安康水力發電廠電能計量系統改造

摘 要：隨著陜西省電力公司調度專網雙平面接入工作，安康水力發電廠在電量計量計費系統改造上也需將電能量接入雙平面。文章以EDAD2001-C電能數據綜合采集裝置改造為基礎，詳細闡述了電量自動計費系統的主要功能和特點，以及多通信規約電量自動計費系統的軟件、硬件改造方案；說明了電量自動計費系統在現代化電網的重要性和可應用領域。

關鍵詞：調度數據專網雙平面；電量計費系統；多通信規約；二次安全防護

1 概述

陜西安康水電站位于陜南漢江上游，安裝4臺容量為200MW的混流式水輪發電機組，1990年至1992年先后投入運行，是目前陜西電網骨干調頻、調峰電廠，也是陜西電網和漢江上游梯級開發中最大的水電廠。在陜西安康水電站新建一套電能量計量系統，其目的是實現水電站關口計量點和廠用電計量點的電能量數據自動采集、存儲等功能，滿足陜西安康水電站對電量數據的查詢、統計、考核、出具電量報表等需要，適應國家電力體制改革和發展的要求，是電力市場技術支持系統的主要基礎。

建成的陜西安康水電站電能量計量系統能夠安全、可靠、準實時地采集水電站所有計量點的電量，為公司提供生產運行數據，為公司領導、各決策部門提供決策依據。主要包括：

（1）適應計量點規模的擴大，保證系統正常運行。

（2）提高系統的可靠性和響應能力。

（3）適應模擬通道、數字通道和數據網的投入應用，提高數據的實時性。

2 電能計量系統的結構原理、實現途徑

本次對電量計量后臺管理系統進行技術改造，新上一套技術先進、功能齊全的電量計量后臺管理系統。其目的是實現安康水電廠關口計量點、機組及廠用電計量點的電能量數據自動采集、存儲等功能，滿足安康電廠對電量數據的查詢、統計、考核、出具電量報表等需要。建成后的安康電廠電能量計量系統能夠安全、可靠、準實時地采集電廠所有計量點的電量。

電能量計量系統，將采用分布式體系結構和面向對象設計的數據模型，支持開放的通信協議，采用網絡、電話撥號并存的方式進行數據采集，實現數據采集的高度可靠性、實時性、穩定性、開放性；系統具備豐富的數據合理性校驗、數據處理、統計計算、電量管理、報表、數據發布等應用功能，在數據存儲、處理、管理、應用、發布方面更方便、快捷。安康電廠現有關口及廠用計量點共34個，全部接入北京煜邦電力技術有限公司的電量采集器（共1臺），采集器安裝于保護室內的計量屏內。建成后的電能量計量系統應能夠采集現有的所有計量點數據；能夠采集電能量的正反相有功、正反相無功等數據，并能夠進行電量數據的查詢和統計。主站與采集器的通訊方式采用網絡直連的方式，電量數據需要上傳至廠內MIS網，并滿足國網公司對于二次安全防護的要求。電量計量后臺管理系統服務器需要單獨組屏，屏內安裝一臺逆變電源。

3 后臺管理系統技術結構

3.1 軟件邏輯結構

系統采用多層B/S技術，實現用戶界面、應用邏輯與數據庫的分離，便于系統的維護和使用。所有各層都通過系統支撐平臺進行數據交換，避免文件的共享，杜絕病毒的入侵。軟件按層次結構來組織，包括系統軟件層、支持軟件層和應用軟件層。

3.2 數據庫子系統

本系統采用的是Oracle 10g 數據庫，該數據庫具有高度的開放性和對海量數據支持能力，并提供多種接口，用于在不同編程環境的下調用。采集來的原始電量數據采用分區按天分表存儲的方式，能很好解決系統訪問性能問題，通過數據應用平臺的底層處理，系統應用不必設定查詢條件即可透明訪問電能數據，即對應用來講數據仍然存儲在一個庫表中。

動態創建年中月、月中日、日中時的臨時中間表，年中月的臨時中間表主要是方便對年、季的電量數據進行快速查詢計算，月中日的臨時中間表主要是方便對月、周的電量數據進行快速查詢計算，日中時的臨時中間表主要是方便對日、時的電量數據進行快速查詢計算，系統定時更新臨時中間表保持數據的一致性。

