對(duì)電網(wǎng)電能計(jì)量自動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)視技術(shù)分析

馮兵 石鐘文

摘要：眾所周知，目前的電能計(jì)量系統(tǒng)，其主要的組成部分包括主站、電能計(jì)量終端、電能表以及通信電能量計(jì)量的子系統(tǒng)。其中，采集電能表數(shù)據(jù)信息的是電能計(jì)量終端，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)處理和保存，同時(shí)，主站對(duì)這些采集到的數(shù)據(jù)以及其它的信息進(jìn)行定時(shí)的控制和傳輸。這種自動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電能計(jì)量進(jìn)行監(jiān)視的系統(tǒng)實(shí)施并投入運(yùn)行，不僅可以檢測(cè)出存在的故障，而且還可以避免故障的擴(kuò)大，減少故障產(chǎn)生的影響，并取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量；自動(dòng)監(jiān)視；遠(yuǎn)程監(jiān)視

作為電能結(jié)算的數(shù)據(jù)依據(jù)，就是以這個(gè)系統(tǒng)采集到的為準(zhǔn)，由此可見(jiàn)，所采集的數(shù)據(jù)自身完整程度與準(zhǔn)確程度具有重要的作用，并且對(duì)于系統(tǒng)的實(shí)用性以及可靠性具有決定性的作用。雖然，電能量的數(shù)據(jù)采集始終是定時(shí)傳輸，然而，如果系統(tǒng)內(nèi)部的任一部分發(fā)生故障都會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利的影響，導(dǎo)致的后果也是相當(dāng)嚴(yán)重的，甚至是不可彌補(bǔ)的。現(xiàn)在主要的應(yīng)對(duì)方式就是對(duì)每個(gè)設(shè)備尤其是經(jīng)常出現(xiàn)故障的部分進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，用實(shí)時(shí)的信息來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)。

一、監(jiān)視功能的應(yīng)用

通過(guò)上述系統(tǒng)，每個(gè)站的能計(jì)量終端的信號(hào)測(cè)量在SCA DA / EMS系統(tǒng)上可以得到，應(yīng)用程序可以充分的對(duì)這些信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，比較適用于在實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以及其管理信息系統(tǒng)2層面實(shí)現(xiàn)方面。然而，站在實(shí)時(shí)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的角度上來(lái)看，其功能的實(shí)現(xiàn)大部分都表現(xiàn)在MIS上。

1.畫面無(wú)法顯示

測(cè)量終端能夠?qū)⑺璞O(jiān)測(cè)電能計(jì)量數(shù)據(jù)全部顯示出來(lái)，并且各個(gè)設(shè)備都能夠顯示出電能計(jì)量終端報(bào)警的狀態(tài)，電池電源的狀態(tài)，電能表通信的狀態(tài)等等。然而，一旦發(fā)生故障，其信號(hào)狀態(tài)就會(huì)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致其畫面顯示也異常，進(jìn)而系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)改變顏色或者是閃爍來(lái)予以提示。然而，可以通過(guò)將實(shí)時(shí)系統(tǒng)與MIS顯示屏幕增加的方式，讓實(shí)時(shí)監(jiān)控屏幕變得更加簡(jiǎn)單，其主要的目的就是對(duì)操作人員進(jìn)行系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)故障，就能夠及時(shí)地通知維修工作人員，MIS顯示器屏幕的改善使得維修工作人員以及無(wú)權(quán)進(jìn)入到實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的工作人員更便于對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而不斷完善畫面的功能。

2.事件記錄

將各信號(hào)定義成按照時(shí)間順序記錄的量，這樣就能夠獲取到相對(duì)精準(zhǔn)的系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)間。監(jiān)控畫面所顯示的告警區(qū)域，其各個(gè)告警信息都對(duì)應(yīng)一次系統(tǒng)狀態(tài)的改變，包括站的名字、信號(hào)的名稱、狀態(tài)發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間。為了讓維護(hù)人員分析的更方便，對(duì)發(fā)生狀態(tài)改變站的名稱進(jìn)行點(diǎn)擊還可以顯示出其信號(hào)狀態(tài)變化的具體信息內(nèi)容。而記錄的內(nèi)容則會(huì)被完整保存，進(jìn)而為后期的故障分析提供相對(duì)準(zhǔn)確的理論依據(jù)。

