電能量采集與監控系統的設計與應用

電能量采集與監控系統的設計與應用

李翀1，高玲玲1，張洋瑞1，陶鵬1，唐如意2，劉榮敏3

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊050021；2.國網河北省電力公司，石家莊050021；3.國網河北省電力公司衡水供電分公司，河北衡水053000)

摘要：針對電力系統在購電、供電和售電方面數據交互困難、計量管理不統一、條塊分割等問題，提出一種“購、供、售”一體化電能量采集與監控系統，分析該系統的組成、關鍵技術和功能，并說明系統應用情況及應用效果。

關鍵詞：電能量；采集；監控

收稿日期：2014-10-25

作者簡介：李翀(1983-)，男，工程師，主要從事計量采集運維工作。

中圖分類號：TM933.4

文獻標志碼：B

文章編號：1001-9898(2015)01-0009-03

Abstract：According to the power system, power supply and power purchase electricity sale system of electric energy acquisition and monitoring system for data exchange difficulty, metering management is not uniform, compartmentalization and control problems, this paper puts forward a "purchase, supply, sale " integration of electric energy acquisition and monitoring system, analyzes the system composition, functions and key technologies, and explains the effect of application and application system in this paper.

Design and Application of Electric Energy Acquisition and Monitoring System

Li Chong1,Gao Lingling1,Zhang Yangrui1,Tao Peng1,Tang Ruyi2,Liu Rongmin3

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China；2. State Grid Hebei Electric Power Company，Shijiazhuang 050021，China;3.State Grid Hengshui Electric Power Supply Company，Hengshui 053000，China)

Key words：electric enery; acquisition; monitoring

1原系統存在的問題

電量數據是公司生產經營的核心數據之一，數據中包含著負荷發展趨勢、客戶用電特征、隱形竊電痕跡等大量有價值的信息。由于客戶眾多、分布廣泛、情況復雜，受客觀環境和技術手段限制，購電、供電和售電系統中電能量采集與監控系統是相互獨立的，從而造成數據交互困難、計量管理不統一、條塊分割和制約等問題[1]。

電力系統具有廣域分布、參數海量、模型復雜的特點，在電能量采集系統中需要對各種設備的運行工況，電廠、變電站關口計量和電力用戶的用電狀況進行監控。目前國內普遍以網頁表格查詢的方式展示，這種網頁表格查詢方式死板，不能動態、實時的監控全網電量數據，有必要引入一種新的展示技術達到全面、直觀、動態、實時監控。基于上述電能量采集系統運行與監控的突出問題，提出構建“購、供、售”一體化電能量采集與監控系統。

2新系統的組成

“購、供、售”一體化電能量采集與監控系統由主站系統、采集監控平臺、現場電量采集系統和通信通道組成“購、供、售”一體化系統，其總體結構如圖1所示。

圖1　電能量采集與監控系統總體結構

2.1　主站系統

主站系統模塊由數據庫服務器、應用WEB服務器、采集服務器、調度定時服務器、通信服務器、接口服務器、綜合服務器、數據同步服務器、第一至第二終端服務器、網絡均衡器、交易運營系統和營銷業務應用系統組成[2-3]。

采集主網經過防火墻與營銷業務應用系統實現網絡連接，采集系統與營銷業務應用系統檔案實時同步，實現檔案信息的一體化維護。用電信息采集系統的檔案信息來源于營銷業務應用系統，營銷業務應用系統通過用電信息采集終端調試流程，將檔案信息送到中間庫，并發出WebService通知，采集系統通過接口程序將營銷業務應用系統中間庫的數據同步到采集系統數據庫中。

2.2　采集監控平臺

系統利用圖形與數據庫的動態關聯，建立一體化圖形監控體系。根據省、市、縣三級供電單位對關口和電力用戶不同的采集應用分管范圍和監控需要，建立了省、市兩級圖形化采集應用監控體系，實現實時監控全網電量數據的功能。并通過對圖形文件的用戶權限設置，支持省公司對地市公司圖形監控內容的穿透管理。

2.3　現場電量采集系統

現場電量采集系統由電能采集裝置和電能計量裝置組成。其中電能采集裝置包括廠站采集終端、專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端和第一、第二集中器；電能計量裝置包括各類關口和各種電力用戶的電能表，各電能表通過載波或RS485與相應的電能采集裝置相連接，電能采集裝置通過相應的通信通道與采集子網或生產區采集系統子網相連接[4]。

2.4　通信通道

通信通道與全部電廠、變電站電量采集終端、專用和公用變壓器采集終端、低壓臺區集中器進行遠程通信，實現全部統調電廠、地方及其自備電廠、500 kV變電站、220 kV變電站、110 kV變電站、用戶變電站、專用和公用變壓器采集終端、低壓臺區集中器電能量信息的全覆蓋采集。

3新系統關鍵技術和功能

3.1　電網調度圖形監控技術

在“購、供、售”一體化電能量采集與監控系統中，設計了兼容電網調度圖形監控技術和10 kV線路電力用戶圖形自動生成技術的圖形化采集監控模式。基于SVG圖形監控系統，可針對動態數據、狀態量數據進行監控，可實現畫面自動關聯，為電力系統線路監控網絡圖形化應用提供了新的思路和技術手段。

