查申森，鄭建勇

(1.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，南京市， 210096;2.江蘇省電力設(shè)計(jì)院，南京市， 211102)

0 引言

電能量采集系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程，涉及營(yíng)銷(xiāo)、調(diào)度、生產(chǎn)、運(yùn)行、計(jì)劃等多個(gè)部門(mén)，其建設(shè)與完善是電網(wǎng)發(fā)展和電力市場(chǎng)管理的迫切需要，是實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)從生產(chǎn)自動(dòng)化管理到電網(wǎng)現(xiàn)代化經(jīng)營(yíng)、決策管理的轉(zhuǎn)變，也是實(shí)現(xiàn)電力營(yíng)銷(xiāo)現(xiàn)代化管理的需要［1］。隨著江蘇電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、供電負(fù)荷的增加以及區(qū)域電網(wǎng)控制方式的變化，電網(wǎng)的網(wǎng)對(duì)網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的主體和類(lèi)型更加復(fù)雜。交易模式和規(guī)則的不斷修改及完善，進(jìn)一步要求電能量采集系統(tǒng)具有更強(qiáng)的開(kāi)放性與靈活性［2］。

江蘇省在2005年建成了電網(wǎng)下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)，對(duì)原上網(wǎng)側(cè)電能量計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行了集成。為了區(qū)別于發(fā)電廠上網(wǎng)向系統(tǒng)售電的稱(chēng)謂，將供電公司從電網(wǎng)受電定義為下網(wǎng)，而供電公司用于對(duì)供電量進(jìn)行自動(dòng)采集和統(tǒng)計(jì)的系統(tǒng)稱(chēng)為下網(wǎng)側(cè)計(jì)量系統(tǒng)［3-7］。

線損管理是提高電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一，為了實(shí)現(xiàn)線損科學(xué)、規(guī)范、精細(xì)化管理的目標(biāo)，江蘇電網(wǎng)需要對(duì)現(xiàn)有變電站集中抄表系統(tǒng)和下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)進(jìn)行集成，并完善35 kV及以上電壓等級(jí)變電站所有電量數(shù)據(jù)的采集，形成標(biāo)準(zhǔn)化方案，為35～220 kV電壓等級(jí)分壓、分線線損管理提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

1 江蘇電網(wǎng)電能量采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

江蘇省現(xiàn)有電能量采集系統(tǒng)包括變電站集中抄表和下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集2大系統(tǒng)。

1.1 變電站集中抄表系統(tǒng)

江蘇省現(xiàn)有變電站抄表系統(tǒng)共29套，其中市公司11套，縣公司18套，變電站全部采用計(jì)量終端采集方式。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，江蘇省35 kV及以上電壓等級(jí)變電站共2 334座，計(jì)量終端配置1 021套，配置率為43.74%。220 kV及以下電壓等級(jí)變電間隔中，除省、市、縣供電量關(guān)口約2 000個(gè)外，其余電能表均不具備電量負(fù)荷曲線功能。

早期的變電站集中抄表系統(tǒng)，在運(yùn)行中存在如下問(wèn)題:電量數(shù)據(jù)保存入庫(kù)的程序不穩(wěn)定，存在丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象;前置機(jī)任務(wù)分配機(jī)制不合理，同時(shí)讀取較多廠站的數(shù)據(jù)時(shí)容易造成擁塞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取時(shí)間過(guò)長(zhǎng);前置、后臺(tái)的雙機(jī)備份不能實(shí)現(xiàn)完全互為備用;早期投運(yùn)的部分電能量計(jì)量終端運(yùn)行不穩(wěn)定，而且縣公司管轄的變電所的表計(jì)品種較多，少部分表計(jì)還是感應(yīng)式交流電能表，無(wú)法接入計(jì)量采集系統(tǒng)。

1.2 下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)

1.2.1 系統(tǒng)概況

系統(tǒng)分為主站和廠站2部分。主站采用1+13模式，即江蘇省電力調(diào)度通信中心設(shè)1套主站系統(tǒng)，13個(gè)市供電公司各設(shè)置1套分站系統(tǒng)。

