桐鄉(xiāng)電網(wǎng)變電所電能自動(dòng)采集系統(tǒng)

張 翔 曹 琦

摘要 無人值班變電站經(jīng)常出現(xiàn)抄表不同時(shí)和人工抄表、人工輸入工作效率低,統(tǒng)計(jì)、計(jì)算不準(zhǔn)等問題。本文對(duì)結(jié)合一個(gè)縣級(jí)供電局電能自動(dòng)采集系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則,就系統(tǒng)建設(shè)的結(jié)構(gòu)和配置、電能采集的原理和方式、系統(tǒng)的通信方式和通道問題以及主站系統(tǒng)和廠站裝置的主要功能和特點(diǎn)作了闡述,并就系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用、功能測(cè)試情況、如何解決出現(xiàn)的問題作了說明。

關(guān)鍵詞 電網(wǎng);變電所;電能;采集;功能;簡(jiǎn)介

中圖分類號(hào) TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708(2009)07-0033-03

0 引言

為了實(shí)現(xiàn)桐鄉(xiāng)電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)行及無人值班工作的需要,解決無人值班變電所抄表不同時(shí);人工抄表工作強(qiáng)度大,準(zhǔn)確性不高;統(tǒng)計(jì)、計(jì)算不準(zhǔn);電能表人為接線錯(cuò)誤及表計(jì)出錯(cuò)不能及時(shí)得到糾正等問題,從而使變電站電能量管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,提高統(tǒng)計(jì)和結(jié)算效率勢(shì)在必行。我局于1999年1月上旬開始安裝由南京南瑞華寧電氣設(shè)備公司研制開發(fā)的電能自動(dòng)采集計(jì)費(fèi)系統(tǒng),并逐步完善和系統(tǒng)化,至1999年11月初工程全面竣工,并與局計(jì)算機(jī)網(wǎng)接口,系統(tǒng)包括電能量自動(dòng)采集終瑞(MPE-III)、電能量自動(dòng)采集管理系統(tǒng)(COMC-III)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和工作站。該系統(tǒng)根據(jù)1998年7月召開的省網(wǎng)電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)工程協(xié)調(diào)會(huì)議提出的《遠(yuǎn)方電能量數(shù)據(jù)終端主要技術(shù)要求》[1]為技術(shù)依據(jù),以我局與南京南瑞華寧電氣設(shè)備公司簽訂的《桐鄉(xiāng)電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議》[2]為補(bǔ)充,并根據(jù)桐鄉(xiāng)電網(wǎng)管理的具體情況而設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由1套主站系統(tǒng)和18套終端組成,主站系統(tǒng)采用高性能的PC機(jī)和服務(wù)器組網(wǎng),軟件采用Windows NT 4.0中文版操作系統(tǒng),Delphi 4.0和Visual Basic 5.0開發(fā)工具編程,采用標(biāo)準(zhǔn)的Microsoft SQL Server 6.5開放式數(shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)數(shù)據(jù)存放在專用服務(wù)器中,主站及工作站通過局域網(wǎng)與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,系統(tǒng)通過自動(dòng)撥號(hào)MODEM(可采用多個(gè)MODEM同時(shí)撥號(hào))利用我局現(xiàn)有的內(nèi)部電話線和終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,終端與電能表之間采用485口通訊來采集數(shù)據(jù)。

2 終端功能要求

2.1 采集功能

系列終端均可同時(shí)采集脈沖、電子式數(shù)字表和開關(guān)遙信量,數(shù)字表型號(hào)可以4種以上(4種不同規(guī)約),而且不同采集量采用不同的采集周期。

1) 電能量:當(dāng)前P+、Q+、P-、Q-、總、平、峰、谷電量;上月P+、Q+、P-、Q-、總、平、峰、谷電量(整月用電量)。

2)實(shí)時(shí)量(YC量):UA、B、C;IA、B、C;P;Q;COSφ。

3)狀態(tài)量(YX量):A、B、C斷相次數(shù)、斷相起始、結(jié)束時(shí)間;A、B、C失壓、失流次數(shù),起始、結(jié)束時(shí)間;旁路和線路的開關(guān)狀態(tài)(完成旁路電量自動(dòng)替代)。

3)其他智能設(shè)備數(shù)據(jù)(如電壓監(jiān)測(cè)儀,諧波表等)。

2.2 存儲(chǔ)功能

1)終端所有采集量(電能量、實(shí)時(shí)量、遙信量),均能保存一個(gè)月,其中電能量每5min一點(diǎn),每天288點(diǎn);實(shí)時(shí)量每15min一點(diǎn),每天96點(diǎn)。

