPRS/CDMA無線公網、光纖專網和230MHz無線專網。

（3）主站層。主站層又分為業務應用、數據采集、控制執行、前置通信調度和數據庫管理等部分，其中業務應用實現系統各種應用業務邏輯；數據采集實現采集終端的用電信息和協議解析；控制執行實現帶控制功能的終端執行有關的控制操作；前置通信調度對各種與終端的遠程通信方式進行通信的管理和調度等。

2.系統安全防護的分析

作為營銷管理業務應用系統基礎數據源的提供者，用電信息采集系統線損及配電分析子系統的安全性和保密性至關重要，因此要采用各種先進技術，如防火墻技術、虛擬交換網絡、加密技術和網絡管理技術等，在系統的各個層面加以防范，并加強系統日常運行管理中的規范管理。

系統安全防護體系建設要遵循如下策略：[3]使用邏輯強隔離設備對信息內外網間進行隔離；信息系統要實現等級保護為基本出發點進行安全防護體系建設，并參照國家等級保護基本要求對安全防護措施進行設計；信息系統劃分為主機、邊界、網絡和應用等四個層次進行安全防護設計。

二、用電信息采集系統線損及配電分析子系統的功能模塊設計

用電信息采集系統線損及配電分析子系統由線損分析模塊、供售電量計算模塊和配電分析模塊構成，其功能模塊圖如圖1所示：

1.供售電量計算的設計

供售電量計算模塊包括以下兩個部分：

（1）線路供電量計算：實現對線路關口表供電量、變壓器電能表供電量的計算；計算完成后將結果存入到數據庫中；設置定時任務進行自動計算。

（2）臺區供售電量計算：實現對線路所包含低壓電能表售電量的計算；實現對線路所包含低壓電能表供電量的計算；計算完成后將結果存入到數據庫中；設置定時任務進行自動計算。

2.線損分析的設計

作為整個系統和核心模塊之一，線損分析模塊包括以下三個部分：

（1）線路高壓損失率：根據線路關口供電量和變壓器電能表供電量計算線路高壓線損失率，將計算結果保存到數據庫中。

（2）臺區低壓損失率：根據變壓器電能表供電量和臺區售電量計算臺區低壓損失率，將計算結果保存到數據庫中。

（3）線路綜合損失率：根據線路關口供電量和線路售電量計算線路綜合線損率，將計算結果保存到數據庫中。

3.配電分析的設計

配電分析模塊包括以下幾個部分：

（1）線路負荷率：根據線路當天平均功率和最大功率來計算線路當天負荷率，將計算結果保存到數據庫中。

（2）線路利用率：根據線路當天最大功率和線路下所帶變壓器額定容量之和計算線路利用率，將計算結果保存到數據庫中。

（3）線路同時率：根據線路當天最大功率和最大功率時刻線路下所帶變壓器功率之和計算出線路同時率，將計算結果保存到數據庫中。

（4）變電所母線不平衡率：根據變電所母線入母線電量和出母線電量計算出變電所母線不平衡率，將計算結果保存到數據庫中。

（5）變壓器負荷率：根據變壓器當天最大功率和平均負荷計算出線路負荷率，將計算結果保存到數據庫中。

（6）變壓器利用率：根據變壓器當天最大功率和變壓器額定容量計算出變壓器利用率，將計算結果保存到數據庫中。

（7）變壓器三相電流不平衡率：根據變壓器三相電流值計算出最大三相電流不平衡率，將計算結果保存到數據庫中。

（8）變壓器電壓合格率：根據變壓器三相電壓越限情況計算變壓器電壓合格率，將計算結果保存到數據庫中。

三、用電信息采集系統線損及配電分析子系統的數據庫表設計

用電信息采集系統線損及配電分析子系統所用到的數據庫表主要有8張，如表1所示。

（1）關口計量表日電量統計表（GATEWAY_DAY_ENERGY）用于存儲線路關口計量表日電量數據，包括代表時間、計量點名稱、關口計量表四相電能示值、所屬變電站、四相電量等信息。

（2）電能表日電量統計表（METER_DAY_ENERGY）用于存儲公變、專變電能表日電量數據，包括代表時間、電能表標志、公變專變標志、四相電量、電能表四相電能示值和所屬臺區等信息。

