電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

喬雄 謝發(fā)濤 周盼

摘 要：隨著深入推進電力體制改革、建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)、實施大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用等國家戰(zhàn)略的推進，計量傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向新型業(yè)務(wù)拓展，營銷業(yè)務(wù)向社會化全業(yè)務(wù)鏈延伸?？鐚I(yè)協(xié)同持續(xù)深化，對電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的支撐能力提出新的要求。面對新形勢新挑戰(zhàn)，全面總結(jié)采集系統(tǒng)建設(shè)的基本情況和主要成效，梳理系統(tǒng)建設(shè)過程中的不足，分析面臨的內(nèi)外部形勢，結(jié)合業(yè)界成熟的新技術(shù)，提出新一代電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);電力系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

引言

在智能電網(wǎng)中，用電信息采集系統(tǒng)對分析用戶用電行為以及電網(wǎng)運行狀態(tài)具有重要意義。用電信息監(jiān)測最重要的是實現(xiàn)無間斷的用電信息采集與遠程通信，遠程通信指用電信息采集系統(tǒng)中采集終端與采集主站之間的數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)階段實際在運的用采系統(tǒng)的遠程通信，多采用GPRS/CDMA、專用230MHz等無線通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸，高強度的監(jiān)測意味著采集系統(tǒng)會對下屬的終端節(jié)點進行全天候的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，用電信息的高頻率上報會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)積壓，從而對無線傳輸造成嚴重的通信負荷。

1用電信息采集系統(tǒng)概述

1.1用電信息采集系統(tǒng)概念

用電信息采集系統(tǒng)是對客戶用電信息進行采集、分析、處理和實時監(jiān)控的系統(tǒng)，不但能為電力營銷中階梯定價、負荷管理、線損分析等提供有效的數(shù)據(jù)支撐，而且也能為自動化抄表、錯峰用電、防竊電等工作提供便利。用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用，可顯著降低用電成本，提高電力營銷服務(wù)水平，滿足客戶的用電需求，提升客戶的用電體驗效果。

1.2用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)基本架構(gòu)分為采集系統(tǒng)主站、通信信道、采集設(shè)備三個層面。其中采集系統(tǒng)主站的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、存儲和采集業(yè)務(wù)流程管理，主要包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、主站應(yīng)用等部分;通信信道包括遠程通信和本地通信兩部分，遠程通信有自建的230M無線專網(wǎng)、GPRS等無線公網(wǎng)、光纖專網(wǎng)等信道，本地通信包括窄帶載波、寬帶載波、微功率無線、485總線等信道;采集設(shè)備是現(xiàn)場計量設(shè)備、采集終端的集合，主要包括電能表、集中器、專變終端等設(shè)備。

2用電采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1信息采集主站

用電信息采集過程中，電能表作為主要的計量裝置，可以負責(zé)一個或多個數(shù)據(jù)信息的處理，進行不同級別的管控，同時能夠向舒展系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。一般來說，對于用電數(shù)據(jù)采集的最前端是通過用戶終端電能表，通過內(nèi)部的簡單乘法器完成電能的測量，獲取電流信息、電壓信息、功率因數(shù)等。

2.2數(shù)據(jù)采集服務(wù)

數(shù)據(jù)采集服務(wù)主要負責(zé)通訊前置、報文解析、數(shù)據(jù)入庫。在海量數(shù)據(jù)接入的情況下，高峰負荷期間，單臺采集前置需要處理的通訊報文數(shù)量可能是現(xiàn)在的幾十倍乃至上百倍，對采集前置的并發(fā)處理能力帶來巨大壓力。雖然當(dāng)前采集前置一般采用分布式架構(gòu)，但每個采集節(jié)點承擔(dān)了任務(wù)生成、邏輯控制以及數(shù)據(jù)入庫等多個業(yè)務(wù)，造成單個節(jié)點承擔(dān)的業(yè)務(wù)過于繁重，尤其是數(shù)據(jù)入庫效率更是限制了采集前置的線性擴展能力。

2.3數(shù)據(jù)存儲利用

按照國際標準委員會組織的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信數(shù)據(jù)交換標準，將其作為數(shù)據(jù)的采集與存儲的主要參考依據(jù)，既保證了系統(tǒng)面向?qū)ο箝_放平臺與對象之間的可操作性。另一方面，從20世紀80年代起，電力系統(tǒng)的信息化得到了快速發(fā)展，當(dāng)前國內(nèi)所使用的協(xié)議也有多個版本，如果設(shè)備協(xié)議存在差異，那么也需要調(diào)整相關(guān)的通用標準。