2)電表運(yùn)行狀況:A、B、C斷相次數(shù)、斷相起始、結(jié)束時(shí)間;

A、B、C失壓、失流次數(shù)、時(shí)間;

各條線路開關(guān)變位狀態(tài)及時(shí)間;

保留最近10組。

3)每月總用電量:保存1年。

2.3 對(duì)時(shí)功能

主站(GPS時(shí)間)給終端對(duì)時(shí),終端給電表對(duì)時(shí),確保全網(wǎng)時(shí)間同步,終端也可直接接GPS,支持RS-485和RS-232接口。

2.4 遠(yuǎn)傳通訊功能

1)遠(yuǎn)傳

(1)利用現(xiàn)有電話線通過撥號(hào)MODEM,和主站系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。當(dāng)通道線路質(zhì)量差時(shí),終端根據(jù)主站要求可自動(dòng)降低通訊速率。

(2) 若通道為光纖且具有數(shù)字接口,則可直接通過RS-232發(fā)送數(shù)據(jù),也可借用電力信息網(wǎng)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

(3) 對(duì)于已有專線通道的,可直接通過專線MODEM連接。

(4)實(shí)時(shí)口可通過盒式MODEM部頒規(guī)約CDT方式直接發(fā)YC量、YX量、電度量至SCADA實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

2)通訊

(1) 和電子式數(shù)字表RS-485口通訊。

(2)和脈沖采集單元RS-485口通訊。

(3)維護(hù)口和筆記本電腦RS-232口通訊。通過維護(hù)口可顯示、設(shè)置、修改終端運(yùn)行參數(shù);通過維護(hù)口可獲取終端電量數(shù)據(jù)。

(4)和其他終端設(shè)備(如RTU、電壓表、諧波表)通訊。

2.5 自診斷自恢復(fù)功能

1)終端自動(dòng)診斷主芯片、通訊口、電源和電表通訊狀況,報(bào)告開機(jī)時(shí)間、變位時(shí)間、YX變位時(shí)間。若發(fā)現(xiàn)異常,能指示故障部位,自動(dòng)撥號(hào)向主站報(bào)告終端異常。

2)具備自恢復(fù)功能(軟、硬件控制),包括對(duì)MODEM診斷自動(dòng)重新啟動(dòng),具備重新啟動(dòng)時(shí)間記錄功能。

2.6 保護(hù)功能

輸入過電壓、過電流保護(hù);防雷保護(hù);直流反極性輸入保護(hù);輸出過壓、過流保護(hù)。

3 主站系統(tǒng)功能要求

3.1 系統(tǒng)主要參數(shù)

1)能對(duì)256個(gè)MPE和分站25 600多個(gè)電表電能數(shù)據(jù)量的采集存儲(chǔ)和處理。

2)支持雙渠道數(shù)據(jù)采集:直接采集MPE數(shù)據(jù)和經(jīng)分站間接采集MPE數(shù)據(jù)。

3)數(shù)據(jù)召喚周期5min~1h可調(diào)。

4)數(shù)據(jù),包括原始數(shù)據(jù)(電表最短5min一點(diǎn)值),中間計(jì)算結(jié)果,最終結(jié)算數(shù)據(jù)等,均能保存12個(gè)月以上,可定時(shí)或隨時(shí)將數(shù)據(jù)經(jīng)光盤讀寫機(jī)存入光盤備份保存。

5)對(duì)MPE及分站實(shí)現(xiàn)GPS對(duì)時(shí),對(duì)時(shí)時(shí)間可設(shè)定,并可人工設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間。

6)最大CPU負(fù)荷率≤50%,最大網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率≤40%。

7)系統(tǒng)可用率≥99.99%。

8)MTBT > 10萬h。

9)系統(tǒng)不存在Y2K問題。

10)系統(tǒng)軟硬件具有可擴(kuò)性,廠家軟件完善或升級(jí)時(shí)免費(fèi)為用戶升級(jí)。

3.2 先進(jìn)的前置系統(tǒng)

1)雙前置機(jī)互為熱備用,以保證電量數(shù)據(jù)的正常采集。

前置機(jī)系統(tǒng)采用終端服務(wù)器方式接收電量采集裝置信息,最大可接收256個(gè)廠站,同/異步方式均可接入系統(tǒng)。采用終端服務(wù)器的好處:(1)可靠性高。直接接在網(wǎng)上,完全脫離開主機(jī)硬件,不受任何機(jī)器的制約;(2)不依賴于操作系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送信息;(3)前置機(jī)軟件可靈活配置,可單獨(dú)使用一臺(tái)機(jī)器,也可在其他機(jī)器上;(4)速度快,可成批傳送數(shù)據(jù),比一般通訊方式快數(shù)倍以上。

