電能量遠程計量系統(tǒng)在電力計量中的應用

【摘 要】為適應商業(yè)化運營的需要，建設一個基于電量自動采集的電能量遠程計量及綜合應用系統(tǒng)十分必要。從目前電力企業(yè)的計算機應用狀況來看，各信息系統(tǒng)相對獨立，形成了許多數(shù)據(jù)孤島，難以實現(xiàn)對電力經(jīng)營全過程的支持。

【關鍵詞】電力系統(tǒng)；電能計量；自動采集；網(wǎng)損

1.引言

本文提出的電能量遠程計量系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代通信技術、信息處理、儲存及發(fā)布技術，實現(xiàn)關口數(shù)據(jù)、變電站、電廠、配電變壓器、大用戶、居民小區(qū)等計量點數(shù)據(jù)的遠程自動采集；同時與負荷控制系統(tǒng)、調度管理系統(tǒng)（DMS）、電力營銷系統(tǒng)（SG186）、能量管理系統(tǒng)（EMS）等實現(xiàn)互聯(lián)互通；在數(shù)據(jù)中心平臺上通過處理和挖掘數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電能量的自動統(tǒng)計、數(shù)據(jù)共享、考核結算、全網(wǎng)網(wǎng)損計算與分析、用電監(jiān)查、防竊電、營銷決策支持、營銷自動化技術支持等應用功能。

2.電能量遠程計量系統(tǒng)的體系結構

2.1 系統(tǒng)構成

遠程計量系統(tǒng)可采用分層、分布式結構，由主站、計量點電量采集終端和通信網(wǎng)絡組成。主站的結構為分布式局域網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過配置不同的通信模塊以網(wǎng)絡、模擬或數(shù)字專線/撥號、全球移動通信系統(tǒng)（GSM）、通用分組無線業(yè)務（GPRS）或光纖等方式與采集終端通信，同時抄錄站端采集裝置的信息。數(shù)據(jù)傳輸采用主站召喚方式和終端主動上報方式。

2.2 系統(tǒng)主站

2.2.1 硬件平臺 主站包括數(shù)據(jù)庫服務器、前置機、工作站和網(wǎng)關機。數(shù)據(jù)庫服務器采用冗余雙機集群互為熱備用工作方式，前置機采用雙機平衡工作方式。主站網(wǎng)絡采用冗余的高速雙網(wǎng)結構，分為內網(wǎng)、安全區(qū)、信息網(wǎng)、變電站四部分。

2.2.2 軟件平臺 系統(tǒng)軟件按三層瀏覽器/服務器及客戶機/服務器結構、模塊化、分布式設計，實現(xiàn)業(yè)務與數(shù)據(jù)分離。底層包括支持平臺及服務器模塊；中間層具有訪問底層的統(tǒng)一接口；應用層通過中間層對底層進行訪問。系統(tǒng)模塊采用跨平臺設計，其中對重要模塊實現(xiàn)主輔備份。

2.2.3 系統(tǒng)軟件模塊 可以設置成包括軟總線模塊、控制臺模塊、前置通信模塊、Web 應用模塊、事項管理模塊、線損計算與分析模塊、負荷分析模塊、配變監(jiān)測模塊、圖形化人機會話模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和其他模塊等功能區(qū)。

2.2.4 系統(tǒng)安全性考慮 （1）網(wǎng)絡安全。采用防火墻實現(xiàn)內外網(wǎng)隔離，將與其它系統(tǒng)互聯(lián)的服務器放在防火墻的安全區(qū)，允許內網(wǎng)其它系統(tǒng)相關計算機的訪問，同時也能訪問其它系統(tǒng)，其它系統(tǒng)不能直接訪問本系統(tǒng)的內網(wǎng)。（2）系統(tǒng)設計方面。系統(tǒng)有完備的用戶權限管理功能，為每一個功能設置一個權限，并由系統(tǒng)管理員根據(jù)需要分配給相關部門的相關用戶，每一個用戶又有各自的密碼保護，這樣能有效地防止非法用戶的入侵以及非法操作；對于原始數(shù)據(jù)在技術上保證其不可修改；在經(jīng)過修改的其它數(shù)據(jù)上打上修改標志，并記錄修改的人員與時間；使用本系統(tǒng)提供的開發(fā)接口訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，必須先進行用戶認證，使認證失敗的連接不能訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)；而且對不同用戶分配只讀、讀/寫等功能權限；系統(tǒng)應用程序自動生成登錄事件記錄，包括登錄的用戶名、登錄時間、登錄IP 以及相應的執(zhí)行操作等，并生成完整的日志。

2.3 電量采集終端

電量采集終端包括變電站電量采集終端、配變和大用戶采集終端、居民小區(qū)電量采集終端等。其主要功能是采集、存儲電能表的數(shù)據(jù)；事項記錄；系統(tǒng)自檢和自恢復；校時；維護；監(jiān)測系統(tǒng)運營狀況等。

3.電能量遠程計量系統(tǒng)的功能

3.1 電能量數(shù)據(jù)采集與分析

完成變電站、配變、高壓客戶和居民小區(qū)電能表數(shù)據(jù)的采集。其中電能表數(shù)據(jù)主要包括多費率的窗口值、電流、電壓、功率、最大需求量、電表運行事項等。變電站采集終端根據(jù)需求對表計的各種數(shù)據(jù)進行有選擇地采集并按指定采集電表數(shù)據(jù)及實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，如電壓合格率、供電可靠性的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、日最大、最小值統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。