廠站采集范圍為全省各電壓等級(jí)的上網(wǎng)發(fā)電廠、全省所有220和500 kV變電站、部分110 kV變電站和全省110 kV及以下電壓等級(jí)跨市、縣聯(lián)絡(luò)線變電站，220和500 kV廠站端典型的電能量采集方案如圖1所示。

圖1220 和500 kV廠站端電能量采集方案Fig.1Scheme of electric energy acquisition of 500 kV＆220 kV plant station end

1.2.2 系統(tǒng)功能

下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)用于完成電廠上網(wǎng)電量和220 kV及以上電壓等級(jí)變電站計(jì)量關(guān)口的采集，實(shí)現(xiàn)全省上網(wǎng)電能量的統(tǒng)計(jì)。

1.2.3 廠站設(shè)備配置

(1)220 kV及以上電壓等級(jí)變電站。目前江蘇省220 kV及以上電壓等級(jí)變電站，下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)均采用關(guān)口電能表+終端服務(wù)器形式。每座變電站配置1臺(tái)終端服務(wù)器，帶16個(gè)RS485口，其中第1、2口作為終端服務(wù)器測(cè)試接口或關(guān)口計(jì)量備用接口;第3～10口用于關(guān)口電能表，原則上1只關(guān)口電能表對(duì)應(yīng)1個(gè)RS485口，當(dāng)關(guān)口電能表較多、接口不夠時(shí)，可按電壓等級(jí)并聯(lián);第11～16口用于連接平衡電能表，1個(gè)電能表柜(一般為9只表)對(duì)應(yīng)1個(gè)接口，利用并聯(lián)的RS485總線上電能表通信地址的不同配置，進(jìn)行輪詢(xún)式數(shù)據(jù)交互。終端服務(wù)器通過(guò)路由器接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，將相關(guān)信息上傳至相應(yīng)地區(qū)的供電公司分站系統(tǒng)和省調(diào)主站系統(tǒng)。

(2)110 kV及以下電壓等級(jí)變電站。泰州及鎮(zhèn)江地區(qū)110 kV變電站，目前下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)均采用關(guān)口電能表+計(jì)量終端形式。每座變電站配置1臺(tái)計(jì)量終端，帶3個(gè)RS485口，第1口用于接關(guān)口電能表(采用總線方式)，第2、3口用于接平衡電能表(采用總線方式)，每個(gè)接口最多可接入32只電能表，但原則上不超過(guò)9只表。計(jì)量終端采用數(shù)據(jù)網(wǎng)接入或撥號(hào)方式，將相關(guān)信息上傳至相應(yīng)地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。

(3)其他地區(qū)110 kV變電所、非統(tǒng)調(diào)電廠及關(guān)口設(shè)在用戶(hù)側(cè)的大用戶(hù)變電所。下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)采用RS485總線+Modem形式;每個(gè)變電所配置1塊Modem，通過(guò)電話撥號(hào)方式，將相關(guān)信息上傳至相應(yīng)地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)，并由各分站系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至省調(diào)主站系統(tǒng)。

2 電能量采集系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)化方案

2.1 總體原則

(1)資源整合原則:整合各供電公司原有變電站集中抄表系統(tǒng)、下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2大系統(tǒng)的軟硬件資源共享。

(2)先進(jìn)性原則:發(fā)揮電子型電能表和終端服務(wù)器的技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)，利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信資源，實(shí)現(xiàn)電能表電量信息與主站電量采集系統(tǒng)的直接傳輸，符合電能量采集技術(shù)的發(fā)展方向。

(3)經(jīng)濟(jì)性原則:充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備資源，節(jié)約投資、提高系統(tǒng)整體的性?xún)r(jià)比。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信條件

目前，江蘇省220、500 kV變電站均已接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，這為220、500 kV變電站分壓分線電量采集提供了可靠的技術(shù)支持，滿足了電能量計(jì)量系統(tǒng)主站與廠站之間大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換的要求。而110、35 kV變電站電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)正處于實(shí)施階段，今后也將為110、35 kV變電站分壓分線電量的采集提供支撐。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化方案

