淺談呼和浩特地區電力小電源數據采集方案

劉 璐,李銘心

(內蒙古電力(集團)有限責任公司 呼和浩特供電局 調度管理處,內蒙古 呼和浩特 010050)

1 背景現狀

目前調度自動化系統普遍采用三種統計口徑來采集發電與負荷總加：①統調口徑：省級及以上調度機構管轄范圍內的數據統計口徑。②調度口徑：縣級及以上調度機構管轄范圍內的數據統計口徑。③全社會口徑：調度機構所在區域內的所有電網運行數據統計口徑。

長期以來，各口徑統計數據差異較大，全社會口徑、調度口徑和統調口徑呈遞減關系。其根本原因在于呼和浩特區域內的小型火電站及地方電廠等超出呼和浩特供電局調度管轄范圍，信息采集困難，使得各調度部門不能全面準確地掌握電網發電和負荷數據。

為集中解決小電源等非統調電源運行數據缺失問題，決定開展加強小電源數據采集與統計工作，提出了小電源數據采集方案，全面提高數據的完整性和準確性，確保數據客觀真實有效。

2 方案概述

對于10kV以上電源點，采集終端采集數據，直接通過調度數據網上送給調度主站系統。

對于10kV以下電源點，采集終端采集現場電表數據，將信息傳送至小電源數據采集管理系統進行處理，該系統提供運行監控和分析功能；再由小電源數據采集管理系統將數據通過綜合數據網絡上送給調度主站或配網主站的三區管理系統，便于主站統計分析電壓合格率、供電可靠性，為負荷預測、線損計算及事故分析提供基礎數據。傳輸的方式可采用轉發104或101的方式，即小電源數據采集管理系統作為一個大的虛擬采集終端，向調度三區按約定的數據點表以轉發104或101規約進行傳輸。

采集終端內置加密芯片，與小電源數據采集管理系統配合，數據全程采取密文傳輸，保證數據的安全性。

3 主站系統介紹

3.1 主站系統硬件配置

①前置服務器：與采集終端建立連接，解析報文，交互數據；②應用服務器：具有實時監控、統計查詢、數據分析等應用；③數據庫服務器：包括實時數據庫、歷史數據庫，提供報文數據的快速存儲和查詢服務；④加密裝置：部署在主站側，與終端加密芯片配合，共同保障信息安全；⑤調度工作站：調度運維人員日常運行維護設備，提供操作系統的相關工作界面；⑥防火墻：對外部通信網絡傳輸的數據進行安全防護。

說明：①上述服務器、交換機、工作站數量和配置根據采集終端接入數據量及系統運行可靠性要求確定；②不同服務的部署遵循“邏輯分開、物理可分可合”的原則，根據采集終端接入數據量進行配置,即前置采集、數據庫管理、應用服務等功能可在不同服務器上部署，也可以在滿足性能和安全性要求的前提下，在同一服務器上集中部署，以便降低成本。

3.2 主站系統軟件功能

3.2.1 數據采集與處理。主要包括安全通信網關、采集解析程序、數據處理程序和通道管理程序。①采用專門的安全通信網關，實現采集數據端對端的安全傳輸，支持多種通信協議、多種應用、多類型的數據采集和交換，滿足各種傳輸場合的實時性要求；②采集解析程序主要完成與遠方通信和規約轉換功能，完成IO操作及報文的初步解析；③數據處理程序完成數據后期的處理和后臺應用的數據交換功能；④通道管理程序主要完成通道狀態的監視管理功能。

3.2.2 實時監控?？梢园磳嶋H圖紙生成一次設備接線圖，在圖上實時展現電流電壓等電氣量測數據，可視化展現設備分合位置，保護光子牌等；調度員可在圖上對一次設備進行遙控操作，發送控制命令至終端設備，并能存儲及查詢遙控操作過程中的系統信息或操作信息；通過擴展功能，調度員可以查看設備量測數據實時運行曲線和歷史數據曲線。