3.自動(dòng)告警

若僅存在監(jiān)視畫面，就需要運(yùn)行工作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障，但是很容易出現(xiàn)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的情況甚至還會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)的故障。自動(dòng)報(bào)警機(jī)制是一個(gè)很好的解決問(wèn)題的辦法，一旦檢測(cè)到故障就會(huì)立馬進(jìn)行警報(bào)，警報(bào)的方式是多樣的：語(yǔ)音提醒、向維修人員手機(jī)發(fā)送短信或向其計(jì)算機(jī)發(fā)送信息。

二、可行性分析

1.監(jiān)視對(duì)象

在電能計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)圖1）上可以看出，在這個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分就是電能計(jì)量終端，一方面，電能計(jì)量系統(tǒng)同電能表實(shí)現(xiàn)通信，積極采集電能數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理與保存；另一方面，電能計(jì)量系統(tǒng)與主站實(shí)現(xiàn)通信，傳輸數(shù)據(jù)信息，其實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)會(huì)直接對(duì)系統(tǒng)的可靠性和精確性產(chǎn)生影響。而根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行狀況以及電能計(jì)量終端故障的檢修與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析與研究，可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致電能計(jì)量終端故障率較高的原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）電源，在電能計(jì)量終端與電能表通信的過(guò)程中也同樣會(huì)采集數(shù)據(jù)信息，同時(shí)，根據(jù)設(shè)置來(lái)形成積分周期的數(shù)據(jù)信息，而主站則以溝通的形式來(lái)獲取積分周期的數(shù)據(jù)與其他方面的信息。要是在此期間電源出現(xiàn)故障，電能計(jì)量終端在斷電的情況下是不能工作的。（2）電池，電能計(jì)量終端內(nèi)部的電池，其主要作用就是在工作電源發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)保存SRAM中的相關(guān)數(shù)據(jù)與參數(shù)。若電池也發(fā)生故障，那么，電能計(jì)量終端所測(cè)得的數(shù)據(jù)信息就會(huì)被刪除，要重新進(jìn)行配置以后才能夠正常工作。但是，最嚴(yán)重的就是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息一并刪除，這樣一來(lái)，導(dǎo)致該部分?jǐn)?shù)據(jù)的主站無(wú)法及時(shí)接收數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)丟失，而在實(shí)際的操作過(guò)程中電池是出現(xiàn)故障概率最大的。

2.信號(hào)的獲得和傳輸

（1）電池告警。電能計(jì)量終端會(huì)定時(shí)對(duì)電池工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如果電池電壓檢測(cè)的結(jié)果低于3V，就需要及時(shí)報(bào)警。而在此背景下，應(yīng)及時(shí)將電池更換，進(jìn)而防止工作電源與電池發(fā)生故障所造成的參數(shù)丟失，同時(shí)也避免了因?yàn)閿?shù)據(jù)刪除所造成的嚴(yán)重后果。（2）同電能表通信的告警。一般情況下，電能計(jì)量終端與電能表的通信頻率就是每分鐘一次，而在此時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)凍結(jié)并收集。如果雙方無(wú)法保證正常的交流通信，那么，電能計(jì)量終端就會(huì)立即進(jìn)行報(bào)警。因?yàn)?，在雙方溝通的過(guò)程中，不僅需要完成電能數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，電能表的運(yùn)行狀態(tài)信息也同樣需要進(jìn)行傳輸。

經(jīng)過(guò)上文的分析我們可以看到，要是電能計(jì)量終端在正常工作狀態(tài)下會(huì)實(shí)時(shí)的監(jiān)控所有測(cè)量終端的關(guān)鍵部位，以保證它的正常運(yùn)行，一旦檢測(cè)到有故障就會(huì)立即報(bào)警。我們可以對(duì)這一功能充分的利用，對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行周密的檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量終端正常工作的目的。

