基于智能電網環境的電量采集系統研究

蘇曉夢 郭潔

摘 要：伴隨社會經濟發展，智能電網也得到了發展。智能電網包含了發電、輸電、變電、配電以及用電等諸多環節，電量采集是重要環節之一，因此需要予以重視。本文從智能電網環境下的電量采集系統主站、遠方終端兩方面進行分析，期望對智能電網發展提供參考。

關鍵詞：智能電網；電量采集系統；主站；遠方終端

在電力系統中，智能電網的應用具有明顯的優勢，其不僅堅強，可以自愈，而且具有一定的兼容性和集成性，另外其具有經濟和優化的特點。在電量采集中，集成和優化是應用智能電網優勢的關鍵，在電量采集系統建設過程中，智能電網環境非常重要，基于智能電網環境才能保證電量采集系統的有效、有序建設。

一、電量采集系統的主站建設

由于電量采集系統的主站存在唯一性，所以不僅要保證其可用性，還要保證其安全性，另外還要保證其高效性。以業務為依據對主站進行劃分，主要包括八個部分：一是智能校核子系統；二是Web應用子系統；三是系統數據庫子系統；四是電量計算引擎；五是采集子系統；六是主站監控子系統；七是接口子系統；八是跨區數據同步。本文從智能校核子系統、Web應用子系統、系統數據庫子系統、電量計算引擎、采集子系統五部分內容進行分析。

（一）智能校核子系統

電力系統具有點多、面廣的特點，因此在電量采集期間，故障事件在所難免，為使數據入庫不受到影響，電量采集系統需要具備智能校核和修補數據的功能，主要包括兩個方面，一方面是電量替代，線路對端電量為可替代電量；輔助電量為可替代電量；EMS功率積分電量為可替代電量。另一方面為電量修補，通常包括兩部分，一是智能自動置數；二是旁路代電量修補。為使計算關口的準確性得到保障，電量采集系統中設置了多個智能校核算法，由于數據具有一定的可得性，因此通常分為以下校核類別：一是母線平衡校核；二是主輔平衡校核；三是線路對側平衡校核；四是積分電量校核。

（二）Web應用子系統

Web應用子系統的實施需要注意以下問題：第一，需要采用界面表示層、數據持久層、業務邏輯層相結合的多層次結構。第二，在與后臺采集及計算等子系統整合上應為緊耦合，而與軟件合并上則應為松耦合。第三，在Web頁面上可以達到召測遠方終端數據的功能，重新定義公式，并實現即時計算。第四，該系統可以在兩個區內同時部署，使各類用戶需求得到滿足。

（三）系統數據庫子系統

在電量采集系統中，數據庫屬于核心內容，為使其與大數據之間有良好的適應性，所以選用高可用模式作為硬件配置方式，即雙小機與雙存儲相結合，每份數據均可以得到4次的獨立保存。同時，本電量采集系統的應用包含兩個區，所以在兩個區中數據庫的部署應相同，即兩區之間需要通過物理隔離裝置實現數據的雙向同步，因此數據庫才能與安全可靠的構建目標相符合。

（四）電量計算引擎

電量計算指的是進一步加工所采集到的數據，為與智能電網需求相適應，電量計算應對用戶自定義公式設置予以支持，對于此，這一模塊的應具備解析公式的能力，并能夠處理公式的生命周期。一方面，解析公式：如某電廠系統利用雙回路進行連接，電量計算公式可以表示為G=max{[（X+Y）-（W+Z）]，0}，其中G為上網電量；X為該電廠Ⅰ線正向有功電量；Y為該電廠Ⅱ線正向有功電量；W為為該電廠Ⅰ線反向有功電量；Z為該電廠Ⅱ線反向有功電量。分解類似公式，形成計算引擎的操作程序，這一過程即為公式解析。電量計算模塊設計需要符合以下要求：第一，以動態語言作為計算引擎架構，以支持執行復雜公式。第二，為避免動態語言應用過程中出現打開網絡或意外文件操作等行為，同時防止受到惡意代碼的影響，計算引擎應嚴格驗證表達式，保證其合法性，同時使公式運行于沙箱條件下。第三，應對電量計算復雜性進行考慮，計算引擎應對多種函數形式予以支持。另一方面，處理公式生命周期：伴隨電力市場的不斷成熟和完善，加上光伏接入的分布式電源，電量計算公式更加復雜，且可以將時間性表現出來，即時間段不同所采用公式也存在差異。

（五）采集子系統

采集子系統涉及到自動采集電量數據以及自動儲存電量數據。采集子系統具有以下特點：第一，分布較為廣泛且省地互備中應用集群采集技術，在發生故障時，可以實現省調前置和地調前置之間的相互接替，并可以自動均衡各前置的負載，使信道壓力得到明顯減輕。第二，在采集子系統應用中需要考慮諸多因素，不僅要將信道互斥考慮在內，還需要將優先級因素考慮在內，另外還需要考慮到時間點等因素，以動態管理并發線程。同時，批量提交被采集數據，使數據庫壓力得到緩解。第三，可以靈活設置任務規則，主要涉及到采集對象、采集周期以及采集數據項目等，可以實現自動補充采集功能。第四，以通信過程為基礎進行監控，可以對通信鏈故障進行快速判斷。

二、遠方終端

遠方終端主要包含電表、終端服務器兩方面。一方面，電表。電源以雙輸入冗余形式為主，分別為直流電和交流電，兩者之間相互獨立，可以以實際情況為依據配置串口。同時為嵌入式操作系統，多線程設計應用程序，具備帶時標存儲作用。另一方面，可以在主站與電表間轉換通信規約，逐漸并入電表中。

三、結語

智能電網環境下的電量采集系統不僅可以保證準確性和實時性，還可以保證可靠性和安全性，將智能電網的集成和優化等特點體現出來，為深入挖掘電力大數據提供支持，值得推廣。

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