3.2.3 事件告警。實時顯示事件告警信息，包括告警發生時間、告警內容、告警類型、告警級別等，默認按時間排序。具有越限報警處理和遙信變位報警功能。可以按時間、等級、類型等維度對歷史告警進行查詢統計。①越限報警處理功能：對遙測值可分別設置報警上、下限，有效上、下限，當遙測數據越限值時可生成報警記錄。②遙信變位報警功能：斷路器/刀閘、通道狀態等遙信產生變位時產生報警記錄。

3.2.4 運行分析。能夠對變壓器運行情況、用戶用電情況和用戶需量進行分析。①變壓器運行情況：包括容量、平均功率、平均負載、最大負荷等，曲線展示歷史負載情況，給出輕載或重載的判斷，達到一定門限發送告警。②用戶用電情況：可按峰谷平尖統計查詢用電量數據，可給出用電量的同比、環比分析。③用戶需量：計算并以圖表形式實時展現用戶需量，可按時間段查詢，當需量越限時及時預警。

3.2.5 運行報表。對每個用戶自動生成月度運行報表，可查詢和下載，報表主要內容包括該用戶的月度用電情況和月度負荷情況。

4 采集終端功能介紹

4.1 遠程通信功能

該功能提供遠程通信接口，包括終端具備1路以太網、1路4G無限公網遠程通信接口。接口的無限通信模塊具有端口數據監視功能，可在網絡中斷時自動重連。連接重連時間應小于60s。

采集終端與主站通信規約需支持以下規約和協議：支持DL/T634.5 101、DL/T634.5 104、DL/T698.45、Q/GDW1376.1等規約，支持TCP/IP協議。

4.2 安全防護功能

采集終端內嵌安全芯片，可通過數據加密傳輸保證信息安全。安全防護功能包括基于國產商用密碼算法的統一密鑰和數字證書，可實現與調度主站實現雙向身份認證、參數配置等簽名驗證，以及數據的加解密與完整性保護。

4.3 數據采集與監測功能

采集終端通過485方式和DL/T645規約，采集電表電壓、電流、正向有無功電能量、反向有無功電能量等基礎數據。具體包括三相電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、功率因數，斷路器/刀閘位置信號、保護信息等。

所有采集到的數據均可在調度員工作站中的一次設備接線圖上直觀監測到。

4.4 維護功能

采集終端應能通過終端和配電自動化主站兩種方式進行參數、定值的修改、讀取，可以進行程序升級，支持斷點續傳，保證終端內的歷史數據、通信參數、定值參數等重要數據的安全。程序升級后，軟件版本號發生改變，并寫入系統日志。

采集終端應具備熱拔插、自診斷、自恢復功能，自診斷各功能板件及重要芯片，發生故障時能及時傳送報警信息并自動復位。

5 現場實施方案

現場共有兩種類型的電表需要接入小電源數據采集管理系統，一種為高壓10kV并網點，該網點電表類型為三相電能表，一種為低壓400V并網點，該網點電表類型為單相電能表。這兩種電表已通過現有的采控終端或集中器實現了采集。僅需低壓側安裝一臺采集終端，以485方式抄讀數據，即可實現對該站點的監控。采用II型集中器平臺下的采集終端，進一步降低了項目成本，方便現場施工。

①采集終端裝在低壓側，可直接安裝在電表屏上或配備的專用表箱內。確保終端安裝牢固、合理，工作環境滿足終端技術要求。②將終端電源、通信線路接到終端對應端口，確保連接正確、可靠，電源輸入范圍滿足終端技術要求。③采集終端采集數據類型包括：遙測即抄讀電能表數據，電壓、電流、功率、功率因數等；遙信即缺相、失電、通信故障等；遙脈即抄讀電表電能量數據。④采集終端與電能表采用RS485通信，規約采用DL/T645規約。與主站無線4G通信，規約采用101規約。⑤采集終端含加密芯片。⑥現場實施前需完成采集終端與調度主站的規約測試，進行無線4G通信前還需開通無線VPN專網通道。