3.2 網(wǎng)損的自動生成與分析

系統(tǒng)可設為以下幾個主要功能：

（1）數(shù)據(jù)輸入方式。實現(xiàn)基于網(wǎng)絡示意圖的網(wǎng)絡參數(shù)輸入。（2）輸電網(wǎng)理論線損計算。包括網(wǎng)絡拓撲、狀態(tài)估計、潮流計算、線損計算。（3）配電網(wǎng)理論線損計算?？刹捎玫戎惦娮璺?、計算精度較高的均方根電流法、解決弱環(huán)網(wǎng)問題的改進迭代法。（4）低壓電網(wǎng)理論線損計算?？刹捎门_區(qū)損失法、電壓損失法等。（5）理論線損與統(tǒng)計線損的比較。按電壓等級分別列出變壓器、線路等的損耗，并與上一年以及歷年的分壓線損及分類線損進行比較。（6）提供降損決策分析。為調整電壓降損、送電線路升壓降損、并聯(lián)無功補償、增加并列線路降損、增大導線截面積降損等提供多種決策綜合分析。

3.3 變電站母線平衡統(tǒng)計分析

通過采集變電站母線上計量點、考核點的電表數(shù)據(jù)，按照母線運行情況計算母線輸入電量、輸出電量和不平衡電量，進而計算母線的不平衡率。

3.4 負荷管理

（1）配變管理。通過對安裝于公用配電變壓器上的終端設備，實現(xiàn)了對變壓器的實時監(jiān)測管理，以及時發(fā)現(xiàn)變壓器的異?；虿缓侠?、不經(jīng)濟的運行現(xiàn)象。（2）并網(wǎng)點管理。并網(wǎng)點用戶主要指地方小火電、地方小水電、熱電廠以及其他各種類型的用戶。通過監(jiān)測并網(wǎng)點用戶的發(fā)電、上網(wǎng)、下網(wǎng)等計量點的負荷、電量數(shù)據(jù)，繪制相應的負荷、電量曲線，及時了解其實時的供用電情況，并根據(jù)電力企業(yè)的實際需求，依據(jù)有關規(guī)定或協(xié)定，對其進行合理監(jiān)控。（3）計量監(jiān)察和查、防竊電。包括客戶計量裝置運行狀況的監(jiān)測、人為竊電行為的監(jiān)測及異常信息報警。（4）供電質量監(jiān)測與分析。包括電壓合格率統(tǒng)計分析、功率因數(shù)統(tǒng)計分析及供電可靠性統(tǒng)計分析。（5）負荷統(tǒng)計分析與預測。包括負荷統(tǒng)計分析、負荷預測、行業(yè)用電分析及歷史日數(shù)據(jù)分析。（6）電費管理。包括電費催收、預購電控制等。

3.5 營銷決策支持

（1）統(tǒng)計報表生成。設計特定條件，提取合成客戶服務層和營銷業(yè)務層的原始及處理信息，利用報表設計工具形成自助報表。（2）綜合查詢。查詢業(yè)擴報裝情況；電費應收、實收和欠費情況；電價執(zhí)行情況和均價水平；客戶的電量、電費和電價情況；供電合同的簽約和執(zhí)行情況；電能計量管理情況等。（3）用電需求預測。根據(jù)預測對象和預測期的長短確定預測的內容、范圍和時間，應選用適當?shù)念A測方法和模型；對預測結果進行修正校核，對用數(shù)學模型求得的值與實際值進行比較，算出誤差，對誤差值較大的找出原因并進行修正。（4）營銷分析。包括銷售分析、市場分析、客戶分析等。

3.6 電力市場支持

（1）根據(jù)各計量點的電能量數(shù)據(jù)，對發(fā)電廠的發(fā)電計劃的執(zhí)行情況進行考核，計算欠發(fā)電量、過發(fā)電量；考核各時段的發(fā)電計劃曲線的執(zhí)行情況，根據(jù)考核規(guī)則計算獎勵電量和懲罰電量等。（2）根據(jù)各計量點的電能量數(shù)據(jù)，對下屬各供電公司的購電計劃執(zhí)行情況進行考核，計算獎勵電量和懲罰電量以及補償電量等。（3）根據(jù)關口點的電能量數(shù)據(jù)，對全公司供電量計劃的執(zhí)行情況進行考核，計算獎勵電量、懲罰電量以及補償電量等。

3.7 檔案管理

包括與系統(tǒng)相關的各種電力設備參數(shù)及它們之間關系的描述，與數(shù)據(jù)采集有關的采集方法和采集參數(shù)描述，與統(tǒng)計有關的統(tǒng)計方法和統(tǒng)計參數(shù)描述，與系統(tǒng)管理有關的操作人員、權限設置描述，與系統(tǒng)互聯(lián)有關的接口描述以及各種設備變更、旁代操作事項的管理等。

4.結語

以電量自動采集為基礎的電能量遠程計量及綜合應用環(huán)境集電能量計量計費、網(wǎng)損實時計算與分析、負荷管理、營銷決策支持等于一體，其設計特點保證了電能量數(shù)據(jù)的可靠性、完整性、一致性、及時性和安全性，滿足考核結算的要求并實現(xiàn)了信息共享，為電力企業(yè)的商業(yè)化運營提供了有力的技術支撐。