電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

紀(jì)保材

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

電力數(shù)據(jù)的采集需要根據(jù)一定的周期定期采集用電客戶的不同用電級(jí)別和電能表記錄的用電量、負(fù)荷曲線變化和功率數(shù)據(jù)等參數(shù)，并將這些用電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站、工業(yè)企業(yè)等用電大戶的用電情況進(jìn)行實(shí)施的管理和監(jiān)控，電力采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要提高數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)，降低傳統(tǒng)抄表的數(shù)據(jù)誤差同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)線路損失和母線平衡的及時(shí)、準(zhǔn)確的計(jì)算并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表以提高整體效率降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益，這不僅有利于電力系統(tǒng)的優(yōu)化和完善也將會(huì)使電力運(yùn)營(yíng)管理更加的現(xiàn)代化和智能化。

1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)介紹

電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了三大主要模塊構(gòu)成，分別是服務(wù)器模塊和數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊，這三大模塊相互配合在很大程度上優(yōu)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)也方便了整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的擴(kuò)展和裁剪有利于不同用戶的各種需求并將系統(tǒng)的性能發(fā)揮發(fā)哦最佳狀態(tài)。采集系統(tǒng)的開放性設(shè)計(jì)采用了符合目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)平臺(tái)和商業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，支持與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)通信和相關(guān)的數(shù)據(jù)訪問并能及時(shí)向這些系統(tǒng)提供所需要的計(jì)量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用的分層式跨平臺(tái)式設(shè)計(jì)方式能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的關(guān)口表和大用戶采取分別管理方式，實(shí)時(shí)采集的相關(guān)用電數(shù)據(jù)夜能夠直接錄入到系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，并建立與所有采集監(jiān)控點(diǎn)、計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)的定義、采集、管理相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過這些數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理并為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)訪問功能。

2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成部分

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理也能夠使用面向電網(wǎng)的定義方式，這樣一來數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊就具備了向電網(wǎng)的附屬設(shè)備和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)的傳輸功能，可以確保重要數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。確定了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理外還需進(jìn)一步保證電力數(shù)據(jù)的可用性、準(zhǔn)確性、靈活性要做到這些可以將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)改為雙服務(wù)器集群方式，這種方式還可以支持系統(tǒng)的多用通信方式，方便不同的電能表更便捷的介入系統(tǒng)中，這既是未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的需要也可以支持更多的電力數(shù)據(jù)采集工具和采集方式。以支持電力市場(chǎng)接受不同來源的數(shù)據(jù)適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)結(jié)算大量復(fù)雜數(shù)據(jù)的采集和處理。系統(tǒng)具有的方便性能夠支持客戶的服務(wù)器的編程應(yīng)用，具有友好用戶界面。使用客戶還可以分級(jí)對(duì)各個(gè)時(shí)段和各個(gè)處理過程以及數(shù)據(jù)運(yùn)算等參數(shù)進(jìn)行定義分析、處理和結(jié)算也能夠更方便的查詢相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果。為適用發(fā)展需求采集系統(tǒng)還需要具有可擴(kuò)展性，這種模塊化設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)不同用戶的各種需求或者規(guī)模的擴(kuò)展，用戶的系統(tǒng)擴(kuò)大需要增加更多的計(jì)量點(diǎn)和采集點(diǎn)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性使得系統(tǒng)增加計(jì)量點(diǎn)和采集點(diǎn)的數(shù)量就能夠及時(shí)適應(yīng)擴(kuò)大后的規(guī)模不會(huì)影響整體的穩(wěn)定性和可靠性。除了可擴(kuò)充性系統(tǒng)還支持機(jī)構(gòu)的升級(jí)和擴(kuò)展能夠支持軟件和硬件的擴(kuò)充和升級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)用戶的自行開發(fā)應(yīng)用軟件的功能。并且系統(tǒng)具備較高的安全性要求，具有用戶權(quán)限和保密功能，具有獨(dú)立的用戶體系這確保了只有較高級(jí)別的系統(tǒng)管理員才有對(duì)其他的登錄用戶進(jìn)行增加、分配、刪除的權(quán)限，進(jìn)入系統(tǒng)也必須使用正確的用戶名和用戶密碼，確保系統(tǒng)安全防止非法登錄和非法操作。