2)主站與MPE及分站通信方式為電話撥號(hào)網(wǎng)和專用網(wǎng)兩種,通信速率可自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3)支持對(duì)1~8個(gè)MODEM同時(shí)撥號(hào)取數(shù)。

4) 通信要數(shù)周期,通信失敗補(bǔ)要次數(shù)可人工設(shè)定。自動(dòng)要數(shù)功能可人工關(guān)閉。

5)對(duì)每一個(gè)MPE及分站有多種撥號(hào)選擇如主用號(hào),第一備用號(hào),第二備用號(hào)……;每一號(hào)碼可人工設(shè)定次數(shù);撥號(hào)速率可自動(dòng)調(diào)節(jié)(300,600,1 200,2 400,4 800,9 600bit/s),可人工設(shè)定初始撥號(hào)速率;對(duì)通信故障,串口故障報(bào)警,并自動(dòng)更換線路和串口繼續(xù)撥號(hào);對(duì)MPE及分站回答錯(cuò)誤,立即停止操作并告警。

6)同一終端可通過不同的通訊介質(zhì)與前置通信(多通道),多通道可智能選擇。

7)顯示與采集終端的通信過程及通信報(bào)文,自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與各廠站電量采集終端的通信成功與失敗情況。

8)可在線下裝或修改電量終端的運(yùn)行參數(shù)。

9)通信規(guī)約控件化,系統(tǒng)中隨時(shí)增加新規(guī)約,方便接入新通訊規(guī)約的電量采集終端。

3.3 數(shù)據(jù)獲取方式

1)定時(shí)召喚,按額定時(shí)間召喚系統(tǒng)所有MPE及分站數(shù)據(jù),對(duì)未取得數(shù)據(jù)可設(shè)定再次召喚。

2)人工召喚一個(gè)終端或一個(gè)分站全部電量或幾個(gè)電量或某一電量,全部時(shí)段或幾個(gè)時(shí)段,某一天或某一指定時(shí)段內(nèi)電量,當(dāng)MPE分站因故障或其他原因停運(yùn)恢復(fù)后,主站及時(shí)將MPE及分站保存電量要上來。

3)由其他電費(fèi)系統(tǒng)取得數(shù)據(jù),當(dāng)通信故障無法直接從MPE取得數(shù)據(jù)時(shí),可通過現(xiàn)場(chǎng)抄表器、軟盤、光盤、便攜機(jī)獲得數(shù)據(jù)。

3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理功能

1) 前置機(jī)主機(jī)與備機(jī)數(shù)據(jù)比較;直接采集MPE數(shù)據(jù)與分站來數(shù)據(jù)比較。

2)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。

(1)對(duì)任一電量按時(shí)段和小時(shí)統(tǒng)計(jì),峰谷平統(tǒng)計(jì),如一天96點(diǎn)統(tǒng)計(jì),24點(diǎn)統(tǒng)計(jì)等。

(2)由公式定義的電量按時(shí)段和小時(shí)統(tǒng)計(jì)。

(3) 統(tǒng)計(jì)分定時(shí),維護(hù)人員在界面上進(jìn)行統(tǒng)計(jì),數(shù)源變化自動(dòng)重新統(tǒng)計(jì)等多種方式,用戶臨時(shí)輸入統(tǒng)計(jì)公式的統(tǒng)計(jì)。

3)事件查看功能。

未存或有誤數(shù)據(jù)查看;未統(tǒng)計(jì)或需重新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查看;前置通信數(shù)據(jù)查看;通訊報(bào)文監(jiān)測(cè)。

4)信息數(shù)據(jù)處理功能。

(1)具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能

①統(tǒng)計(jì)方式。時(shí)間按小時(shí)、時(shí)段、日、月、年;方式按總加、平均、最大、最小、最大需量及發(fā)生時(shí)間;按量類型按電壓等級(jí)、用電用戶、變電所、電廠購(gòu)入、系統(tǒng)網(wǎng)損、系統(tǒng)供網(wǎng)和其它分類等。

②計(jì)算功能:旁路代,母線不平衡率,變損,線損,分類,分時(shí),電量結(jié)算,按照不同的高峰、低谷時(shí)段和高、低周的獎(jiǎng)罰系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,統(tǒng)計(jì)日、月、年的獎(jiǎng)罰電量等。