2.3.1 主站端

主站端整合的整體思路［3］如下:

(1)集成2大系統(tǒng)主站軟件的功能，增加自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)用功能，同時(shí)結(jié)合下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的特性開(kāi)發(fā)出適合市、縣供電公司使用的新功能。

(2)解決在下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)中未接入而在變電站集中抄表系統(tǒng)中已經(jīng)接入的表計(jì)數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。

(3)雙軌運(yùn)行一段時(shí)間后，逐漸平穩(wěn)過(guò)渡到完全使用集成后的下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)。

(4)對(duì)下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)充，接入縣(區(qū))供電公司所屬的110 kV及以下電壓等級(jí)的變電站電能表數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中電能表數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集。具體實(shí)施步驟如下:

1)與原變電站集中抄表系統(tǒng)用戶(hù)交流溝通，將監(jiān)視、查詢(xún)、電量數(shù)據(jù)上報(bào)、無(wú)功統(tǒng)計(jì)查詢(xún)、即時(shí)電量統(tǒng)計(jì)、站用變電量統(tǒng)計(jì)和分析等功能集成到電能量自動(dòng)采集主站系統(tǒng)中。

2)選取2～3個(gè)220 kV變電站作為試點(diǎn)，進(jìn)行接線改造，使主站系統(tǒng)通過(guò)終端服務(wù)器直采所有的關(guān)口電能表和平衡電能表數(shù)據(jù)，成功后應(yīng)用到所有220 kV變電站，實(shí)現(xiàn)220 kV變電站所有關(guān)口電能表和平衡電能表數(shù)據(jù)均通過(guò)終端服務(wù)器采集。過(guò)渡期間也可將220 kV變電站的平衡電能表通過(guò)計(jì)量終端接入主站系統(tǒng)。

3)在此基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有的110 kV及以下電壓等級(jí)變電站的計(jì)量終端接入主站系統(tǒng)，采集關(guān)口電能表和平衡電能表數(shù)據(jù)。

4)為了使系統(tǒng)能夠平穩(wěn)過(guò)渡，計(jì)量終端在正確接入新系統(tǒng)后，同時(shí)向變電站集中抄表系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，使變電站集中抄表系統(tǒng)在過(guò)渡期內(nèi)可以正常運(yùn)行。

2.3.2 廠站端

(1)已配置終端服務(wù)器和計(jì)量終端的變電站，存在地區(qū)分站系統(tǒng)未采集到完整的變電站關(guān)口表數(shù)據(jù)的問(wèn)題。解決方案如下:

終端服務(wù)器帶16個(gè)RS485口，第1、2口作為測(cè)試或備用，關(guān)口電能表由第3口起依次往后接至第6口，其中第3～5口依次對(duì)應(yīng)接1～3號(hào)主變壓器三側(cè)的關(guān)口電能表(每臺(tái)主變壓器三側(cè)的關(guān)口電能表并聯(lián)，當(dāng)主變壓器多于3臺(tái)時(shí)，可與第3～5口并聯(lián))。第6口對(duì)應(yīng)接上網(wǎng)側(cè)關(guān)口電能表(當(dāng)關(guān)口電能表多于1只時(shí)，采用并聯(lián)方式)，變電站關(guān)口數(shù)據(jù)由終端服務(wù)器通過(guò)路由器接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至省調(diào)主站系統(tǒng)。為確保關(guān)口數(shù)據(jù)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)，應(yīng)將關(guān)口電能表接至計(jì)量終端的第1個(gè)RS485口(采用總線方式)，原則上不超過(guò)9只表，關(guān)口數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)量終端接入數(shù)據(jù)網(wǎng)，上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。變電站平衡電能表應(yīng)接至計(jì)量終端的第2、3個(gè)RS485口(采用總線方式)，原則上每個(gè)接口不超過(guò)32只電能表，平衡電能表數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)量終端接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。已配置終端服務(wù)器和計(jì)量終端的變電站電量采集方式如圖2所示。