電能計(jì)量是一個(gè)具有輸出信號(hào)功能的終端，它的輸出類型是空節(jié)點(diǎn)類型，我們就可以把信號(hào)源定義為一種警告信號(hào)。同時(shí)還要對(duì)輸出信號(hào)與實(shí)際需要的數(shù)量的有限性進(jìn)行考慮，可以選擇出三個(gè)輸出信號(hào)，與其相對(duì)應(yīng)的就是電池報(bào)警、與電能表通信報(bào)警以及其他報(bào)警。

如果電能計(jì)量終端斷電不能運(yùn)行的時(shí)候，無(wú)需依靠電能計(jì)量監(jiān)測(cè)終端就能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警輸出。可以通過(guò)將信號(hào)繼電器納入到電源電路當(dāng)中的方法，使電源電壓有效地轉(zhuǎn)變成信號(hào)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而更便于對(duì)節(jié)點(diǎn)的觀看，了解電源實(shí)際運(yùn)行的狀況。

采取上述方式方法能夠有效地滿足信號(hào)監(jiān)測(cè)的相關(guān)需要，但是要想進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對(duì)這些信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐緩竭€需要尋找。在廠站一般有一個(gè)遠(yuǎn)程終端單元（RTU）或遙測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸以及本地計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)同SCA/DA電磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信。上述監(jiān)測(cè)信號(hào)就能夠作為遙信量遠(yuǎn)動(dòng)通信的實(shí)時(shí)傳輸。

三、工程實(shí)施和應(yīng)用情況

項(xiàng)目計(jì)劃的實(shí)施主要包括以下幾個(gè)部分

1.適當(dāng)修改電能計(jì)量終端軟件配置。應(yīng)豐富電能計(jì)量終端輸出接口定義的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)三個(gè)輸出觸點(diǎn)同電能表通訊報(bào)警、電池報(bào)警與綜合報(bào)警的相互對(duì)應(yīng)。在出現(xiàn)故障的情況下，對(duì)應(yīng)的接觸點(diǎn)的狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)異常。在監(jiān)測(cè)子電源狀態(tài)的時(shí)候，可以把信號(hào)繼電器并入到電源線路當(dāng)中，這樣就能夠獲取電源信號(hào)的最佳狀態(tài)。

2.增加遠(yuǎn)動(dòng)終端遙輸入模塊數(shù)量，并合理修改軟件配置。應(yīng)合理增加遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制單元以及輸入模塊信號(hào)，并對(duì)相應(yīng)的配置進(jìn)行修改，主站將會(huì)收到收集到的4個(gè)信號(hào)量。

3SCA DA / EMS系統(tǒng)主站的監(jiān)控和提高Web應(yīng)用程序的服務(wù)器監(jiān)控信號(hào)，主要有兩個(gè)部分：

（1）增加在控制中心的顯示屏的監(jiān)控圖像，確保全部電能計(jì)量終端對(duì)測(cè)量狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并以事件記錄列表的形式來(lái)詳細(xì)觀察狀態(tài)變化的具體時(shí)間，該屏幕顯示的信息只有值班人員和電能計(jì)量終端維護(hù)人員可以看到；

（2）把WEB發(fā)布服務(wù)器增加到辦公自動(dòng)化領(lǐng)域中，運(yùn)用SCADA / EMS系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)讀取相關(guān)的狀態(tài)信息，而在此過(guò)程中，其所形成的監(jiān)控畫面就會(huì)面向?qū)﹄娔苡?jì)量終端予以密切關(guān)注的工作人員。

四、結(jié)束語(yǔ)

在國(guó)內(nèi)，這種方案已經(jīng)被很多的電網(wǎng)公司所使用，也取得了明顯的效果，同時(shí)我們也要加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的研究，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題加以完善，使該系統(tǒng)能夠更好的服務(wù)于人民。

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