電力實抄及負控系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　 摘 要：最近十多年來，我國的國民經(jīng)濟一直以10%左右的速度穩(wěn)定發(fā)展，為滿足國民經(jīng)濟對電能需求的迅速增長，我國電網(wǎng)的規(guī)模日益擴大。對電能計量的準確性和實時性要求也日漸提高，傳統(tǒng)的人工抄表需要大量人力，不能得到實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)困難、滯后。電能電量量綜合信息管理自動化系統(tǒng)是將電能量采集、管理功能綜合于一體的一個自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)對變電站、電廠、關口、大中小用戶、臺變、居民表計的電能量采集，結(jié)合營銷管理系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)以及配網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對電能量實現(xiàn)分級分線路的管理與分析。
　　關鍵詞：信息管理系統(tǒng)分布式應用軟件信息處理
　　中圖法分類號: TM93 文獻標識碼 ：A文章編號：1674-098X(2011)6(c)-0000-00
　　
　　1電能綜合信息管理自動化系統(tǒng)（HL3000）概述
　　1.1體系結(jié)構(gòu)
　　HL3000電能綜合信息管理自動化系統(tǒng)系列包括HL3100廠站電能計量計費自動化系統(tǒng)（廠站計量遙測系統(tǒng)）、HL3200用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)、HL3300配變綜合信息管理自動化系統(tǒng)和HL3400居民集抄自動化系統(tǒng)。
　　HL3000電能綜合信息管理自動化系統(tǒng)主站所有應用建設在統(tǒng)一的分布式應用軟件平臺之上，將廠站系統(tǒng)、大用戶系統(tǒng)、配變系統(tǒng)及居民系統(tǒng)采用一體化應用平臺進行一體化建設，從而實現(xiàn)統(tǒng)一建模、信息共享，并進行業(yè)務綜合分析處理。
　　從整體說，對于電能管理應用來說，如果廠站、大用戶/配變和居民三個層次的系統(tǒng)完全獨立建設，勢必難以進行全局的統(tǒng)計分析和應用管理。例如，對于一條10KV配電出線，其供電端的計量點是在廠站電能計量計費自動化系統(tǒng)中采集處理的，而其用電端則是在大用戶電力負荷管理系統(tǒng)和配變綜合管理自動化系統(tǒng)以及居民集抄自動化系統(tǒng)中采集處理的，如果系統(tǒng)完全獨立建設，則一條10KV配電出線的線損都難以及時分析處理，更不可能從全局的角度來考察整個電網(wǎng)的線損狀況，而如果一體化建設，所有這些問題都迎刃而解，電能量的業(yè)務綜合分析也得以實現(xiàn)。
　　整體上看，系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：
　　1）數(shù)據(jù)采集：采集各計量點電能量、瞬時量、電網(wǎng)事件、電能質(zhì)量等電網(wǎng)數(shù)據(jù)，做到自動、完整、準確、安全、及時、一致、可靠、靈活的采集、傳輸和存儲，保證數(shù)據(jù)不丟失。
　　2）計量管理：在線監(jiān)控電能量計量裝置運行信息和系統(tǒng)運行、計量缺陷等故障信息。
　　3）運行管理：在線監(jiān)視電網(wǎng)設備的運行。
　　4）統(tǒng)計分析：實現(xiàn)各計量點分時電量統(tǒng)計、結(jié)算考核，負荷分析，電壓合格率分析和功率因數(shù)分析等，并以表格、曲線（含棒圖、餅圖）等多種形式輸出。
　　5）線損管理：實現(xiàn)線路、臺區(qū)線損統(tǒng)計。
　　6）用電監(jiān)察：實現(xiàn)用電異常監(jiān)測（防竊電）。
　　7）用電管理：實現(xiàn)電壓合格率、功率因數(shù)合格率、供電可靠性的統(tǒng)計分析功能。
