礦區電網電能量采集計量自動化系統研制及應用

張 浩

（1.中國礦業大學，江蘇省徐州市，221008；2.山東能源棗礦集團供電工程處，山東省棗莊市，277011）

1 概述

棗礦集團礦區電網供電系統東西長約100km，南北寬約70km，管轄35kV／6kV 變電所共22個。礦區內部光纜通訊網絡已建成，覆蓋所有礦井。

隨著礦區電網的發展，電網的規模日趨擴大，供電用戶越來越多。尤其是多種電價方案的出臺，使得現有人工抄表和現有的計算模式很難適應復雜的電能統計及電能結算要求，迫切需要一套能滿足電網商業化運營要求的電能量采集計量自動化系統。電能量采集計量自動化系統是電能自動采集、傳輸、計費、財務結算于一體的自動化系統，適用于礦區電網規范化運行。

2 系統組成

電能量采集計量自動化系統由電能量主站系統、分站電能量采集終端、通訊網絡三部分組成。

電能量主站系統安裝在調度機房，包括數據服務器、采集服務器、WEB 服務器、GPS對時衛星鐘、機柜等硬件設備及支撐軟件和電量自動處理分析軟件等。

分站電能量采集終端分布在礦區電網的22個變電站中，電能量采集終端通過通訊電纜連接各個電子式多功能電能表。

礦區電網電能量采集自動化系統配置如圖1所示。

3 主要技術功能

電能量主站系統通過通訊網絡利用分站電能量采集終端將每塊電子式多功能電能表數據采集到電能量主站系統中，利用電量自動處理分析軟件，實現負荷監測、分析、報警等功能，為合理用電管理提供依據。

主站系統采用全分布式體系結構，系統軟件平臺采用Win2008server系統，網絡通信采用TCP／TP協議，數據庫采用Oracle商用數據管理系統，編程全部采用VC、C／C++等，報表工具生成圖文并茂的圖形報表，應用系統軟件采用分層式模塊化設計。

圖1 礦區電網電能量采集自動化系統配置

3.1 數據采集

數據采集服務支持多機模式、分流數據模式。系統允許采用多臺主機分流，且每兩臺主機之間實現采集任務的自動接管控制，以提高系統的可靠性。對于采集規模較大情況下，多臺主機分流模式進行工作，是保證采集數據入庫及時性的必要條件，為將來電力市場環境下準實時運行提供軟硬件平臺。

3.2 數據庫管理

電能量數據直接傳輸到歷史數據庫，通過對于所有計量點的相關數據定義、管理，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。

數據庫管理模塊采用面向電網的定義方式，具備對電網結構以及電網相關設備的表述能力，保證重要關口數據的準確性。

系統信息共享的核心是數據庫的共享，采用通用的商業關系型數據庫可以為數據庫開放訪問提供良好的基礎。

3.3 系統管理

實現權限管理、事件（日志）查看和數據庫管理功能。系統管理員通過權限管理為系統用戶分配權限，保障系統安全有效運行。事件（日志）查看實現日志和事項查看，包括主站系統日志、參數修改日志、采集服務日志、計算服務日志、采集系統事項、計量點數據檢查日志、考核對象數據檢查日志。

數據庫管理實現數據庫空間監視、系統參數備份、電能數據備份、備份數據恢復。

系統權限管理采用角色與權限綁定，通過為不同部門的操作員授予角色，實現系統參數維護、數據瀏覽、報表查看等權限控制，實現不同的操作員關心不同的數據、完成不同的功能、在系統中擔任不同的角色。

3.4 檔案管理

檔案管理主要包括客戶綜合檔案維護、客戶線路公變調整、低壓客戶公變調整、客戶變壓器維護、低壓用戶檔案刪除等功能。其中，客戶綜合檔案維護是根據客戶檔案數據自動生成客戶檔案的配表圖形；客戶線路公變調整是對客戶的供電線路及公變進行調整。

3.5 電量電費管理

電費管理包括電費的抄表、核算。抄表管理包括系統初始化、抄表區段管理、抄表初始化、制定抄表計劃、抄表員管理、手工表碼錄入、抄表數據核查及錯誤處理、集中抄表管理、抄表情況統計、抄表計劃調整和抄表屬性修改等。

核算管理包括銷售電價管理、計算參數管理（如電價表、變損表以及功率因數電費調整表等計算參數）、計算電費、計費錯誤修正 （電費核查）、歷史電費重算、客戶欠費處理、用戶信用等級管理、電費檔案查詢、報表統計匯總功能等。

3.6 電費回收管理

收費管理提供用戶的電費回收，統計各類實收報表等相關服務，包括電費征收、電費暫收款 （手工結轉）、臨時用電、違章用電收費、走收電費、預收管理 （自動結轉）、抹賬處理、應收回退、對賬處理、收費日結、收費情況明細、違約金計算、違約金減免處理、進賬單管理、欠費核銷處理、票據管理以及報表統計匯總等。