3 用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的搭建

用電采集系統(tǒng)模塊靈活便捷，有較大的選擇空間，以最簡(jiǎn)單的方式簡(jiǎn)要介紹整個(gè)系統(tǒng)的搭建過程和搭建步驟。

在計(jì)算機(jī)上需要分別配合以下幾個(gè)部分完成：數(shù)據(jù)采集裝置，采集裝置需要根據(jù)不同的通訊方式進(jìn)行靈活配置。系統(tǒng)的通訊模塊首先連接至通訊服務(wù)器上并由抄錄服務(wù)器控制通訊服務(wù)器。運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接受程序的是數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，該服務(wù)器接受數(shù)據(jù)后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析處理，也可以作為備用的冗余處理器。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)相關(guān)的各歷史參數(shù)、用戶信息、登錄數(shù)據(jù)、設(shè)備信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)等與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器一樣歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器也可以采用兩臺(tái)服務(wù)器互為備用的方式做冗余處理。系統(tǒng)需要擴(kuò)展是可以再增加WEB服務(wù)器使WEB服務(wù)器作為電量信息的節(jié)點(diǎn)便于相關(guān)的管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)的瀏覽查詢。

除了各個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)還有報(bào)表處理功能用于設(shè)計(jì)和打印數(shù)據(jù)的報(bào)表，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)表具有很強(qiáng)大的制表、匯總數(shù)據(jù)、編制圖標(biāo)、計(jì)算、篩選數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)打印等功能，系統(tǒng)的這些功能非常的必要，也具有廣泛的適應(yīng)性。系統(tǒng)的還有維護(hù)工作站以便于整個(gè)采集系統(tǒng)的管理和日常維護(hù)和各種操作，這些工作站一般集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以多臺(tái)服務(wù)器組成系統(tǒng)。

4 用電數(shù)據(jù)采集設(shè)備的選擇

4.1 變電站采集終端

變電站的采集終端應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)由開關(guān)電源、CPU電路、MODEM板、RS485接口電路和液晶顯示電路組成。開關(guān)電源要選擇輸入范圍在AC 85V～265V之間的電源，輸出+5V和獨(dú)立的+12V。系統(tǒng)的核心部分是CPU，應(yīng)用了電量消耗少運(yùn)行順帶塊具有更高可靠性的元器件，以確保數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、處理、通信等功能的完成。通信采用規(guī)約庫(kù)中的設(shè)計(jì)模式符合國(guó)內(nèi)外主流規(guī)約。配有顯示器和鍵盤，可以方便的進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置和數(shù)據(jù)查詢，系統(tǒng)可以設(shè)置密封防止非法用戶操作使用。

4.2 大用戶采集終端功能

防竊電功能：采集系統(tǒng)的終端電壓為85伏～265伏，無論是高壓還是低壓用戶均能夠使用電壓作為拆表的電源，設(shè)備的通訊天線設(shè)置在電器儀表箱內(nèi)，其他超標(biāo)設(shè)備也設(shè)置在其中并且可以增加鉛封封鎖電表和超表器，從而可以有效的防止人為破壞和更改電表實(shí)現(xiàn)抄表和防止竊電功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。PT斷相檢測(cè)和終端檢測(cè)電表的三相PT，如有缺失抄表終端會(huì)在10秒內(nèi)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這一功能也可以有效的防止非法操作PT。電子表電流平衡度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隨著在電流平衡度出現(xiàn)波動(dòng)低于警戒值也可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)，為了避免用戶臨時(shí)停車造成的負(fù)荷降低而產(chǎn)生的誤報(bào)警，系統(tǒng)可設(shè)置最小電流，當(dāng)用戶電流低于該設(shè)定值時(shí)可以不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這一功能僅僅適用于電子表，能夠確保不會(huì)發(fā)生非法操作。系統(tǒng)設(shè)置的高負(fù)荷、低負(fù)荷報(bào)警對(duì)于負(fù)荷穩(wěn)定的用戶也可以設(shè)置一個(gè)最低和最高負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷低于低值或高于高值時(shí)就可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。線路損失分析將線路上各分路上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯總到主站和變電站采集的數(shù)據(jù)一起由主站軟件形成分析報(bào)告和線路損失統(tǒng)計(jì)指標(biāo)報(bào)表。

5 結(jié)語

電力采集系統(tǒng)需要滿足電力用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)采集和計(jì)算分析以及用電參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控同時(shí)還需要對(duì)采集到的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、加工、分析深度挖掘內(nèi)在需求為供電公司提供更及時(shí)有效的數(shù)據(jù)信息，充分發(fā)揮采集系統(tǒng)的及時(shí)性、靈活性和準(zhǔn)確性的技術(shù)要求，未電力發(fā)展提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，未企業(yè)管理人員的決策提供可靠數(shù)據(jù)支持，便于及時(shí)分配各種資源提高企業(yè)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。