對電網電能計量自動系統監視技術分析

馮兵 石鐘文

摘要：眾所周知，目前的電能計量系統，其主要的組成部分包括主站、電能計量終端、電能表以及通信電能量計量的子系統。其中，采集電能表數據信息的是電能計量終端，對采集到的數據進行定時處理和保存，同時，主站對這些采集到的數據以及其它的信息進行定時的控制和傳輸。這種自動對電網電能計量進行監視的系統實施并投入運行，不僅可以檢測出存在的故障，而且還可以避免故障的擴大，減少故障產生的影響，并取得了良好的效果。

關鍵詞：電能計量；自動監視；遠程監視

作為電能結算的數據依據，就是以這個系統采集到的為準，由此可見，所采集的數據自身完整程度與準確程度具有重要的作用，并且對于系統的實用性以及可靠性具有決定性的作用。雖然，電能量的數據采集始終是定時傳輸，然而，如果系統內部的任一部分發生故障都會對測量數據的可靠性與準確性產生不利的影響，導致的后果也是相當嚴重的，甚至是不可彌補的?，F在主要的應對方式就是對每個設備尤其是經常出現故障的部分進行實時的監控，用實時的信息來對設備的運行狀態進行反應。

一、監視功能的應用

通過上述系統，每個站的能計量終端的信號測量在SCA DA / EMS系統上可以得到，應用程序可以充分的對這些信息進行實時的監控，比較適用于在實時系統實現以及其管理信息系統2層面實現方面。然而，站在實時系統安全穩定的角度上來看，其功能的實現大部分都表現在MIS上。

1.畫面無法顯示

測量終端能夠將所需監測電能計量數據全部顯示出來，并且各個設備都能夠顯示出電能計量終端報警的狀態，電池電源的狀態，電能表通信的狀態等等。然而，一旦發生故障，其信號狀態就會出現異常，導致其畫面顯示也異常，進而系統就會通過改變顏色或者是閃爍來予以提示。然而，可以通過將實時系統與MIS顯示屏幕增加的方式，讓實時監控屏幕變得更加簡單，其主要的目的就是對操作人員進行系統性的監測，如果出現故障，就能夠及時地通知維修工作人員，MIS顯示器屏幕的改善使得維修工作人員以及無權進入到實時系統中的工作人員更便于對設備狀態進行監控，進而不斷完善畫面的功能。

2.事件記錄

將各信號定義成按照時間順序記錄的量，這樣就能夠獲取到相對精準的系統狀態變化時間。監控畫面所顯示的告警區域，其各個告警信息都對應一次系統狀態的改變，包括站的名字、信號的名稱、狀態發生的準確時間。為了讓維護人員分析的更方便，對發生狀態改變站的名稱進行點擊還可以顯示出其信號狀態變化的具體信息內容。而記錄的內容則會被完整保存，進而為后期的故障分析提供相對準確的理論依據。

3.自動告警

若僅存在監視畫面，就需要運行工作人員的實時監控來及時發現存在的故障，但是很容易出現未及時發現故障的情況甚至還會出現沒有發現已經出現的故障。自動報警機制是一個很好的解決問題的辦法，一旦檢測到故障就會立馬進行警報，警報的方式是多樣的：語音提醒、向維修人員手機發送短信或向其計算機發送信息。

二、可行性分析

1.監視對象

在電能計量系統結構（參見圖1）上可以看出，在這個系統中最重要的部分就是電能計量終端，一方面，電能計量系統同電能表實現通信，積極采集電能數據，同時對其進行處理與保存；另一方面，電能計量系統與主站實現通信，傳輸數據信息，其實際運行的狀態會直接對系統的可靠性和精確性產生影響。而根據實際的運行狀況以及電能計量終端故障的檢修與維護經驗進行分析與研究，可以發現，導致電能計量終端故障率較高的原因主要有以下幾點：（1）電源，在電能計量終端與電能表通信的過程中也同樣會采集數據信息，同時，根據設置來形成積分周期的數據信息，而主站則以溝通的形式來獲取積分周期的數據與其他方面的信息。要是在此期間電源出現故障，電能計量終端在斷電的情況下是不能工作的。（2）電池，電能計量終端內部的電池，其主要作用就是在工作電源發生故障時，能夠及時保存SRAM中的相關數據與參數。若電池也發生故障，那么，電能計量終端所測得的數據信息就會被刪除，要重新進行配置以后才能夠正常工作。但是，最嚴重的就是存儲數據信息一并刪除，這樣一來，導致該部分數據的主站無法及時接收數據，使得數據丟失，而在實際的操作過程中電池是出現故障概率最大的。

