淺談現(xiàn)代電力市場下的電能計量管理系統(tǒng)

葉小川 閆毅

摘 要：本文介紹了現(xiàn)代電力市場下電力系統(tǒng)計量管理的計量范圍、精準度、實時性、安全可靠性、開放靈活性等多方面的基本要求；闡述了為滿足現(xiàn)代電力市場下電力要求，電能量計量系統(tǒng)通過集通信網(wǎng)絡、電廠電站采集系統(tǒng)、控制中心三大部分于一體，借助于自動化管理系統(tǒng)與計算軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電、輸電、配電網(wǎng)及用戶的電能計量的自動采集、存儲、分析與處理功能的自動化管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)；分析了組成電能量計量管理系統(tǒng)各部分的功能、作用和特點。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 電能計量 網(wǎng)絡 數(shù)據(jù) 自動采集

中圖分類號：TM74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（b）-0065-02

在現(xiàn)階段我國電力正走向市場，在推行商業(yè)化管理和營運時，為電能量計費的結(jié)算自動化，通過企業(yè)財務與銀行網(wǎng)絡，以加快電費回收和資金周轉(zhuǎn)。需將電能的計量和結(jié)算融為一體，構(gòu)成電能量的自動采集、自動分析和自動計費功能的自動化管理系統(tǒng)。

1 電力市場下電能量計量管理系統(tǒng)的基本要求

在電力市場經(jīng)濟環(huán)境條件下，對電能計量管理系統(tǒng)的計量范圍、精準度、實時性、安全可靠性、開放靈活性等多方面提出了更高的技術(shù)要求。

計量范圍與精準度要求：電力市場交易品種的多樣性導致了計量對象的多樣性，在不同交易時段也有不同的市場價格。系統(tǒng)具有對不同費率的電能量分類采集、分類存儲與計算的功能，適應在電力市場的結(jié)算規(guī)則。電力計量管理系統(tǒng)對計量精度的選擇是以供電容量及被計量對象的重要程度為基礎，0.5級精度可滿足一般用戶要求，而對大容量的高壓計費的重要用戶及各級電網(wǎng)電能營銷企業(yè)必須選用0.2級以上的計量裝置才能滿足要求。

實時性與可靠性要求：計量系統(tǒng)應當以標準時鐘GPS為基準，并實現(xiàn)風格的自動對時功能，保證電能采集裝置的時鐘同步、準確、一致；確保電能量數(shù)據(jù)的調(diào)試可靠性、準確性和安全性。任何情況下原始計量數(shù)據(jù)不得丟失和修改。同時，系統(tǒng)具有完善的數(shù)據(jù)效驗功能，能根據(jù)歷史電量、積分電量等其他數(shù)據(jù)自動分析各計量點數(shù)據(jù)的有效性，進行電能量計數(shù)與時段數(shù)據(jù)偏差效驗、功率因數(shù)偏離效驗等。數(shù)據(jù)的可靠性，系統(tǒng)應有較強的抗干擾能力，數(shù)據(jù)采集裝置能在強電磁聲中正常工作；數(shù)據(jù)的完整性，保證在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障后，都不允許丟失數(shù)據(jù)，特別是在進行分時段、分費率電能統(tǒng)計和結(jié)算時，數(shù)據(jù)完整性成為完成該項工作的重要基礎；數(shù)據(jù)的唯一性，計量數(shù)據(jù)的唯一性是保證市場公正的基礎。

開放性要求：要有開放性，采用基于國際標準的自動控制系統(tǒng)平臺和商用數(shù)據(jù)庫平臺，應當支持與交易信息系統(tǒng)、結(jié)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)庫存訪問。充分的開放性與靈活性，能適應不同的通信行規(guī)和不同的傳輸方式。

2 電力市場下電能量計量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

電能量計量系統(tǒng)是集通信網(wǎng)絡、電廠電站采集系統(tǒng)、控制中心三大部分于一體的，全面實現(xiàn)發(fā)電、輸電、配電網(wǎng)及用戶的電能計量的自動采集、存儲、分析與處理功能的自動化管理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集通信裝置，它的任務是對智能電表記錄的電量進行巡回采集并存儲，由公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、電力專線等方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行闹髡鞠到y(tǒng)，以方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)采集通信裝置采用功能模塊插件式結(jié)構(gòu)，主要由主控模塊、接口模塊、采集模塊、遠程通信模塊等組成，各種模塊之間要通過主控模塊進行連接與管理。