　　8）負荷管理：實現(xiàn)負荷控制和管理功能。
　　9）業(yè)務界面：豐富的曲線、WEB、報表、畫面等表現(xiàn)形式，為用戶提供友好的人機界面，符合電力企業(yè)工作人員使用習慣。
　　10）報表輸出：實現(xiàn)各種日、月、年電量報表、線損報表、異常用電情況報表。
　　11）系統(tǒng)集成：支持與其它系統(tǒng)（如：用電營銷管理系統(tǒng)等）的集成連接，還可以融入配電/用電GIS圖形技術，為電力企業(yè)的商業(yè)化運營提供決策支持。
　　1.2系統(tǒng)特點
　　1.2.1一體化
　　一體化應用軟件，支持包括廠站系統(tǒng)、配變系統(tǒng)及居民系統(tǒng)在內(nèi)的一體化建設，從而實現(xiàn)統(tǒng)一建模、信息共享，并進行業(yè)務綜合分析處理。
　　1.2.2準確性
　　系統(tǒng)所采集的電能原始數(shù)據(jù)保證準確，符合相應的計量管理標準和技術規(guī)范。
　　1.2.3完整性
　　由于電能數(shù)據(jù)累加性和傳遞性的特點，任何情況下都不允許丟失電能原始數(shù)據(jù)，在采集處理及傳輸環(huán)節(jié)采用相應的技術手段確保數(shù)據(jù)的完整性。
　　1.2.4一致性
　　從采集、傳輸至存儲，保證全過程中數(shù)據(jù)的一致；與終端當?shù)財?shù)據(jù)的一致。
　　任何用戶所面對和處理的電能數(shù)據(jù)是完全一致的，即任何一個對電能數(shù)據(jù)的合法處理，都能反映和傳遞到其他用戶。
　　1.2.5同時性
　　整個系統(tǒng)具備統(tǒng)一的標準時鐘，以主站系統(tǒng)GPS時鐘為基準進行設置。
　　1.2.6靈活性
　　系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集與傳輸、應用功能、數(shù)據(jù)保存和利用方面具有很大的靈活性。
　　1.2.7開放性
　　系統(tǒng)支持軟件平臺包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信規(guī)約、應用軟件及開發(fā)環(huán)境符合國際及工業(yè)標準，具有符合開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。系統(tǒng)不僅滿足當前的需要，而且還滿足將來能容易地擴展其功能和規(guī)模的需要。
　　1.2.8安全性
　　系統(tǒng)采取措施確保數(shù)據(jù)存取、系統(tǒng)配置和其他在系統(tǒng)上操作的安全性。工作正常的在線、離線操作不引起系統(tǒng)崩潰。在線維護處理，在不中斷和干擾系統(tǒng)的正常工作的情況下運行。
　　1.2.9可靠性
　　系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。服務器、網(wǎng)絡主設備及其他設備的平均無故障時間大于20000小時。
　　1.2.10及時性
　　滿足電網(wǎng)商業(yè)化運行中電能量統(tǒng)計和考核周期的要求。
　　1.2.11實用性
　　根據(jù)業(yè)務需求，建立一個具有現(xiàn)代化管理、通信手段的信息系統(tǒng)，以滿足用戶對電能量計量和負荷管理的要求，提高綜合業(yè)務能力和工作效率。
　　1.3適用標準
　　適用下列組織制定的標準：
　　ISO（國際標準化組織）
　　IEC（國際電工委員會）
　　ITU-T（國際電信聯(lián)盟）
　　IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）
　　IEEE 802.x 系列局域網(wǎng)通訊標準
　　GB（中華人民共和國國家標準委員會）
　　DL（中華人民共和國電力行業(yè)標準）
　　浙江省電力公司《用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)主站軟件技術規(guī)范（討論稿）》，2004年8月29日
　　《浙江省用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)終端、前置機技術條件》，2003年8月
