用電信息采集系統(tǒng)實時監(jiān)測功能的設(shè)計和實現(xiàn)

摘 要： 針對城市周邊地區(qū)目前配電自動化建設(shè)規(guī)模有限，且一段時期內(nèi)尚難以覆蓋較大層面，配電網(wǎng)的運行長期處于“不可知、不可控”狀態(tài)的現(xiàn)狀，供電公司從2014年開始采用負(fù)荷管理系統(tǒng)設(shè)計思想，結(jié)合城市配電管理現(xiàn)狀，提出了配變監(jiān)測系統(tǒng)的功能以及實現(xiàn)方式，這一系統(tǒng)利用現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)，可實現(xiàn)對城市配電網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)測，并具有一定的分析和調(diào)控功能，有效提升配網(wǎng)運行的可知可控水平，可以提高城市供電可靠性，改善電能質(zhì)量，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：用電信息采集終端；配變運行；實時監(jiān)測

1 配電網(wǎng)管理的現(xiàn)狀描述

由于配電自動化投資巨大，建設(shè)緩慢，配電網(wǎng)長期以來缺乏有效的監(jiān)控手段，使對配電網(wǎng)的管理一直處于“不可知、不可視”的狀況。而近年來隨著用電信息采集系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，該系統(tǒng)已基本上實現(xiàn)了市級供電公司的全部公專變運行數(shù)據(jù)的采集，為利用其數(shù)據(jù)實現(xiàn)配電網(wǎng)的監(jiān)測分析提供了可能。

經(jīng)過多年的研發(fā)，在用電信息采集系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了配電網(wǎng)運行監(jiān)測平臺，初步實現(xiàn)了對城市配電網(wǎng)配電變壓器運行情況的統(tǒng)計分析。但由于用電信息采集系統(tǒng)設(shè)計初衷是為計量服務(wù)，數(shù)據(jù)召測頻率為每天1次，未考慮數(shù)據(jù)實時性需求，不具備準(zhǔn)實時采集功能，無法向配網(wǎng)監(jiān)測平臺提供準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)，給配電網(wǎng)的準(zhǔn)實時監(jiān)測分析帶來了困難。

供電公司根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求，針對用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀，制定了電采系統(tǒng)準(zhǔn)實時化升級改造方案，對用電信息采集系統(tǒng)開展準(zhǔn)實時化升級改造，實現(xiàn)配電變壓器電壓、電流、有功、無功和停電告警信息等數(shù)據(jù)項的準(zhǔn)實時采集和傳輸，以彌補配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)和調(diào)度SCADA系統(tǒng)的不足，為配電網(wǎng)的運行監(jiān)測、故障研判等提供數(shù)據(jù)支撐。

2 開展用采系統(tǒng)準(zhǔn)實時化的相關(guān)做法

2.1 選擇試點先行開展實時化測試

為測試在現(xiàn)有條件下開展用電信息采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)配變的準(zhǔn)實時監(jiān)測分析的可行性，供電公司從2014年5月起，選擇市區(qū)中心區(qū)的近3000臺配變進行了準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)采集測試，測試期間采集及傳輸頻率為每15分鐘1次，完成一次采集傳輸耗時8至20分鐘，各采集終端使用GPRS流量在15M～60M之間。

2.2 制定切實可行的升級改造方案

通過在試點單位的測試論證，并向電科院等企業(yè)咨詢，現(xiàn)有主站系統(tǒng)可通過升級改造，對硬件擴容、調(diào)整主站前置和調(diào)度程序、優(yōu)化主站召測模式、增加大數(shù)據(jù)中間件、修改主站實時數(shù)據(jù)存庫方法等多種技術(shù)手段，提升數(shù)據(jù)采集效率，縮短采集時間，并在合理控制GPRS流量情況下，實現(xiàn)對用電信息采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)實時采集。

對用電信息采集改造主要包含兩個方面：一是硬件升級擴容，提升主站性能，主要是對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、前置和調(diào)度服務(wù)器、接口服務(wù)器等進行擴容；二是軟件架構(gòu)優(yōu)化，主要通過調(diào)整前置和任務(wù)調(diào)度程序、采用大數(shù)據(jù)中間件等技術(shù)提高數(shù)據(jù)采集效率。

2.2.1 硬件升級擴容

（1）增加接口服務(wù)器。采集數(shù)據(jù)與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互通過接口服務(wù)器完成，為保證采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、穩(wěn)定性，應(yīng)按一主一備的原增加接口服務(wù)器。

（2）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器擴容。目前數(shù)據(jù)庫服務(wù)器已處于滿負(fù)荷運行，無法響應(yīng)高頻率的數(shù)據(jù)存取需求，應(yīng)對其進行擴容，增加32核處理器和128G內(nèi)存，以提高數(shù)據(jù)庫服務(wù)性能，滿足準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)采集的需求。