智能電表，它的任務是對各個計量點進行電能量的測量，并選擇可靠的通信方式把電能表的數(shù)據(jù)上傳至電能量采集裝置。智能電能表以微處理器為核心，采用數(shù)字采集和通信技術(shù)，并具有強大的存儲功能和傳輸能力；除記錄電量外，還具有記錄電能表工作狀況的安全記錄，將記錄數(shù)據(jù)采用ROM存儲器存儲，掉電后也不會丟失數(shù)據(jù)；安全記錄包括負荷曲線記錄和事件記錄。

傳輸通道，在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸通道是非常重要的組成部分，傳輸通道的特性、品質(zhì)直接影響傳輸?shù)乃俣取蚀_性和安全性。傳輸方式包括有線和無線兩大類。在電力系統(tǒng)中，各種信息的傳輸以往都采用電力通道，即載波通道。光纖通道是近20年逐步廣泛采用的傳輸通道。在電能量計量系統(tǒng)中，普遍采用光纜傳輸信息。

控制中心，它的任務是負責與各廠站端的數(shù)據(jù)采集通信裝置之間進行通信和管理，接收電廠電站上傳的電能量數(shù)據(jù)信息，將它們保存在數(shù)據(jù)庫存中，并可向各個電廠電站下達命令。中心人員可通過工作站進行數(shù)據(jù)查詢、電費計算、生成報表、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)管理等一系列處理工作，保證數(shù)據(jù)的安全可靠性。

3 電能量計量與管理系統(tǒng)的基本功能

電能量計量管理系統(tǒng)控制中心硬件設備大致包括數(shù)據(jù)采集和處理設備、網(wǎng)關(guān)交換設備和PC工作站三個部分，一般采用相對獨立的分層、分布式結(jié)構(gòu)體系。前置采集系統(tǒng)采用雙機平衡工作方式。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負責與各電廠電站的數(shù)據(jù)采集通信裝置通信，收集電能量數(shù)據(jù)，存儲到服務器上的數(shù)據(jù)庫存中，并通過人機界面顯示當前的通信狀態(tài)。服務器主要作用是局網(wǎng)管理和存放數(shù)據(jù)庫存。GPS接收衛(wèi)星標準時鐘，用于系統(tǒng)對時。在控制中心局網(wǎng)要與其他系統(tǒng)互聯(lián)時，應采用路由器隔離和軟件防火墻兩級安全防護。

為保證系統(tǒng)的安全性要求，電能量計費信息發(fā)布系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)模式，它最大的特點是電能量計費子網(wǎng)與公司內(nèi)部LAN隔離，電能量計費子網(wǎng)不直接向客戶提供服務，Web服務器建立與計費系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的連接，并向公司和遠程用戶提供服務，這樣可提高系統(tǒng)的安全性。

為提高系統(tǒng)的可靠性，可針對電能量存儲、采集、處理、傳輸各環(huán)節(jié)分別采用前置機集群、數(shù)據(jù)庫服務器集群、網(wǎng)絡集群、服務器集群的應用技術(shù)，使得任何單點故障均不影響系統(tǒng)的運行，從而充分保證電能量計量系統(tǒng)完整、可靠、穩(wěn)定運行。控制中心配備的應用軟件可分為三大類：通信軟件、工作站軟件、Web發(fā)布軟件。應用軟件的具體功能是：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與計算分析、系統(tǒng)管理、報表輸出與Web發(fā)布。

4 結(jié)語

隨著電力市場的成熟，計量的面會不斷擴展，而且要接受越來越嚴格的監(jiān)督，對電能量計量管理系統(tǒng)的建設和應用等各方面都提出了更高自動化、智能化的要求，管理也向智能化、網(wǎng)絡化、信息化、快速化發(fā)展。

參考文獻

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