圖2 已配置終端服務(wù)器和計(jì)量終端的變電站電量采集方式Fig.2Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with terminal server and metering terminal

(2)僅配置終端服務(wù)器的變電站，存在地區(qū)分站系統(tǒng)尚未采集到變電站平衡電能表數(shù)據(jù)的問(wèn)題。解決方案如下:

更換具有電量負(fù)荷曲線的電能表，接入下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)配置的終端服務(wù)器，由下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集。關(guān)口電能表的接入終端服務(wù)器方式同上節(jié)所述，并通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至省調(diào)主站系統(tǒng)和市調(diào)分站系統(tǒng)。為確保平衡電能表數(shù)據(jù)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)，應(yīng)將變電站平衡電能表接至終端服務(wù)器第7～16口，由第16口開(kāi)始往前接，1個(gè)接口所接平衡電能表原則上不超過(guò)9只。僅配置終端服務(wù)器的變電站電量采集方案如圖3所示。

(3)僅配置計(jì)量終端的變電站，存在部分110 kV及以下電壓等級(jí)間隔未安裝電能表，部分間隔安裝了感應(yīng)式交流電能表的問(wèn)題。解決措施如下:

圖3 僅配置終端服務(wù)器的變電站電量采集方式Fig.3Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with terminal server

將現(xiàn)有感應(yīng)式交流電能表更換為有RS485通信接口的電子式電能表。將關(guān)口電能表接至計(jì)量終端RS485口的第1口(采用總線方式)，原則上不超過(guò)9只表，關(guān)口數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)量終端接入數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。變電站平衡電能表應(yīng)接至計(jì)量終端的第2、3個(gè)RS485口(采用總線方式)，原則上每個(gè)接口不超過(guò)32只電能表，平衡電能表數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)量終端接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。僅配置計(jì)量終端的變電站電量采集方式如圖4所示。

圖4 僅配置計(jì)量終端的變電站電量采集方式Fig.4Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with metering terminal

(4)尚未配置電能量采集裝置的變電站，存在變電站尚未實(shí)現(xiàn)電能量自動(dòng)采集的問(wèn)題。解決措施如下:

每座變電站配置1套終端服務(wù)器作為電能量采集裝置，并將電能表更換為電量負(fù)荷曲線電能表。將關(guān)口電能表由終端服務(wù)器第3口起依次往后接至第6口，其中第3～5口依次對(duì)應(yīng)接1～3號(hào)主變壓器三側(cè)的關(guān)口電能表(每臺(tái)主變壓器三側(cè)的關(guān)口電能表并聯(lián)，當(dāng)主變壓器多于3臺(tái)時(shí)，可與第3～5口并聯(lián))，第6口對(duì)應(yīng)接上網(wǎng)側(cè)關(guān)口電能表(當(dāng)關(guān)口電能表多于1只時(shí)，采用并聯(lián)方式)，變電站關(guān)口數(shù)據(jù)由終端服務(wù)器通過(guò)路由器接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，上傳至省調(diào)主站系統(tǒng)和市調(diào)分站系統(tǒng)，將平衡電能表接至終端服務(wù)器第7～16口，由第16口開(kāi)始往前接，1個(gè)接口所接平衡電能表原則上不超過(guò)9只，使平衡電能表數(shù)據(jù)上傳至地區(qū)供電公司分站系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

江蘇省變電站集中抄表系統(tǒng)已經(jīng)投運(yùn)多年，下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)也已啟動(dòng)投運(yùn)，期間積累了豐富的工程和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)日益穩(wěn)定、成熟，為分壓分線電量采集提供了有力的技術(shù)保障。在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)完善的前提下，按照資源整合、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性的原則，整合集成全省現(xiàn)有變電站集中抄表系統(tǒng)和下網(wǎng)側(cè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)，對(duì)全省35 kV及以上電壓等級(jí)變電站的35～220 kV各電壓等級(jí)變電間隔均實(shí)現(xiàn)電量的采集，將為科學(xué)的線損管理提供完備的數(shù)據(jù)。

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(編輯:張磊)