（3）臺區日售電量統計表（TG_DAY_ENERGY）用于存儲臺區日售電量數據，包括代表時間、臺區名稱、臺區售電量、臺區供電量和公變專變標志等信息。

（4）線路高壓線損率日統計表（LL_HV_DAY_STAT）用于存儲線路高壓線損率日數據，包括起始時間、線路名稱、終止時間、調整供電量、線路供電量、公變供電量、線路合計供電量、專變售電量、調整售電量、線路損失電量、線路售電量合計、線路高壓損失率和理論線損率等信息。

（5）線路綜合線損率日統計表（LL_COM_DAY_STAT）用于儲存線路綜合線損率日數據，包括起始時間、線路名稱、終止時間、調整供電量、線路供電量、線路合計供電量、公變售電量、公變供電量、公變線損電量、調整售電量、專變售電量、線路綜合損失電量、線路綜合損失率等信息。

（6）臺區線損率日統計表（TG_LL_DAY_STAT）用于存儲臺區線損率日數據，包括起始時間、臺區名稱、終止時間、臺區抄見供電量、損失電量、合計供電量、調整供電量、結算售電量、調整售電量、合計售電量、公變專變標志、有損線損率等信息。

（7）線路配電指標統計表（LINE_DISTRIBUTION）用來存儲線路配電指標統計數據，包括代表日期、線路名稱、線路負荷率、線路同時率、線路利用率、母線不平衡率和母線標志等。

（8）變壓器配電指標統計表（TRANS_ DISTRIBUTION）用于存儲變壓器配電指標統計數據，包括代表日期、變壓器名稱、變壓器負荷率、變壓器三相電流不平衡率、變壓器利用率和變壓器電壓合格率等。

四、用電信息采集系統線損及配電分析子系統的測試

系統測試分為黑盒測試和白盒測試。黑盒測試又稱為功能性測試，是根據軟件實現的功能作為測試的唯一依據設計測試用例，而不考慮軟件編程的具體實現；白盒測試又稱為結構性測試，是根據程序實現來設計測試用例。[4]

1.系統功能測試

系統功能測試包括后臺定時計算程序功能測試和前臺頁面展示功能測試。后臺定時計算功能測試包括電網拓補結構導入功能測試、臺區低壓損失率計算功能測試、臺區供售電量計算功能測試、線路高壓損失率計算功能測試、變電所母線不平衡率計算功能測試、線路供電量計算功能測試、線路綜合損失率計算功能測試、線路利用率計算功能測試、變壓器負荷率計算功能測試、變壓器三相電流不平衡率計算功能測試、線路同時率計算功能測試、線路負荷率計算功能測試、變壓器利用率計算功能測試、變壓器電壓合格率計算功能測試等內容。前臺頁面展示功能測試包括與計算結果對應的各個展示頁面的測試。

2.系統集成測試

系統集成測試包括頁面響應速度測試、后臺程序執行速度測試、WebService服務接口執行速度測試等內容。

3.系統測試的結果

系統測試結果見表2。

從測試結果可以可知，系統與數據庫服務器、應用服務器在各項性能測試中均表現正常；系統與數據庫服務器、應用服務器對各請求的響應正確；數據庫服務器在連接數較多和數據量基數較大的情況下會造成性能的下降。

五、小結

本文所構建的用電信息采集系統線損及配電分析子系統包括線損分析、供售電量計算和配電分析三個模塊。通過這三個模塊功能的實現，電力企業配電網運行人員能夠對配電線路、變壓器不平衡等運行數據進行及時分析，配合線路損耗變壓器損耗的異常波動，對配電線路和變壓器的運行方式進行及時調整，從而提高配電線路和變壓器的壽命，也提高負荷分配的合理性。

參考文獻：

[1]傅士冀，夏水斌，李帆.湖北電力用戶用電信息采集系統建設的思考[J].湖北電力，2008，（12）.

[2]王大偉.從技術和管理角度分析線損管理[J].工程技術，2009，（17）.

[3]田宏杰.線損分析預測在供電管理中的應用[J].電力系統保護與控制，2010，（7）.

[4]王守相，王成山.現代配電系統分析[M].北京：高等教育出版社，2007.

（責任編輯：王祝萍）