自動關聯圖形是指動態圖形的自動生成和線路的自動生成，主要指10 kV線路的自動生成功能，關聯一次數據就可以自動生成線路下面所有用戶的動態數據信息和狀態量數據信息。自動關聯生成10 kV主線路或分支線路的動態數據和狀態量，通過程序交互顯示圖形。其工作流程見圖2。

圖2　工作流程

整合從變電站和開閉所采集的10 kV關口電量數據和用電信息采集系統采集的10 kV高壓專用變壓器用戶、公用變壓器臺電量數據，以變電站為單位，建立每條10 kV公用線路的圖形索引，從而以10 kV線路為紐帶，通過獲取數據庫中10 kV線路關系信息，自動生成10 kV線路圖形，將線路供電量和各類電力用戶的供用電信息進行一體化展示。采集監控平臺采用SVG圖形監控技術，將發電側、供電側、配電側、售電側的數據進行一體化展示，利用電網廠站一次接線圖和自動生成的10 kV公用線路圖，動態實時地展現出各種類型數據的變化，實現全面、直觀、動態、實時監控全網電量數據的功能。

3.2　分布式緩存采集任務調度技術

在“購、供、售”一體化電能量采集與監控系統中，對于大數據的采集任務調度需要高效率的采集任務調度方法，解決負載不均衡、部分任務丟失難回收、缺少監控等問題。系統采用基于分布式緩存采集任務調度方法，由分布式緩存、任務管理器、前置采集集群及消息總線組成的采集任務調度系統完成。

其中分布式緩存負責儲存任務線程，實現前置采集集群結點以客戶端形式訪問，提供采集結點退出、加入監控服務。任務管理器主要實現任務創建、任務分配以及任務的清除和再分配等功能。

任務管理器根據任務模板創建采集任務，并將采集任務存放在分布式緩存的任務數據區里，任務管理器根據前置采集集群中的各個采集結點的負載情況均衡地分配任務，采集結點通過消息總線獲取任務，啟動相應的任務執行流程，執行完后將任務的執行狀態更新回分布式緩存。其工作流程見圖3。

圖3　集任務調度流程

4新系統應用情況及效果

4.1　關口和電力用戶電量數據的全覆蓋采集

實現了29個統調電廠、121個地方及自備電廠、21個500 kV變電站、154個220 kV變電站、588個110 kV變電站1.98萬個關口電量信息的實時自動采集。實現了直供直管區域13.59萬戶專用變壓器、27.09萬臺公用配電變壓器、750萬低壓用戶電量信息的實時自動采集。其中，關口日均采集成功率100%；專用變壓器日均采集成功率99.28%；公用變壓器臺區日均采集成功率98.47%；低壓用戶日均采集成功率97.89%。

4.2　網損的實時監控

通過用電信息采集系統實現110 kV及以上地市電壓等級網損、調度口徑主網網損、500 kV電壓等級網損的實時統計，實現線損管理從月統計到實時統計的監測。

4.3　10 kV配電網線路線損統計監控

通過SVG技術實現了10 kV配電網線損數據的實時采集與定量統計，使配電網線損管理轉向科學、規范的良性循環，實現了以10 kV配電網線路線損為核心，電量采集運行與監控、線損管理、用電檢查、計量管理各專業的協調配合和營銷業務的閉環管控。截止到2014年11月底，累計發現并處理竊電和違規用電362戶，追回電費1 009.03萬元。

4.4　計量在線監測

通過用電信息采集系統，構建計量裝置狀態檢修體系，深化應用計量裝置在線監測和異常告警功能，對于計量裝置失壓、斷相等異常情況觸發告警，監測和發現計量異常及故障，為縮短計量故障處理時間和減少經濟損失提供支持。

5結束語

以上針對原有電能量采集系統在購電、供電和售電方面相互獨立，數據交互能力差，采集數據應用率低、采集監控實時性差等突出問題，構建“購、供、售”一體化電能量采集與監控系統，形成完善的、一體化的關口電量與用電信息采集與應用體系。為充分發揮采集系統的支撐作用，用電信息采集系統主要從遠程自動抄表、費控功能、線損監測、反竊電監測、雙向互動服務、網間貿易結算、需求側管理、故障搶修業務、電能量監測、可靠性統計等方面進行深入應用，深入挖掘采集數據應用價值，促進采集系統應用范圍和效益的最大化。

參考文獻：

[1]侯應龍.電能量實時采集和監控管理系統的應用[J].電力信息化，2008，6(4)：53-56.

[2]王志梁，徐學棟.購、供、售信息采集系統整合設計及應用[J].山東電力技術，2007(4)：74-76.

[3]張峰.電能量采集與運行管理系統設計及在常熟供電公司的應用[D].安徽：合肥工業大學，2008.

[4]黃曉明.黑龍江省電能采集系統設計與實現[J].科技信息，2008(15)：301，286.

本文責任編輯：王麗斌