張 斌，徐 芳，石 云

滄州供電公司，河北 滄州 061001)

1 概述

根據(jù)電能生產(chǎn)銷售和電力系統(tǒng)的運行特點，需要電能信息采集過程中在任何情況下，都盡可能的保證電力系統(tǒng)運行可靠, 良好的電能質(zhì)量，運行的最大經(jīng)濟(jì)性。由于用電量大幅度上升，有序用電，規(guī)范客戶用電行為，以及對客戶用電負(fù)荷進(jìn)行實時監(jiān)測并實施動態(tài)錯峰管理，節(jié)約電力能源成為電力部門的一項重要課題。

電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用需要滿足的功能有：用電信息的及時收集與掌握；電力負(fù)荷的集中監(jiān)控、客戶用電信息服務(wù)和需求側(cè)管理服務(wù)；對配電線路線損的管理；強(qiáng)化與其他系統(tǒng)接口，實現(xiàn)信息共享等。采集終端、通信網(wǎng)絡(luò)、電能信息采集前置平臺、電能信息采集業(yè)務(wù)類以及電能信息實時數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了電能信息采集與管理系統(tǒng)。滄州供電公司電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用從分別面向關(guān)口、專用變壓器用戶、公用配電變壓器、低壓用戶的單一采集，轉(zhuǎn)而向?qū)崿F(xiàn)購電側(cè)、供電側(cè)、售電側(cè)綜合統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集的方向發(fā)展。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 邏輯架構(gòu)

電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)邏輯架構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

a. 邏輯架構(gòu)分為采集層、通信層以及主站層3個層次，其中主站層又分為前置采集、電能信息采集與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺、系統(tǒng)應(yīng)用等。

b. 系統(tǒng)統(tǒng)一實現(xiàn)購電側(cè)、供電側(cè)、售電側(cè)3個環(huán)節(jié)電能信息的采集與處理，構(gòu)建完善的電能信息采集與管理的數(shù)據(jù)平臺。

c. 系統(tǒng)統(tǒng)一接入系統(tǒng)主站與現(xiàn)場終端的所有通信信道(對于230 MHz無線專網(wǎng)等專網(wǎng)信道還需進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計和建設(shè))，并集中管理系統(tǒng)所有終端。

2.2 系統(tǒng)的物理架構(gòu)

電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)物理架構(gòu)見圖2。

圖2 系統(tǒng)物理架構(gòu)

a. 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)由采集對象、通信信道、系統(tǒng)主站等三部分組成。

b. 采集對象指安裝在現(xiàn)場的采集終端及計量設(shè)備，主要包括廠站采集終端、專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端、低壓集中抄表終端以及電能表計。

c. 通信信道是指系統(tǒng)主站與采集終端的通信信道，主要包括GPRS、CDMA、230 MHz無線專網(wǎng)、PSTN、ADSL以及光纖專網(wǎng)等。

d. 主站網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、磁盤陣列、應(yīng)用服務(wù)器、前置服務(wù)器、Web服務(wù)器、接口服務(wù)器、備份服務(wù)器、磁帶庫、工作站以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

3 系統(tǒng)主要技術(shù)

3.1 信息通信技術(shù)

電能信息采集終端設(shè)備按照應(yīng)用場合分為廠站采集終端、專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端、低壓集中抄表終端(包括低壓集中器、低壓采集器)。

采集終端和用戶電能表之間的數(shù)據(jù)通信稱為本地通信。對于不同電能信息采集應(yīng)用，本地通信的差異很大。專用變壓器、公用變壓器的電能信息采集的本地通信通常采用RS485總線，相對比較簡單；居民電能信息采集的本地通信相對比較復(fù)雜，主要有電力線載波(窄帶、寬帶)、RS485總線及微功率無線等多種通信方式共存。

3.2 遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)

遠(yuǎn)程通信是指采集終端和系統(tǒng)主站之間的數(shù)據(jù)通信，可分為專網(wǎng)通信及公網(wǎng)通信。

3.2.1 專網(wǎng)信道

專網(wǎng)信道是電力系統(tǒng)為滿足自身通信需要建設(shè)維護(hù)的專用信道，可分為230 MHz無線專網(wǎng)及光纖專網(wǎng)兩大類。

3.2.2 公網(wǎng)信道

公網(wǎng)信道可分為無線、有線兩大類，常用的公網(wǎng)信道類型有中國移動公司和中國聯(lián)通公司的GPRS、中國電信的CDMA等無線通信方式，以及中國電信的ADSL、PSTN等有線通信方式。

3.3 集中收集和管理技術(shù)

電能信息的集中收集和管理由主站系統(tǒng)的集中采集與管理平臺完成，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

