探討電能量采集與線損分析系統(tǒng)的方案

摘 要：在進(jìn)行抄表數(shù)據(jù)分析、電量計(jì)算工作時(shí)，主要用到電量遙測(cè)采集系統(tǒng)（主要應(yīng)用于10kV及以上變電站關(guān)口表）、用戶負(fù)荷控制管理系統(tǒng)（主要應(yīng)用于10kV專變用戶）、配變終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（主要用于公用變壓器考核表）、低壓集抄系統(tǒng)（主要應(yīng)用于低壓?jiǎn)?、三相用戶）等四個(gè)子系統(tǒng)，它們共同對(duì)電廠、變電站、公變、專變、低壓用戶等發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、配電側(cè)和售電側(cè)電能量等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集、監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的用電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、異常分析報(bào)警和管理，從而實(shí)現(xiàn)分區(qū)、分壓、分線、分臺(tái)區(qū)管理的精益化。本文先對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則、目標(biāo)以及系統(tǒng)的功能進(jìn)行探討，并進(jìn)一步研究電能量采集與線損分析系統(tǒng)的方案。

關(guān)鍵詞：電能量；采集；線損分析；系統(tǒng)；方案

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0147-02

1 引 言

當(dāng)前，變電站遠(yuǎn)抄、大用戶和配變抄表以及居民小區(qū)集中抄表工作中，所應(yīng)用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)、設(shè)備存在著廠家不統(tǒng)一的問題。同時(shí)，系統(tǒng)維護(hù)、應(yīng)用分散問題嚴(yán)重，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，使得各個(gè)系統(tǒng)不能充分發(fā)揮作用。為妥善解決這一問題，現(xiàn)階段要加強(qiáng)對(duì)電能量采集系統(tǒng)的研究分析，并且尋找相應(yīng)的解決方案，進(jìn)而能夠利用遠(yuǎn)程抄表數(shù)據(jù)對(duì)線損數(shù)據(jù)做出全面、準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)分析。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則

2.1 設(shè)計(jì)思想

一方面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要具備開放性特點(diǎn)。在功能方面，該系統(tǒng)和其他管理系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)之間有著較大的差異性，因而要確保該系統(tǒng)有著一定的開放性。同時(shí)，這一系統(tǒng)的端口還要和國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)保持一致，例如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫采集等方面。系統(tǒng)還要對(duì)用戶公開部分?jǐn)?shù)據(jù)，這樣一來用戶就可以根據(jù)崗位特征和權(quán)限獲得一定的便利。另一方面，利用系統(tǒng)平臺(tái)化。企業(yè)發(fā)展過程中，在進(jìn)行軟件開發(fā)工作以及硬件設(shè)備的升級(jí)時(shí)，還要保留相應(yīng)的發(fā)展空間。第三，該系統(tǒng)具有一定的智能性，能減輕線損管理人員日常監(jiān)控與線損異常的分析提供分析數(shù)據(jù)，為線損控制措施提供參考方向。具有線損理論計(jì)算的功能，線損分析日比對(duì)與趨勢(shì)分析。

2.2 設(shè)計(jì)原則

①設(shè)計(jì)工作要遵循可靠性、穩(wěn)定性和有效性的原則。所謂的可靠性，是軟件能夠得到有效應(yīng)用的一個(gè)必要前提。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，要從設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能以及技術(shù)措施等方面，不斷提高系統(tǒng)操作環(huán)節(jié)的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，還要從系統(tǒng)管理和技術(shù)維修方面來提高系統(tǒng)的可靠性能。這樣一來，才能顯著提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全效果，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率。②系統(tǒng)設(shè)計(jì)要遵循實(shí)用性原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作結(jié)束之后，要對(duì)不同廠區(qū)的電能量進(jìn)行采集，之后再借助于自動(dòng)化系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的獲取。工作人員通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、儲(chǔ)存以及后期的制表、打印等操作，最終可以使用MIS系統(tǒng)完成對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)表的檢查、確認(rèn)與復(fù)查，并且數(shù)據(jù)報(bào)表可以進(jìn)行下載。此外，實(shí)用性還體現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行界面要具有較強(qiáng)的簡(jiǎn)潔性。有效性體現(xiàn)在系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)線損管理工作的數(shù)據(jù)報(bào)表整合，隨時(shí)快速整合線損四分的線損計(jì)算結(jié)果，并通過計(jì)算結(jié)果從理論上分析造成的原因的存在的可能性問題，為線損管理形成PDCA的閉環(huán)過程。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)與系統(tǒng)功能分析