③旁路代處理:自動(dòng)判定,自動(dòng)計(jì)算及人工確認(rèn)。在有遙信信號(hào)輸入情況下,可自動(dòng)完成。

(2)通信功能:設(shè)備間數(shù)據(jù)通信查看;查看網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);通信信息查看維護(hù)。

3.5 數(shù)據(jù)錄入功能

1)向用戶提供面向電力系統(tǒng)對(duì)象,層次的數(shù)據(jù)模型,保證數(shù)據(jù)關(guān)系一致性設(shè)計(jì)及校核,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無冗余輸入。

2)系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入:系統(tǒng)類型表,廠站類型表,設(shè)備類型表,信息類型表,設(shè)備類型關(guān)系表,設(shè)備與信息間關(guān)系表,采集終端類型表,電壓等級(jí)表,電表類型表,其它表。

3)設(shè)備信息錄入:系統(tǒng)表,廠站表,設(shè)備表,電表表,CT/PT表,電量表,電量公式表,終端表,終端含有電量表,其它表。

3.6 報(bào)表管理功能

報(bào)表編輯功能強(qiáng),制表方便,有預(yù)覽功能,報(bào)表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)可在線修改。由于采用EXCEL的報(bào)表工具,圖形、表格可混合制作;報(bào)表可在寬行打印機(jī)上或激光打印機(jī)上輸出,也可以根據(jù)紙張大小進(jìn)行壓縮;報(bào)表可定時(shí)打印,也可召喚打印。

3.7 數(shù)據(jù)查詢功能

1)樹狀結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)廠站,方便查詢,可實(shí)現(xiàn)多廠站按日查詢,查詢結(jié)果可通過報(bào)表和圖形顯示。

2)查詢功能有原始數(shù)據(jù)查詢,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢,歷史數(shù)據(jù)查詢,登錄及系統(tǒng)參數(shù)修改查詢,告警分類查詢,組合查詢等。

3)查詢方式按線路,廠站統(tǒng)計(jì)量,系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)量,綜合查詢(線路統(tǒng)計(jì)量),以圖形報(bào)表方式顯示查詢結(jié)果。

4)按時(shí)間、類別查詢系統(tǒng)日志。

3.8 系統(tǒng)管理功能

1)具有良好的數(shù)據(jù)庫(kù)生成、管理、維護(hù)功能。

2)系統(tǒng)權(quán)限管理:身份驗(yàn)證,權(quán)限驗(yàn)證,防火墻技術(shù),多層次數(shù)據(jù)備份與恢復(fù),嚴(yán)格的數(shù)據(jù)正確性有效性檢測(cè)。

3)數(shù)據(jù)備份,采用光盤機(jī)備份,備份方式分系統(tǒng)備份,數(shù)據(jù)庫(kù)備份(全備份,增量備份,數(shù)據(jù)表備份)及遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)復(fù)制。

4)設(shè)備管理

(1)表計(jì)管理,裝表計(jì),表計(jì)更換。

(2)MPE設(shè)備參數(shù),表基數(shù),通訊參數(shù)下裝。

(3)CT/PT等設(shè)備管理,新裝設(shè)備,設(shè)備更換,表計(jì)或設(shè)備更換后數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。

3.9 遠(yuǎn)程診斷及告警功能

1)遠(yuǎn)程診斷,用以完成對(duì)用戶以投運(yùn)的系統(tǒng)的診斷和維護(hù)。

2)告警系統(tǒng):對(duì)通信故障、數(shù)據(jù)不合格、系統(tǒng)安全、系統(tǒng)工況、MPE及分站故障等告警,對(duì)各告警記錄可分類查詢,多媒體輸出告警信息。

4 運(yùn)行情況

1)系統(tǒng)自1999年1月份開始安裝,1999年5月份正式投運(yùn)至今,其中1999年10月份更改數(shù)字表,1999年11月初市局表計(jì)安裝結(jié)束,系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)接口完成。系統(tǒng)主站故障中斷時(shí)間為0小時(shí),運(yùn)行率為100%,終端故障中斷時(shí)間為0小時(shí),運(yùn)行率為100%。報(bào)表完整,數(shù)據(jù)完整。

2)為方便資料查詢和制作報(bào)表需要,到目前為止在全局共安裝了包括操作班、調(diào)度、運(yùn)方、用電、測(cè)試中心、生產(chǎn)局長(zhǎng)、辦公室統(tǒng)計(jì)、調(diào)度主任10臺(tái)工作站,工作站運(yùn)行情況穩(wěn)定,用戶反應(yīng)良好。