　　《浙江省用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)通信規(guī)約（試行稿）》，2003年8月30日
　　《浙江省用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)通信規(guī)約若干補充規(guī)定》，2004年3月28日
　　也適用下列事實上的工業(yè)標準：
　　符合IEEE POSIX和OSF標準的操作系統(tǒng)
　　滿足ANSI標準的SQL數(shù)據(jù)庫查詢訪問
　　符合X－Window和OSF/MOTIF的人機界面標準
　　符合開放系統(tǒng)POSIX 標準的操作系統(tǒng)采用UNIX
　　符合ANSI 標準的C/C++和FORTRAN 語言
　　符合X-Window 和MOTIF 標準的GUI
　　網(wǎng)絡通訊采用工業(yè)標準的TCP/IP 協(xié)議
　　1.4環(huán)境條件
　　1.4.1機房環(huán)境
　　溫度：15℃～30℃
　　濕度：20%～80%
　　鋪設防靜電地板
　　滿足設備的散熱要求，所有設備均不能放置在封閉的狹小空間內(nèi)。
　　1.4.2機房電源
　　單相電壓200V～240V
　　頻率50Hz±0.2Hz
　　UPS 供電
　　1.4.3機房接地
　　要求接地電阻<1 歐姆，如果整棟大樓合用接地裝置則接地電阻最好小于0.5 歐姆，且與防雷保護地分開。
　　
　　2分布式應用軟件平臺
　　系統(tǒng)主站分布式應用軟件平臺采用統(tǒng)一電力自動化分布式應用軟件支撐平臺。其在整個HL3000電能綜合信息管理自動化系統(tǒng)中的地位如下圖所示：
　　電力自動化主站系統(tǒng)分布式應用軟件平臺采用新思想、新標準、新技術，在總結(jié)國際先進平臺OASYS的經(jīng)驗的基礎上開發(fā)成功的，集可靠性、實用性、先進性、開放性和安全性為一體。采用了目前先進的平臺化體系、分布式網(wǎng)絡環(huán)境、模塊化組合構(gòu)建應用、專業(yè)的實時中間件和通用的標準中間件相結(jié)合、實時數(shù)據(jù)庫與商用數(shù)據(jù)庫相結(jié)合、面向電力對象技術、遵循電力應用軟件互聯(lián)的國際標準IEC 61970系列的公用信息模型（CIM）和組件接口規(guī)范（CIS）、采用多客戶/服務器（Client /Multi-Server）和WEB Server實時發(fā)布/定制技術，為電力企業(yè)的核心業(yè)務能量管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、電能量計量系統(tǒng)、電力企業(yè)信息一體化等提供了實時、開放、完善的專業(yè)應用平臺。系統(tǒng)主站平臺具有以下技術特點：
　　
　　2.1一體化支撐平臺
　　電力自動化主站系統(tǒng)分布式應用軟件平臺提供強大的支撐平臺，所有的電力應用子系統(tǒng)都由統(tǒng)一的支撐平臺提供支持服務。各個應用子系統(tǒng)相對獨立，專注其應用功能的完善，各個子系統(tǒng)由統(tǒng)一平臺形成一個有機的整體。
　　2.2完全的跨平臺系統(tǒng)
　　電力自動化主站系統(tǒng)分布式應用軟件平臺采用分層開放分布式客戶/服務器的設計思想，形成一個獨立于特定硬件和操作系統(tǒng)環(huán)境的真正跨平臺系統(tǒng)。
　　2.3完善的圖模庫一體化設計
　　電力自動化主站系統(tǒng)分布式應用軟件平臺以繪圖為先導，同步實現(xiàn)電力設備建庫、建模。通過圖元的幾何連接，自動建立電力設備之間的電氣連接關系，從而在數(shù)據(jù)庫中建立起物理模型。一次主接線圖完成后，就可以根據(jù)電力設備之間的連接關系建立系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型。同時為了提高繪圖效率，系統(tǒng)還提供了自校、自動斷線和自動學習的功能。
　　2.4全面的系統(tǒng)監(jiān)視功能