2.4綜合應(yīng)用

該系統(tǒng)除了具有自動化抄表功能，預(yù)付費管理功能，用電異常情況跟蹤監(jiān)測功能，線損和變損情況計算分析功能，繳費、停電、復(fù)電等信息發(fā)布功能外，還具有系統(tǒng)時間設(shè)置及調(diào)整，系統(tǒng)運行監(jiān)測，報表管理，密碼權(quán)限管理，檔案、通信、路由、用電設(shè)備工況管理等功能，從而實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)信息共享和有效銜接。

3電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1構(gòu)建數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺

采集數(shù)據(jù)共享構(gòu)架通過用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺，構(gòu)建采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器與其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、信息共享渠道，提供靜態(tài)數(shù)據(jù)共享、實時數(shù)據(jù)信息靜態(tài)數(shù)據(jù)共享：提取用電信息采集系統(tǒng)的各項指標數(shù)據(jù)、凍結(jié)電量，并按需求進行統(tǒng)計分析推送到共享服務(wù)平臺。還可根據(jù)預(yù)設(shè)進行靈活配置，完成各種定制需求。實時數(shù)據(jù)共享：通過在線及時獲取采集系統(tǒng)的各種上報異常事件及信息數(shù)據(jù)，實時為其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)信息，滿足提出的各類服務(wù)要求。特定共享：為滿足營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)等與用電信息采集系統(tǒng)之間復(fù)雜業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息交互要求，特設(shè)置特定共享專為營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)。共享服務(wù)平臺在實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享的同時，必需具備在線監(jiān)控和規(guī)范管理。主要包括需求管控、配置管控、服務(wù)管控等基本管控功能?！靶枨蠊芸亍庇糜谕瓿蓪Σ杉到y(tǒng)數(shù)據(jù)共享所需要的申請、審批、執(zhí)行等流程進行規(guī)范管控。“配置管控”主要對配置共享服務(wù)平臺訪的問權(quán)限、配置平臺運行參數(shù)、配置數(shù)據(jù)發(fā)布模型等權(quán)限進行管控?！胺?wù)管控”用于對共享服務(wù)的運行狀態(tài)、調(diào)用情況、交互流量、共享日志、采集數(shù)據(jù)質(zhì)量等信息進行在線監(jiān)測管控。

3.2數(shù)據(jù)分析處理

以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行用戶用電信息采集，通過數(shù)據(jù)分析明確用戶用電信息是否精確真實。若存在用戶用電信息異常數(shù)據(jù)采集現(xiàn)象，系統(tǒng)會對用戶進行二次補采，確保用電信息采集的準確性與真實性。等到數(shù)據(jù)采集完畢，系統(tǒng)會按照預(yù)先設(shè)定規(guī)則標準進行用電質(zhì)量、用電負荷等方面的分析與處理，計算在用電提供過程中存在的線損問題，進一步提升用電服務(wù)質(zhì)量，避免用戶用電信息采集的不合理。

3.3系統(tǒng)功能規(guī)劃

（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集可以自動獲取多種類型的電力用戶數(shù)據(jù)信息，包括用電事件、電網(wǎng)質(zhì)量、電能值等，為了保障電能質(zhì)量，需要盡量保持數(shù)據(jù)采集的準確性，這也是電費結(jié)算的主要參考依據(jù);（2）計量裝置監(jiān)測。這一部分的功能在于實現(xiàn)對裝置遠程信息的規(guī)劃，包括對故障信息與竊電信息的掌握，有助于及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)的產(chǎn)生;（3）供電質(zhì)量監(jiān)測。對電能質(zhì)量進行定量考核，以多維度的參數(shù)作為判斷依據(jù)，包括電壓合格率、供電情況、諧波指數(shù)等;（4）統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析的目的在于對用戶的負荷用電信息進行整合分析;（5）負荷控制與負荷分析預(yù)測。負荷控制的作用在于對用戶的負荷情況進行監(jiān)測，以便于為供電系統(tǒng)需求側(cè)管理提供精確的負荷數(shù)據(jù)信息，根據(jù)信息的差異來得到用戶的負荷曲線，了解分時電量、最小負荷、最大負荷等關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)指標，也能以此為基礎(chǔ)進行更好的用電需求預(yù)測。（6）有序用電管理。有序用電管理根據(jù)當(dāng)前電力市場的供需關(guān)系來制定有序的用電方案。

結(jié)束語

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的全面建設(shè)，提升系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理及分析性能，實現(xiàn)采集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)智能感知，是電力系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢。電力監(jiān)控采集系統(tǒng)憑借自身優(yōu)勢，融合先進的計算機技術(shù)，能很好的滿足電氣企業(yè)發(fā)展和使用需求

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