3.3.1 數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)采集各種電能數(shù)據(jù)。建立統(tǒng)一的通信協(xié)議庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并支持遠(yuǎn)程軟件升級等特殊報文的數(shù)據(jù)壓縮和加密傳輸，同時監(jiān)視和管理通信資源，實現(xiàn)負(fù)載均衡和互為備用。

a. 采集項目。系統(tǒng)能采集電能量采集終端或者電能表的所有數(shù)據(jù)，內(nèi)容至少包括：正、反向有功電能量數(shù)據(jù)(包括總、尖、峰、平、谷)、四象限無功電能量數(shù)據(jù)、負(fù)荷曲線(含表底、電壓、電流、功率、增量、需量)、表計狀態(tài)、重要時間信息(含TV缺相、TA斷線、相序錯誤等)進(jìn)行自動采集，所有數(shù)據(jù)均帶時標(biāo)。

b. 采集方式。系統(tǒng)可按定制的計量點類型、采集項目、采集周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、并可定制存儲方式?？梢苑譃槎〞r自動采集，典型日數(shù)據(jù)采集以及隨機(jī)召測數(shù)據(jù)。

c. 采集策略。電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)的采集策略主要有：并行對多個電能信息采集終端進(jìn)行采集；對采集任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理和優(yōu)先級控制；對電能信息采集終端進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷；通過主站定制，其采集的周期為1～60 min(可調(diào))，主站在一個采集周期內(nèi)能將所有的電能表的信息采集一遍。最小采集周期可根據(jù)情況靈活調(diào)整。在一個采集周期內(nèi)，若某個廠站或某個電表的數(shù)據(jù)采集不到，主站系統(tǒng)能自動進(jìn)行數(shù)據(jù)補采，獲取中斷期間的全部電能量數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的完整性和連續(xù)性。

3.3.2 數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)將對原始信息進(jìn)行保存，將采集數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行統(tǒng)一管理，對數(shù)據(jù)的所有操作都只針對派生數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)源都有相應(yīng)信息狀態(tài)位。對采集數(shù)據(jù)，導(dǎo)入數(shù)據(jù)做完整性、合法性嚴(yán)整，提供多種數(shù)據(jù)嚴(yán)整規(guī)則，對異常數(shù)據(jù)能自動辨識、告警，并做標(biāo)記，進(jìn)行數(shù)據(jù)甄別和修補。系統(tǒng)還可對異常數(shù)據(jù)、人工置數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志。

3.3.3 統(tǒng)計分析

系統(tǒng)按用戶自定義的不同時段、不同區(qū)域、不同類別實現(xiàn)計量點原始數(shù)據(jù)、計量點電量、考核對象電量的統(tǒng)計分析，結(jié)果可通過表格和圖形(曲線、棒餅圖)顯示，支持和計劃值、同比以及自定義比較分析。系統(tǒng)可對各類電量數(shù)據(jù)按日、月、年進(jìn)行統(tǒng)計，可統(tǒng)計上網(wǎng)、下網(wǎng)、發(fā)電、售電等各類電量?？伸`活查詢?nèi)我獯笥脩?、任意電能表、任意時段的數(shù)據(jù)，同時也可查詢各大用戶、分時的總加報表，所有曲線和報表均可打印。具有對電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析功能，提供對售電曲線統(tǒng)計計算及分析、站內(nèi)用電量統(tǒng)計考核分析、線損/變損統(tǒng)計等。

4 系統(tǒng)主要功能

電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)具有信息采集和負(fù)荷控制等基礎(chǔ)功能。利用采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能能夠為電力營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，便于企業(yè)總結(jié)營銷成果，調(diào)整營銷方向。

4.1 遠(yuǎn)程自動抄表

遠(yuǎn)程自動抄表就是采集遠(yuǎn)程關(guān)口采集點電能表、大用戶電能表、配電變壓器臺區(qū)和民用電能表的電表示數(shù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接秒姽芾聿块T，實現(xiàn)抄表自動化。在整個過程中無需人工參與，方便了用戶又提高了效率，極大地節(jié)省了抄表成本，提高了抄表準(zhǔn)確率，保障了抄表的及時性。

4.2 線損分析支持

系統(tǒng)以四分線損作為應(yīng)用的核心之一，提供多種分析手段，旨在為客戶提供方便、快捷的線損分析工具，準(zhǔn)確、快速查找到引起線損異常的因素。為降損或線損異常的原因定位提供技術(shù)支持。