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

電能量采集系統(tǒng)的主要功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)終端電能數(shù)據(jù)的采集，這一過程中不僅可以應(yīng)用專線方式，同時(shí)還可以應(yīng)用GPRS無線通訊方式，最終將采集的數(shù)據(jù)在主機(jī)上進(jìn)行計(jì)算與處理。電能量采集和線損分析系統(tǒng)有著諸多的優(yōu)點(diǎn)：一方面，該系統(tǒng)能夠提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性；另一方面，電能量采集環(huán)節(jié)有著較高的統(tǒng)一性。此外，這一系統(tǒng)還具有存儲(chǔ)功能，能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整。對(duì)于線損分析系統(tǒng)以及電能量采集系統(tǒng)的研發(fā)工作，其目的主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①通過進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)，可以達(dá)到分線段、分開關(guān)、分支線采集并統(tǒng)計(jì)線損率情況。②該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠確保電網(wǎng)考核點(diǎn)數(shù)據(jù)的完整性、可靠性，并且能夠?qū)Σ煌?jì)量點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的采集，提高了數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的精確性效果，不存在數(shù)據(jù)丟失等問題。另外，應(yīng)用該系統(tǒng)可以對(duì)電網(wǎng)關(guān)鍵關(guān)口的電能量狀況以及平衡率、重要線損率進(jìn)行分析，這一過程中，包括分區(qū)、分壓、分線、分臺(tái)區(qū)的線損率情況和比對(duì)的的綜合分析，形成一個(gè)PDCA的閉環(huán)，并通知報(bào)表和文字表述的方向形成一個(gè)有數(shù)據(jù)有、有原因、有措施、有整改、有跟蹤、有效果的線損分析報(bào)告。

3.2 系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，能夠提高線損分析以及電能量采集環(huán)節(jié)的自動(dòng)化效果，同時(shí)可以對(duì)電能量進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理與監(jiān)控，進(jìn)而能夠全面掌握電能量的采集狀況。此外，通過制定完整、可行的運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。這一過程中，可以改變?cè)械臄?shù)據(jù)采集與傳輸次序，根據(jù)事先設(shè)定的優(yōu)先級(jí)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí)，該系統(tǒng)的應(yīng)用還能有效降低遠(yuǎn)程抄表的工作量，提高用戶安全用電狀況?？傮w而言，系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：①系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電能量的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收。根據(jù)不同的時(shí)間要求，數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠把所采集的數(shù)據(jù)及時(shí)的傳輸?shù)娇刂坪凸芾碇行?，這一過程中需要用到光纜通道，進(jìn)而為電能量結(jié)算工作提供依據(jù)。同時(shí)，采集到的數(shù)據(jù)還可以作為用電管理的重要依據(jù)。②利用系統(tǒng)可以實(shí)際線損理論計(jì)算和線損運(yùn)行數(shù)據(jù)的比對(duì)，從而發(fā)現(xiàn)理論值對(duì)現(xiàn)狀值比對(duì)。③系統(tǒng)可以進(jìn)行電能量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理。④系統(tǒng)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)損耗狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與計(jì)算。通過加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，可以有效制訂降低線損的管理措施和技術(shù)措施，最終提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。其中，圖1為電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

4 電能量采集與線損分析系統(tǒng)的方案研究

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案：

設(shè)計(jì)人員通過對(duì)多個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做出全面的研究之后，并總結(jié)了電網(wǎng)運(yùn)行狀況，最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀況如下：該系統(tǒng)主要三個(gè)部分構(gòu)成：計(jì)量自坳化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、線損結(jié)構(gòu)采集系統(tǒng)、多級(jí)線損分析系統(tǒng)。

