計量自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

黃馳

摘 要：供電企業(yè)的計量自動化一體化平臺，主要為實現(xiàn)廠站電能采集系統(tǒng)、負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、配變（大用戶專變、公變）檢測系統(tǒng)、終端用戶低壓集中抄表系統(tǒng)（用電數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和管理）等功能為一體化的電能計量管理綜合集成自動化系統(tǒng)。計量自動化一體化平臺的建設(shè)，可以大大提高供電企業(yè)電能生產(chǎn)和營銷的實時化、網(wǎng)絡(luò)化、智能自動化水平，能夠獲得非常良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 計量自動化 一體化 集成互享

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0123-02

供電企業(yè)的計量自動化一體化平臺的建設(shè)，主要在功能上實現(xiàn)計量點電能量數(shù)據(jù)在線實時采集、負(fù)荷動態(tài)管理與控制、配變遙測監(jiān)控、錯峰調(diào)峰管理、防竊電、預(yù)付費(fèi)、電價發(fā)布、四分線損等功能。雖然目前與電能計量相關(guān)的自動化系統(tǒng)已基本建成和完善，已基本實現(xiàn)了4大自動化系統(tǒng)間的互聯(lián)。但由于各系統(tǒng)所基于的技術(shù)平臺和采用的通信協(xié)議間存在一定差異，相互間數(shù)據(jù)信息實時共享和互操作能力還不能滿足智能配電網(wǎng)需求，導(dǎo)致系統(tǒng)大量功能的冗余配置和信息資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重制約了系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展。因此，探討將4大自動化系統(tǒng)有機(jī)集成，實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的實時采集、動態(tài)控制、在線分析響應(yīng)等，有效提高系統(tǒng)的綜合自動化水平，就顯得非常有工程實踐應(yīng)用研究意義[1]。

1 供電企業(yè)一體化計量自動化系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)

1.1 能為電力營銷服務(wù)提供信息數(shù)字技術(shù)支持手段

一體化計量自動化系統(tǒng)能夠根據(jù)電力營銷服務(wù)系統(tǒng)和需求側(cè)管理系統(tǒng)需求，自動在線采集各電壓等級的特征電能信息，包括：實時電度、分時段電能、凍結(jié)電量等與電能營銷服務(wù)相關(guān)聯(lián)的電能數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化信息。同時，能動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行工況狀態(tài)，包括：監(jiān)測計量裝置的運(yùn)行工況、計量回路是否存在異常、計量數(shù)據(jù)是否存在較大波動等，為用電稽查提供在線遠(yuǎn)程自動化服務(wù)支撐數(shù)據(jù)。

1.2 為供電企業(yè)節(jié)能經(jīng)濟(jì)調(diào)度管理提供可靠數(shù)據(jù)信息

通過一體化計量自動化系統(tǒng)，能夠為供電企業(yè)調(diào)度管理提供詳細(xì)的現(xiàn)場用電運(yùn)行工況信息，包括：系統(tǒng)電流、電壓、功率因數(shù)、有功曲線、無功曲線、負(fù)荷率等數(shù)據(jù)，為供電企業(yè)進(jìn)行全局范圍內(nèi)的潮流分析和調(diào)度決策制定提供詳細(xì)的供電電能特征數(shù)據(jù)和負(fù)荷數(shù)據(jù)，便于其進(jìn)行四分線損、負(fù)荷率、三相不平衡度的統(tǒng)計分析，為系統(tǒng)節(jié)能降耗提供科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。

1.3 為電力營銷需求側(cè)管理提供強(qiáng)力的技術(shù)手段

通過對大用戶轉(zhuǎn)變和高等級用戶現(xiàn)場用戶服務(wù)和特征數(shù)據(jù)信息的在線采集、傳輸和分析管理，合理開展科學(xué)用電、有序用電、錯峰用電、分時計費(fèi)等需求側(cè)綜合管理。