通過系統參數的配置可以對系統的性能和數據庫進行全面優化，高效的批量入庫、批量刪除、批量計算、批量查詢技術來保證系統高性能的要求。

3.3 通訊采集子系統

系統能對電能量采集終端或電能表的所有數據進行自動采集，所有的電能量數據均帶時標存儲。如遇通信中斷，在通信恢復后，系統能自動獲取通信中斷期間原應采集的所有數據，保證數據的完整性和連續性。系統能通過通信協議獲取電能量采集終端和電能表的當前時鐘并進行對時（有對時原則：超過一個積分周期或跨積分周期不能對時），時鐘對時誤差≤±1秒，時鐘誤差超差時告警并周期檢查數據情況，根據數據缺失或數據無效來自動進行數據補采。

3.4 應用管理子系統

應用管理子系統由以下幾個子模塊組成。

（1）系統維護：包括日志查詢、用戶授權、權限配置、系統常數配置、修改密碼、重新登錄操作。（2）基本信息：包括安裝單導入、計量點定義、元件定義、元件分類、班值定義、日志類型定義、日志查詢定義操作。（3）數據查詢：包括統計電量、取數時間、采集狀態、班值廠用電率、班值電量查詢操作。（4）數據維護：包括表碼維護、元件損耗、電量重新計算操作。（5）報表管理：包括自定義報表設置、自定義報表瀏覽操作。（6）系統圖形：包括電網系統圖設置、電網系統圖查詢、圖形曲線設置、圖形曲線查詢操作。

3.5 數據庫鏡像同步子系統

根據國網公司對于二次安全防護的要求，在電能量計量系統與MIS網之間需要加裝隔離設備。由于隔離器的隔離作用，導致傳統的接口方式（網絡直連等）無法使用，必須以文本的方式將數據由二區傳輸至三區。

本系統采用了最新的數據庫同步技術，完成對隔離器的穿透，達到及時、準確的進行二三區數據同步，滿足與電廠MIS網接口的要求，方便廠領導和其他相關部門的工作人員通過MIS網查看電量數據。

3.6 MIS網接口子系統

根據MIS系統的需要，本系統可以以中間表的形式，靈活的提供MIS系統對電量表底值、小時統計電量、日統計電量的訪問需求。并能滿足MIS系統對電量數據的實時性、準確性、全面性的要求。

4 實現途徑

4.1 電能量采集器設備換代更新

本次電能數據綜合采集裝置采用北京煜邦公司EDAD 2001-C（ARM）最新版，較上一代相比使用專用ARM926e低功耗CPU。兼容性更好、可靠性更高、功能齊全、容量大，能夠采集、處理、存貯、遠傳電能表輸出的電能相關信息，同時還能記錄和電能量相關的各種事件。

EDAD2001-C電能數據綜合采集裝置通過串行接口板，采集帶有串行接口RS485的電能表數據，按積分周期凍結并采集電能表的各項數據。通過開關量輸入板完成采集脈沖表和事件輸入，在輸入板中設有電平轉換和保護裝置，用來對不同種類的脈沖信號進行電平變換和輸入保護，采集器累加脈沖并按積分周期存儲。通過調制解調器、專線、網絡、GPRS、GSM、直連等接口，可實現與9個主站的通訊。

原始數據保存在FLASH存儲器中，系統采用了存儲器備份和數據校驗恢復技術。

采集器原理框圖如圖2所示。

EDAD2001-C電能數據綜合采集器有良好的人機界面，操作簡單，功能強大。能同時接入多種通訊規約的電能表，如我廠原使用的MAXsys2510表、EDMI表、湖南威勝公司的電能表、機組使用的恒通電能表以及其它采用DL/T645規約的電能表。

4.2 電量計量管理系統數據采集量接入

目前我廠使用發電機機端電能表為恒通DSSD25型，計量精度為0.5級。送檢超差需更換。線路關口表部分采用西門子關口表Maxsys2510，與采集器需進行規約轉換，規約轉換器經常故障。所以本次電量計量管理系統改造電能表全部更換為威勝DTZ341高精度電能表，采集接口為RS485端口，淘汰原RS/232轉RS485轉換器，直接接入電能量采集裝置。接口連接電纜全部采用屏蔽485電纜。