（1）計(jì)量自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

其主要作用是進(jìn)行電能數(shù)據(jù)的采集以及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。同時(shí)，采集終端還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期的存儲(chǔ)。此外，對(duì)于通信信道而言，其主要功能是建立起系統(tǒng)主站與子站之間聯(lián)系的橋梁，利用通信通道，可以完成數(shù)據(jù)的及時(shí)上傳，系統(tǒng)的傳輸方式有光纖和GPRS無線傳輸兩種。主站主要進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的管理與統(tǒng)計(jì)，并且提供相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、瀏覽等功能，一般而言，通常利用數(shù)據(jù)集中器作為自動(dòng)采集終端。數(shù)據(jù)集中器不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能量數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)能夠?qū)λ矔r(shí)量以及失壓斷相等數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的采集。該裝置通過光線、專線與主站系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。此外，大多的集中器裝置還配置了4個(gè)RS-485串行驅(qū)動(dòng)接口，每一個(gè)接口都可以根據(jù)實(shí)際狀況選擇恰當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)則，進(jìn)而確保數(shù)據(jù)傳輸和接收工作能夠順利開展，串行驅(qū)動(dòng)接口還能及時(shí)向不同的主站進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。另外，不管是哪種型號(hào)的數(shù)據(jù)采集終端，都可以在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行維修，并且在進(jìn)行主站系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程軟件的設(shè)置工作時(shí)，也沒有嚴(yán)苛的限制條件。但是，在進(jìn)行信息的數(shù)據(jù)的采集工作時(shí)，由于信息種類存在差異，因而要采取恰當(dāng)?shù)男畔@取與處理方式。一方面，可以從各省、市電力部門電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)中查詢到相應(yīng)的關(guān)口電能量；另一方面，通過對(duì)電能量進(jìn)行周期性的采集，可以獲得變電站進(jìn)出線數(shù)據(jù)。此外，不同系統(tǒng)有著不同的采集周期，比如在進(jìn)行用電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集工作時(shí)，其周期可以為一個(gè)月、一日、1小時(shí)，甚至到分鐘。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

（2）線損結(jié)構(gòu)采集系統(tǒng)

主要完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、報(bào)表輸出、Web瀏覽等功能。為了形成各二級(jí)單位以電能量為中心的集成應(yīng)用。系統(tǒng)可以方便地和其他廠家的抄表系統(tǒng)相連，進(jìn)行信息共享。其次“前置采集”負(fù)責(zé)分配采集任務(wù)（基于任務(wù)均衡機(jī)制），確保系統(tǒng)資源的合理利用。采用電力線載波通信。電力線載波通信主要是利用現(xiàn)有的電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)應(yīng)用線損理論計(jì)算總體供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，線路設(shè)備運(yùn)行結(jié)構(gòu)圖形，形成高、低壓線路、設(shè)備運(yùn)行模形，通過對(duì)干線、分支線、開關(guān)分段計(jì)算理論值與運(yùn)行現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值的線損率。形成相關(guān)的查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（3）多級(jí)線損分析系統(tǒng)

現(xiàn)階段，國家主要應(yīng)用線損率這一指標(biāo)對(duì)各地區(qū)供電單位進(jìn)行考核。因而，供電單位對(duì)于線損管理工作極為重視。具體管理過程中，要加強(qiáng)對(duì)諸多線損信息的利用，并且要對(duì)不同來源的信息進(jìn)行全面的分析與統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而提高線損管理工作的質(zhì)量與效率。該系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌瑏碓吹挠?jì)量信息做出相應(yīng)的考核與輸入，同時(shí)可以對(duì)多級(jí)線損統(tǒng)計(jì)狀況做出計(jì)算，之后再進(jìn)行查詢和報(bào)表。因而，系統(tǒng)能夠按照電能量的自動(dòng)采集周期對(duì)線損狀況做出自動(dòng)計(jì)算，同時(shí)能夠完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)刷新。這一過程中，如果發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，進(jìn)而可以幫助工作人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障，并發(fā)起異常分析與故障處理工作流程，通過流程實(shí)現(xiàn)線損管理的分析處理與效果檢查，實(shí)現(xiàn)線損異常分析與處理的快速、可靠、精準(zhǔn)、有效的精益化的管控過程，減少人員和精力的投入，達(dá)到管理精益的目的。

5 結(jié)束語

本文主要對(duì)電能量采集方面的內(nèi)容以及線損分析系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并且對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想、原則以及設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行了分析。最終，對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)以及子系統(tǒng)、采集終端進(jìn)行了探討。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效提高線損分析與管理的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能量數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與分析，減少操作人員的工作量，使線損管理達(dá)到系統(tǒng)化、精益化、智能化方面發(fā)展和強(qiáng)化。

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收稿日期：2018-11-14