2.信號的獲得和傳輸

（1）電池告警。電能計量終端會定時對電池工作狀態進行檢測，如果電池電壓檢測的結果低于3V，就需要及時報警。而在此背景下，應及時將電池更換，進而防止工作電源與電池發生故障所造成的參數丟失，同時也避免了因為數據刪除所造成的嚴重后果。（2）同電能表通信的告警。一般情況下，電能計量終端與電能表的通信頻率就是每分鐘一次，而在此時會將數據凍結并收集。如果雙方無法保證正常的交流通信，那么，電能計量終端就會立即進行報警。因為，在雙方溝通的過程中，不僅需要完成電能數據傳輸，同時，電能表的運行狀態信息也同樣需要進行傳輸。

經過上文的分析我們可以看到，要是電能計量終端在正常工作狀態下會實時的監控所有測量終端的關鍵部位，以保證它的正常運行，一旦檢測到有故障就會立即報警。我們可以對這一功能充分的利用，對報警信號進行周密的檢測，從而實現電能計量終端正常工作的目的。

電能計量是一個具有輸出信號功能的終端，它的輸出類型是空節點類型，我們就可以把信號源定義為一種警告信號。同時還要對輸出信號與實際需要的數量的有限性進行考慮，可以選擇出三個輸出信號，與其相對應的就是電池報警、與電能表通信報警以及其他報警。

如果電能計量終端斷電不能運行的時候，無需依靠電能計量監測終端就能夠實現報警輸出?？梢酝ㄟ^將信號繼電器納入到電源電路當中的方法，使電源電壓有效地轉變成信號節點，進而更便于對節點的觀看，了解電源實際運行的狀況。

采取上述方式方法能夠有效地滿足信號監測的相關需要，但是要想進行實時的監控，對這些信號實時傳輸的途徑還需要尋找。在廠站一般有一個遠程終端單元（RTU）或遙測數據遠程傳輸以及本地計算機網絡監控系統同SCA/DA電磁系統實時通信。上述監測信號就能夠作為遙信量遠動通信的實時傳輸。

三、工程實施和應用情況

項目計劃的實施主要包括以下幾個部分

1.適當修改電能計量終端軟件配置。應豐富電能計量終端輸出接口定義的內容，實現三個輸出觸點同電能表通訊報警、電池報警與綜合報警的相互對應。在出現故障的情況下，對應的接觸點的狀態會出現異常。在監測子電源狀態的時候，可以把信號繼電器并入到電源線路當中，這樣就能夠獲取電源信號的最佳狀態。

2.增加遠動終端遙輸入模塊數量，并合理修改軟件配置。應合理增加遠程設備監控系統控制單元以及輸入模塊信號，并對相應的配置進行修改，主站將會收到收集到的4個信號量。

3SCA DA / EMS系統主站的監控和提高Web應用程序的服務器監控信號，主要有兩個部分：

（1）增加在控制中心的顯示屏的監控圖像，確保全部電能計量終端對測量狀態進行實時顯示，并以事件記錄列表的形式來詳細觀察狀態變化的具體時間，該屏幕顯示的信息只有值班人員和電能計量終端維護人員可以看到；

（2）把WEB發布服務器增加到辦公自動化領域中，運用SCADA / EMS系統內部的實時數據庫系統來讀取相關的狀態信息，而在此過程中，其所形成的監控畫面就會面向對電能計量終端予以密切關注的工作人員。

四、結束語

在國內，這種方案已經被很多的電網公司所使用，也取得了明顯的效果，同時我們也要加強對該系統的研究，對出現的問題加以完善，使該系統能夠更好的服務于人民。

參考文獻

[1] 鄒盟軍，翟志強，曹健雄，黃偉強. 電能量計量計費系統的工程實現[J]. 電力系統自動化. 2003（01）

[2] 董昕，王林，楊繼勛. 電能量采集及計費自動化系統設計[J]. 電力系統自動化. 2000（07）

[3] 孟碧波，曾偉民. 建設適應電力市場的電能計費結算系統[J]. 電力系統自動化. 1999（02）

[4] 趙偉，張小牛，孟浩文. 網絡化──測量技術與儀器發展的新趨勢[J]. 電測與儀表. 2000（07）

[5] 李建民，丁瑜，鄧燕萍. 遠傳通信在電能計量中的應用[J]. 中國計量. 2000（04）