4.2.1 分區(qū)線損

分區(qū)線損主要包括全局線損分析、區(qū)域線損分析、無損直供線損、固定周期自動統(tǒng)計。

4.2.2 分壓線損

a. 按各電壓等級統(tǒng)計線損。220 kV、110 kV、35 kV線路線損、220 kV、110 kV、35 kV變壓器變損；以及10 kV及以下線路線損、10 kV及以下變壓器變損。

b. 按區(qū)域統(tǒng)計各電壓等級線損。

4.2.3 分線線損

a. 支持站間聯(lián)絡(luò)線線損分析、配電線路線損分析。對于復(fù)雜的電網(wǎng)運行模式，系統(tǒng)提供分段統(tǒng)計方法，將線路細(xì)分，在聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)分別采集電能量數(shù)據(jù)，將配電線路分成若干小段，分別統(tǒng)計線損。

b. 可以根據(jù)線路的屬性，按類別統(tǒng)計線損。如公用線路線損、農(nóng)用線路線損、專用線路線損等。

4.2.4 分臺區(qū)線損

a. 按結(jié)算日統(tǒng)計分析。由于各臺區(qū)月結(jié)算時間可能存在不一致的情況，系統(tǒng)自動根據(jù)臺區(qū)月結(jié)算時間計算相應(yīng)的臺區(qū)供入/供出電量，分析臺區(qū)結(jié)算線損。

b. 按自然月統(tǒng)計分析。系統(tǒng)也可以根據(jù)自然月，每月自動分析臺區(qū)考核線損。

4.3 電量銷售分析

系統(tǒng)支持按照單個用戶或按照行業(yè)進(jìn)行電量銷售分析。對單個用戶分析時，可以按照固定周期統(tǒng)計分析、任意時段統(tǒng)計、同期對比分析、指定時間對比分析。對行業(yè)分析時，可以按照單個行業(yè)或一組行業(yè)電量分析、行業(yè)電量同期對比分析、行業(yè)能效分析。從而了解行業(yè)的用電走勢，包括日、月、年或某一時段的分析，了解各個行業(yè)的用電狀況及用電需求趨勢。準(zhǔn)確掌握行業(yè)電力需求狀況，對開展有針對性的能效管理和技術(shù)指導(dǎo)工作，為需求側(cè)管理工作提供技術(shù)支持。

4.4 客戶負(fù)荷分析

客戶負(fù)荷分析主要針對各典型大用戶的負(fù)荷進(jìn)行分析，除包含供電區(qū)域負(fù)荷分析外，還增加了行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的負(fù)荷分析，從而有利于負(fù)荷預(yù)測人員對行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的負(fù)荷作各項負(fù)荷分析，以了解其對供電區(qū)域負(fù)荷整體的影響，為實現(xiàn)日、月、年負(fù)荷曲線的預(yù)測積累數(shù)據(jù)。

4.5 防竊電

4.5.1 報警信息與事件分析

對電能表狀態(tài)、終端狀態(tài)、計量回路狀態(tài)以及各種處理分析的異常報警是電力電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)重要的基本功能。鑒于對異常報警的判斷和處理過程比較復(fù)雜，對下列幾類報警采用規(guī)范的報警處理機(jī)制，從而準(zhǔn)確產(chǎn)生報警信息，如，設(shè)置電能表運行參數(shù)(與計量相關(guān))產(chǎn)生的報警；計量回路運行狀態(tài)(與計量相關(guān))改變所產(chǎn)生的報警；計量相關(guān)的各種報警事件(計量門開啟、電表停走等事件)。

針對每一類報警可以調(diào)用相應(yīng)的后續(xù)處理程序。如結(jié)合電量分析、曲線分析、線損分析，可以初步確認(rèn)用戶的竊電嫌疑。

4.5.2 統(tǒng)計分析

根據(jù)測量數(shù)據(jù)可以統(tǒng)計分析運行情況，包括：

a. 電量分析(包括有無功分時電量)。異常用電分析(如電量突變)，不同時間段電量對比，日電量的分析，電量曲線狀況分析等，從而確認(rèn)用戶的用電異常情況。

b. 線損分析。根據(jù)線損的異常，可以追溯引起報警的某個用戶。

c. 功率曲線分析。根據(jù)負(fù)荷曲線圖直觀顯示用戶的負(fù)荷狀態(tài)。

d. 電壓合格率、供電可靠率、三相電流不平衡率分析。

5 應(yīng)用效果及建議

電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)滿足了國家電網(wǎng)公司新形勢下對于用電信息的及時收集與掌握，電力負(fù)荷的集中監(jiān)控用電信息服務(wù)，需求側(cè)管理服務(wù)，線損管理等方面的需求，便于工作人員及時進(jìn)行檢查、核實、處理，查處竊電和提高計量故障的效率，完善了防竊電功能。為供電企業(yè)提高供電質(zhì)量和服務(wù)水平、減少線損提供了技術(shù)手段，挽回了公司經(jīng)濟(jì)損失，值得推廣并大范圍投入使用。

電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高工作效率和抄表準(zhǔn)確率，并能監(jiān)測電網(wǎng)用戶的電能質(zhì)量和運行狀態(tài)，為費控、階梯電價等功能的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，但該系統(tǒng)電壓質(zhì)量檢測方面還可進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)對電壓質(zhì)量檢測在該系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行重點研究。

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