（3）增加實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫為關(guān)系數(shù)據(jù)庫，不適用于大數(shù)據(jù)量的準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)存取，為滿足全省12萬臺區(qū)每15分鐘1次的數(shù)據(jù)存取需求，結(jié)合現(xiàn)有系統(tǒng)現(xiàn)狀應(yīng)增加準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用于安裝準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)軟件，以提高數(shù)據(jù)存取效率。

（4）增加預(yù)處理服務(wù)器。預(yù)處理服務(wù)器主要實現(xiàn)對上報、下發(fā)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，如異常數(shù)據(jù)篩選、報文對比、電表度數(shù)下降報警等功能，并能根據(jù)數(shù)據(jù)類型將數(shù)據(jù)分類存儲，提高數(shù)據(jù)入庫時間。

2.2.2 軟件架構(gòu)優(yōu)化

（1）優(yōu)化主站前置和調(diào)度程序。通過調(diào)整主站程序、優(yōu)化召測任務(wù)模式，實現(xiàn)召測任務(wù)的靈活配置，能將配變召測和低壓用戶召測分開進行，也可綁定進行，提高召測任務(wù)制定的靈活性、召測任務(wù)下發(fā)的高效性；調(diào)整數(shù)據(jù)召測項目，將目前的僅能召測日曲線數(shù)據(jù)，調(diào)整為按實際需求，既可召測日曲線數(shù)據(jù)又可召測最新時間點數(shù)據(jù)，通過對召測數(shù)據(jù)項和召測頻率的調(diào)整，做到合理控制GPRS流量。

（2）采用大數(shù)據(jù)中間件。大數(shù)據(jù)中間件包括實時數(shù)據(jù)庫和預(yù)處理服務(wù)兩部分，實時數(shù)據(jù)庫能極大的提高數(shù)據(jù)存取效率，有效彌補關(guān)系數(shù)據(jù)庫在大數(shù)據(jù)量并發(fā)訪問時的不足。預(yù)處理服務(wù)能對上報數(shù)據(jù)報文、異常數(shù)據(jù)、告警信息按預(yù)定規(guī)則進行校驗、過濾、分類處理、存儲，提高數(shù)據(jù)存儲效率。同時完善采集系統(tǒng)與配電網(wǎng)運行監(jiān)測系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互機制，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。

3 開展實時監(jiān)測取得的成效

對用電信息采集系統(tǒng)開展配電變壓器準(zhǔn)實時采集改造，可有效緩解配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)和調(diào)度SCADA系統(tǒng)對配網(wǎng)覆蓋不足的現(xiàn)狀，為配電網(wǎng)的運行監(jiān)測、故障研判等提供數(shù)據(jù)支撐。

運行監(jiān)測方面，利用用電信息采集的電壓、電流、有功、無功等準(zhǔn)實時運行數(shù)據(jù)，對配變的負(fù)載、三相不平衡、電壓波動、功率因數(shù)等運行情況進行監(jiān)控，及時掌控現(xiàn)場配變的實時運行情況，防止設(shè)備長期超負(fù)荷運行燒損，提高配電網(wǎng)安全運行水平。

故障研判方面，利用對配電網(wǎng)的實時運行監(jiān)測和用電信息采集系統(tǒng)事件告警信息，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，并將故障信息推送給搶修平臺，搶修平臺結(jié)合GIS、PMS、配電自動化和用電信息采集等系統(tǒng)的地理圖、單線圖、系統(tǒng)圖等進行配電網(wǎng)拓?fù)浞治觥⒐收涎信?、故障定位、停電原因分析、停電范圍分析，為故障搶修人員、95598系統(tǒng)提供服務(wù)支撐，提高配電網(wǎng)運營管控水平和服務(wù)水平。

4 結(jié)語

通過加強城網(wǎng)電采系統(tǒng)深化應(yīng)用，實現(xiàn)全省城市配變運行狀態(tài)的15分鐘準(zhǔn)實時監(jiān)測。在充分利用農(nóng)網(wǎng)現(xiàn)有電采系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，下一步將實現(xiàn)實現(xiàn)城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)公專變采集數(shù)據(jù)在配網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的一體化統(tǒng)計，分析。實現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)配變電采系統(tǒng)的100%全覆蓋，為配電網(wǎng)規(guī)劃、檢修、調(diào)度等提供數(shù)據(jù)支撐，有效提升配電網(wǎng)運營管理水平。

參考文獻：

[1]朱炯.配變實時監(jiān)控系統(tǒng)的功能與特點[J].浙江電力，2001，20（5）：5860.

[2]潘桓.基于GPRS遠(yuǎn)程配變監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué)，2012.

作者簡介：張國慶（1982），男，研究生，工程師，在國網(wǎng)長春市城郊供電分公司安監(jiān)部從事基建與安全管理。