　　電力自動化主站系統(tǒng)分布式應用軟件平臺能夠支持對整個分布式實時系統(tǒng)進行全方位的監(jiān)控和管理。通過SNMP網(wǎng)管軟件對網(wǎng)絡的運行狀態(tài)和負荷率進行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理。對各個節(jié)點的CPU負載、磁盤利用率等系統(tǒng)信息進行監(jiān)視。
　　2.5可擴充性好
　　電力自動化主站系統(tǒng)分布式應用軟件平臺具有良好的可擴充性，可以方便地對系統(tǒng)節(jié)點以及系統(tǒng)容量進行擴充。同時由于現(xiàn)在電力系統(tǒng)發(fā)展日新月異，各種相關制度的改革也在不斷進行之中，導致新的功能要求不斷出現(xiàn)，系統(tǒng)的可擴充性可以保證系統(tǒng)能隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展不斷提高其功能，保證系統(tǒng)的可用性，從而延長系統(tǒng)的使用壽命。
　　
　　3HL3000電能量綜合信息管理系統(tǒng)主站性能指標
　　3.1系統(tǒng)可用性
　　系統(tǒng)年可用率≥99.98%；
　　設備電源故障切換無間斷，對雙電源設備無干擾。
　　3.2系統(tǒng)可靠性和運行壽命指標
　　系統(tǒng)運行壽命＞10年；
　　系統(tǒng)中關鍵設備MTBF>20000小時；
　　系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運行，在值班設備無硬件故障和非人工干預的情況下，主備設備不應發(fā)生自動切換；
　　由于偶發(fā)性故障而發(fā)生自動熱啟動的平均次數(shù)<1次/3600小時；
　　所有設備的壽命在正常使用（具有一定備品條件）≥10年；
　　所有設備（包括電源設備）在給定的條件下運行，連續(xù)4000小時內(nèi)不需要人工調(diào)整和維護。
　　3.3信息處理指標
　　主站系統(tǒng)時鐘誤差：< 0.1 s。
　　主站與終端時鐘誤差< 2 s。
　　數(shù)據(jù)精度：等于電表抄讀數(shù)據(jù)精度。
　　通訊誤碼率小于10-4時可以保證系統(tǒng)正常通訊。
　　3.4系統(tǒng)負載率指標
　　正常情況下主要節(jié)點（服務器和前置機）CPU負載≤40%（10秒平均值）；
　　事故情況下主要節(jié)點（服務器和前置機）CPU負載≤50%（10秒平均值）；
　　任何情況下，在任意5分鐘內(nèi)，系統(tǒng)主局域網(wǎng)的平均負荷率不超過30%。
　　3.5系統(tǒng)存儲容量指標
　　數(shù)據(jù)容量原則上只受硬盤容量（磁盤陣列）限制，歷史數(shù)據(jù)存儲時間可不少于3年；
　　對其它存儲設備，其存儲容量除滿足系統(tǒng)運行要求的容量外，至少保留200%的備用容量；
　　當存儲容量余額低于系統(tǒng)運行要求容量的80%時發(fā)出告警信息。
　　3.6系統(tǒng)網(wǎng)絡及通信指標
　　系統(tǒng)網(wǎng)絡通信速率：100/1000Mbps；
　　遠程網(wǎng)絡通信速率：64kbps～2Mbps/10Mbps/100Mbps/1000Mbps。
　　
　　4 結(jié)論和展望
　　電量實抄及負控系統(tǒng)的設計與開發(fā)科技含量較高，同時跨越多門學科，不僅要滿足電能計量系統(tǒng)的準確性、完整性、安全性、及時性的要求，而且要替代人工抄錄的傳統(tǒng)方法。HL3000從根本上保證了新一代電能綜合信息管理技術的先進性、系統(tǒng)的安全性、個性鮮明的本地化應用以及系統(tǒng)的可擴充性和可維護性。該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)負荷控制，遠方進行停電操作，對電力緊缺地區(qū)的有序用電，重點保障居民用電的利民政策執(zhí)行提供了保障，創(chuàng)造了巨大的社會效益。
　　HL3000電量實抄及負控系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展和逐步采用將大大提高抄表效率，實行電能的實時監(jiān)控，防止電能的流失有著人工抄錄不可替代的優(yōu)勢。