3.7 統計分析管理

實現計量點原始數據、計量點電量、考核對象電量和線損 （不平衡）分析數據瀏覽和分析，瀏覽和分析結果可通過表格和圖形 （曲線、棒圖、餅圖）顯示，并可輸出到打印機，轉存為EXCEL 或HTML格式文件以供其他管理部門瀏覽查詢。

3.8 報表管理

系統采用明宇報表開發相關業務報表，實現報表的在線生成功能。使用者可以通過報表設計器設計各種復雜格式的中國式報表，通過報表服務器在瀏覽器端生成純HTML 網頁報表，并能無縫導出成Excel、PDF、TXT 和WORD 文件；支持二維／三維餅圖、柱圖、折線圖、雷達圖、甘特圖等23種統計圖，且無須在瀏覽器端安裝任何控件。明宇報表特有的基于動態庫表關聯技術的填報功能，完美解決了數據入庫的難題，極大提高填報表單的處理效率，擴展了Web報表工具的應用方式。獨有的APPLET 打印控件，所見即所得的實現了套打、固定行／列表頭、分欄等各種報表的精確打印。

3.9 WEB發布管理

提供電能量采集及計費系統數據的WEB 瀏覽。可發布的信息包括原始數據、派生數據、參數數據、基于統計分析生成的各種電能量、線損分析、電能質量分析報表、統計圖形 （曲線、棒圖、餅圖）網頁，用戶按照給定權限查閱或打印網頁及報表。

4 系統特點

（1）主站系統各個模塊可以靈活配置，伸縮性非常強。數據采集支持各種信道 （電話撥號、專線、無線、網絡等）的數據直接采集，適應不同電能表、不同規約以及不同的傳輸方式。

（2）整個系統支撐平臺采用開放的結構，符合國際標準、工業標準和行業標準。系統設計充分考慮了用戶今后系統規模及功能擴展的需要，硬件及數據庫的擴充不影響系統軟件等先進技術，保證了整個系統具有良好的可擴展性。

（3）系統除具有電能量、電能質量數據的自動采集、分時段的統計和處理以及各類報表的生成和管理等基本功能外，用戶還可以根據具體情況進行二次應用開發，以滿足電力體制改革、電網商業化運行不斷深化的要求，為進一步的電能分析應用軟件開發奠定堅實基礎。

（4）系統具有自檢、聯機診斷、遠程維護等功能，支持廠方通過遠程撥號對系統主站和廠站產品進行遠程維護，支持系統主站對廠站產品進行系統維護 （參數查詢），所有各種維護都有權限檢查。

（5）由于電能數據具有累加性和傳遞性的特點，要求在任何情況下都不允許丟失電能原始數據，特別是在進行分時段、分費率電能統計和結算時，尤為重要。在本系統中，通過在采集處理及傳輸等環節采用多種技術手段 （包括數據采集服務器對未及時采集到的數據進行自動補測、便攜式抄表器批量錄入等）以確保數據完整。

（6）為滿足電網商業化運行中電能量統計和考核周期的要求，系統數據的采集需要有一定的及時性，即在一個數據召喚周期內應能將所有數據刷新一次。

（7）系統遵循安全第一的原則，在網絡、數據庫系統、數據應用系統等方面均采用相應的措施。建立完善的安全措施，對不同等級用戶設立相應的訪問權限，以保證電能量計量與計費的合法性和嚴肅性。

（8）系統支持數據備檔和恢復。系統從數據采集有效性和應用合理性兩個概念進行數據檢查，基于檢查結果和其它原因對數據進行修改并做相應標記，然后進行統計分析和考核結算。

（9）系統具有較高的準確性 （可靠性）和抗干擾性，在數據采集 （關口電能表、 廠站設備）、傳輸 （數據通道）、存儲及計算、使用（用戶工作站）等環節上均采取相應措施確保數據的準確性。從采集、傳輸至存儲，保證全過程中數據的一致，與廠站端當地數據一致。

5 產生的社會效益和經濟效益

通過電能量采集，將電能計量點的電能表讀數送到電能計量結算進行統計處理，形成對各有關單位的電能購銷統計數據，通過相應的處理，實時計算出各個用電單位的購銷電能量費用，完成電費的結算。

采用電能量采集計量自動化系統按照現有供電規模每年可節省人工抄表所產生的車輛費用和人工費用共計21600元。

礦區電網電能量采集計量自動化系統是適應礦區電網的不斷發展，電網的規模日趨擴大的需要，符合準確、可靠、安全的原則，保證了礦區內部電網供、售、購電各方對電量計費的公正性。可以滿足礦區電網電力市場的需求。

［1］ 王成鋼，王曉東.基于WEBGIS的地理信息系統在礦山調度中的設計與實現［J］.中國煤炭，2008 （6）

［2］ 孟祥忠，劉衍釗等.基于ZigBee的礦井電網選擇性漏電保護系統 ［J］.中國煤炭，2009 （3）

［3］ 李昆鵬.礦井35kV 變電站轉角變壓器的應用 ［J］.中國煤炭，2009 （7）