4.2.1 機組部分

更換機組電能表，在各臺機組機旁通過電能表的485通訊接口接入屏蔽485電纜將采集量接入電量計量管理系統。

4.2.2 線路部分

更換330kV、110kV各線路電能主、副表，通過電能表的485通訊接口接入屏蔽485電纜將采集量接入電量計量管理系統。

4.2.3 330kV、110kV聯絡變及廠高變部分

通過330kV、110kV聯絡變測量盤高、中、低壓側電能表的485通訊接口接入屏蔽485電纜將采集量接入電量計量管理系統廠高變測量盤通過21B-25B及保壩線電能表的485通訊接口接入屏蔽485電纜將采集量接入電量計量管理系統。

4.2.4 其他計量點

分別利用現有330kV電抗器、宇南線、小南線電度表，通過485通訊接口接入屏蔽485電纜將采集量接入電量計量管理系統。同時將備用線電度表的采集量接入電量計量管理系統。

4.3 調度自動化一二平面電能量數據接入及其他系統電能量數據調用

電能量采集數據通過兩個TCP/IP網絡接口與調度數據專網一平面、二平面主站以陜西102規約接入。本地水庫調度自動化系統調用系統電量采集數據通過RS232接口按北京102規約獲取，本地MIS調用數據也通過TCP/IP網絡接口以陜西102規約接入本地電能量采集管理系統主機。

系統網絡拓撲圖如圖3所示。

電量自動計費系統主服務器對現場運行的電能表的計量值自動進行記錄，其積分周期（記錄間隔）設置為5min 。實現對電能計量數據的準實時記錄和保存，并以此為基礎實現對電量、電費、負荷等的自動統計分析，不但能取代傳統的人工抄表計量電量結算電費方式，而且為多種電費計算方式和不同的電量考核提供了可能。

4.4 二次安全防護及MIS系統

二次安全防護選用南瑞集團公司生產的SysKeeper2000網絡安全隔離裝置（正向型），用于安全區II到安全區III的單向數據傳遞。硬件采用RISC體系結構高性能嵌入式計算機芯片，雙機之間通過高速物理傳輸芯片進行物理連接，底板上各有兩個10M/100M以太網接口用來連接要隔離的兩個網絡。內網串口可以用來連接配置終端，方便管理人員對網絡安全隔離設備的控制，硬件看門狗時刻監視系統狀態，保證隔離裝置的穩定、可靠運行。

電能量計量管理系統主服務器和電能量計量管理系統鏡像服務器通過網絡安全隔離裝置來連接，服務器也采用雙網卡配置。主服務器通過網絡安全隔離裝置向鏡像服務器以文本方式單向發送電能采集器采集的數據，主服務器與鏡像服務器程序數據庫均配置相同，數據也同步。

MIS系統從電量后臺管理系統鏡像服務器網口2至計算機監控上位機室的交換機敷設一根超五類網線，接入信息內網供數據查詢。電量后臺管理系統鏡像服務器可設置用戶查詢權限。在應用WEB的主菜單選擇【報表管理】->【自定義報表設置】，系統就可以打開自定義報表設置模塊界面查詢電量報表。也可以通過在應用WEB的主菜單選擇【數據查詢】->【原始電量】，即可以查詢到準確時刻（取樣間隔為5分鐘）的電表底數。極大地減輕了運行人員電能量計量數據的抄錄計算工作量。

5 系統投運情況

2012年8月30日本系統投入試運行，經過不斷的整改與完善，大大提高了我廠電能計量管理系統的可靠及穩定運行，同時滿足調度自動化通信數據上傳的可靠與安全性，對以后我廠調度自動化系統雙平面設備運行有著重大作用及意義重大。在科技高速發展的今天，電力調度自動化系統在發電廠中發揮的作用日益重要，已覆蓋發電廠生產運行各個方面，機組運行中各種信息所相關的各項考核甚至于以后的競價上網發電等都與發電廠的經濟效益產生直接關聯。本次電能計量管理系統改造，使電廠端至調度中心之間的數據傳輸更加安全、高效，為建設智能電網提供了強大的技術支撐。

作者簡介：韓濤（1974-），男，漢族，陜西安康人，助理工程師，大學本科，長期從事水電廠電氣檢修維護工作。