2 供電企業(yè)一體化計量自動化系統(tǒng)總體設(shè)計方案

一體化計量自動化系統(tǒng)按照遠(yuǎn)方用電現(xiàn)場（包括：終端設(shè)備層、通信層）和主站計算機(jī)系統(tǒng)（主要包括：前置采集層、數(shù)據(jù)交換處理層、業(yè)務(wù)處理層和綜合應(yīng)用層等4層結(jié)構(gòu)）的分層分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。通過通信網(wǎng)絡(luò)將廠站計量、負(fù)荷管理、公變計量、低壓抄表等系統(tǒng)有機(jī)集成統(tǒng)一。通過建立完整的通信系統(tǒng)將主站系統(tǒng)與遠(yuǎn)方用電現(xiàn)場有機(jī)互聯(lián)，實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)信息的實時采集、遠(yuǎn)程傳輸和動態(tài)管理的功能集成和分析管理一體化。主站系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲一體化功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個供電、配電和用電環(huán)節(jié)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)和電能數(shù)據(jù)的實時采集，利用內(nèi)部功能模塊實現(xiàn)各類計量數(shù)據(jù)的分類整理、運(yùn)算分析和存儲管理，并經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)將運(yùn)算分析獲得的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部的各業(yè)務(wù)應(yīng)用功能模塊，為四分線損和需求側(cè)管理提供實時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。另外，在主站系統(tǒng)中還建立完善的用戶基礎(chǔ)檔案信息，包括：計量設(shè)備檔案、客戶基本檔案、電網(wǎng)實時和歷史運(yùn)行工況數(shù)據(jù)信息等。便于系統(tǒng)調(diào)度管理人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)，合理進(jìn)行潮流分析和調(diào)度運(yùn)行決策制定，有效提高電力營銷人性化服務(wù)水平。供電企業(yè)一體化計量自動化系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖1所示。

2.1 前置采集層

前置采集層中包括：通信接入設(shè)備、采集服務(wù)器等功能終端設(shè)備。能夠同時支持一體化計量自動化系統(tǒng)中負(fù)荷管理終端、廠站遙測終端、配變監(jiān)測計量終端、低壓抄表終端等不同電能計量自動化設(shè)備終端的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)整個一條化計量自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的交互共享和互操作。能夠根據(jù)主站計算機(jī)系統(tǒng)需求，完成電能計量數(shù)據(jù)的定時采集、隨機(jī)召測和數(shù)據(jù)補(bǔ)采等功能，并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程傳輸?shù)讲杉?wù)器完成數(shù)據(jù)的綜合分析運(yùn)算。同時還支持GPRS/CDMA[2]等無線數(shù)據(jù)通信協(xié)議，實現(xiàn)與大客戶負(fù)荷管理終端、特殊負(fù)荷管理終端、低壓抄表集中器、配變監(jiān)測計量終端的無線通信，完成電能計量數(shù)據(jù)的實時采集、遠(yuǎn)程傳輸、動態(tài)運(yùn)算分析和可靠存儲。

2.2 數(shù)據(jù)交換處理層

數(shù)據(jù)交換處理層能夠從電能營銷服務(wù)系統(tǒng)獲得客戶基礎(chǔ)檔案和用電信息，同時能夠從系統(tǒng)電能計量數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)中獲取供配電網(wǎng)實時運(yùn)行工況狀態(tài)信息和開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并可以集成配電地理信息（GIS）系統(tǒng)，實現(xiàn)配電故障在線調(diào)度管理。通過數(shù)據(jù)交換處理層中的綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)的運(yùn)算分析和挖掘處理，可以獲得科學(xué)的分時段電能量數(shù)據(jù)，便于調(diào)度管理人員用于四分線損分析和需求側(cè)管理，實現(xiàn)供電企業(yè)節(jié)能經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)營。

2.3 業(yè)務(wù)處理層

業(yè)務(wù)處理層將具備獨(dú)立功能的廠站計量、負(fù)荷管理、配變監(jiān)測計量、低壓抄表等四個子系統(tǒng)，有機(jī)集成統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的交互共享和互操作，同時采用統(tǒng)一的操控界面，利用WEB服務(wù)完成各種業(yè)務(wù)功能的兼容，實現(xiàn)相應(yīng)程序的優(yōu)化，有效提高供電企業(yè)負(fù)荷管理和電能營銷服務(wù)水平。

2.4 綜合應(yīng)用層

綜合應(yīng)用層實現(xiàn)在數(shù)據(jù)交換處理層中單一業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)無法實現(xiàn)的，經(jīng)內(nèi)部功能的集成交互統(tǒng)一，主要完成四分線損運(yùn)算分析、需求側(cè)管理決策等功能，將供電企業(yè)生產(chǎn)和營銷業(yè)務(wù)有機(jī)集成統(tǒng)一，有效提高供電計量自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、集成共享、智能自動化等特性。

3 結(jié)語

供電企業(yè)的計量自動化一體化平臺，集網(wǎng)絡(luò)通信和功能為一體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的交互共享，是供電企業(yè)計量自動化發(fā)展的重要方向。一體化計量自動化平臺的建設(shè)，在實現(xiàn)供電企業(yè)電能生產(chǎn)運(yùn)營和營銷服務(wù)的集成統(tǒng)一，必將取得非常良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 李偉華.計量自動化系統(tǒng)一體化建設(shè)探討[J].大眾用電，2007（3）：23-24.

[2] 李和興.GPRS在電能計量自動化中的應(yīng)用[J].電氣時代，2005（2）：108-109.