3)系統(tǒng)運(yùn)行(1999年5月~10月)期間,由于數(shù)據(jù)采集采用脈沖接受方式,再加上一小部分電能表脈沖輸出不準(zhǔn),在采集過程中,脈沖有丟失現(xiàn)象,故產(chǎn)生一定誤差,1999年10月中旬通過換表,全面采用數(shù)字通訊,數(shù)據(jù)采集精度提高,其誤差即為表計(jì)自身誤差。

4)由于利用內(nèi)部電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,而我局部分內(nèi)線采用小微波,故數(shù)據(jù)召喚受小微波零星中斷的影響,發(fā)生無法召喚的情況,但由于終端數(shù)據(jù)保存1個(gè)月,故對(duì)數(shù)據(jù)采集無影響。

5)系統(tǒng)運(yùn)行至今,數(shù)據(jù)采集情況良好,在對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際操作過程中,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的操作比較簡(jiǎn)便,人機(jī)界面友好,調(diào)用數(shù)據(jù)方便,報(bào)表制作簡(jiǎn)便。

5 系統(tǒng)解決的問題

電能自動(dòng)采集系統(tǒng)解決了無人值班變電所抄表不同時(shí);人工抄表工作強(qiáng)度大,準(zhǔn)確性不高;統(tǒng)計(jì)、計(jì)算不準(zhǔn);電能表人為接線錯(cuò)誤及表計(jì)出錯(cuò)不能及時(shí)得到糾正等,真正做到電量抄錄統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確、可靠、公正和及時(shí),提高了管理水平,發(fā)展前景廣闊。

電能自動(dòng)采集系統(tǒng)不僅降低了操作班的工作強(qiáng)度,提高了抄表的準(zhǔn)確性,方便了統(tǒng)計(jì)工作,而且對(duì)辦公室、用電管理所及調(diào)度的統(tǒng)計(jì)工作和制作報(bào)表提供了極大的便利,同時(shí),系統(tǒng)對(duì)變電所10kV及35kV母線進(jìn)行數(shù)據(jù)平衡,可以使電能表人為接線錯(cuò)誤、表計(jì)出錯(cuò)及CT變比的變換及時(shí)得到反應(yīng),并加以修改,可杜絕由于上述原因造成的電量統(tǒng)計(jì)損失。另外,系統(tǒng)還可實(shí)時(shí)反應(yīng)電表讀數(shù),解決了無人值班變電所不能實(shí)時(shí)抄錄電表讀數(shù)的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]浙江省電力工業(yè)局.遠(yuǎn)方電能量數(shù)據(jù)終端主要技術(shù)要求[S].

[2]桐鄉(xiāng)局,南京南瑞華寧電氣設(shè)備公司.桐鄉(xiāng)電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議.

湖北省隨州市啟動(dòng)首屆“青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”評(píng)選

近日,湖北省隨州市正式啟動(dòng)首屆“青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”評(píng)選活動(dòng),旨在表彰一批在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步中做出突出貢獻(xiàn)的青年科技創(chuàng)新人才。

為激勵(lì)青年科技工作者投身“科教興市”戰(zhàn)略,培養(yǎng)和造就一批科技創(chuàng)新的青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人,隨州市委、市政府決定設(shè)立"隨州市青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)",并于今年開展首屆評(píng)選活動(dòng),由市委組織部、市人事局、市科協(xié)共同負(fù)責(zé)組織開展。評(píng)選辦法明確,凡年齡在44周歲以下,在該市經(jīng)濟(jì)、科技、教育、衛(wèi)生等領(lǐng)域從事科研與技術(shù)工作,業(yè)績(jī)突出、品德優(yōu)良的青年科技工作者,均可報(bào)名參加評(píng)選。最后確定獲得“青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”的對(duì)象,必須是在科學(xué)研究工作中提出了新的思想或創(chuàng)造了新的方法,對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展或某一學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了現(xiàn)實(shí)推動(dòng)作用;或是在技術(shù)開發(fā)或工程建設(shè)中銳意進(jìn)取和創(chuàng)新,解決了經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要難題,取得了較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益;或是在科技成果轉(zhuǎn)化、科技知識(shí)普及或促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合中做出了突出貢獻(xiàn),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

據(jù)了解,該獎(jiǎng)項(xiàng)是該市獎(jiǎng)勵(lì)科技工作者的最高榮譽(yù)。今后將每3年評(píng)選表彰一次,每次表彰名額不超過10名,以市委市政府名義頒發(fā)證書、獎(jiǎng)牌和獎(jiǎng)金。