淺談呼和浩特地區(qū)電力小電源數(shù)據(jù)采集方案

劉 璐,李銘心

(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司 呼和浩特供電局 調(diào)度管理處,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)

1 背景現(xiàn)狀

目前調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)普遍采用三種統(tǒng)計(jì)口徑來(lái)采集發(fā)電與負(fù)荷總加：①統(tǒng)調(diào)口徑：省級(jí)及以上調(diào)度機(jī)構(gòu)管轄范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑。②調(diào)度口徑：縣級(jí)及以上調(diào)度機(jī)構(gòu)管轄范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑。③全社會(huì)口徑：調(diào)度機(jī)構(gòu)所在區(qū)域內(nèi)的所有電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑。

長(zhǎng)期以來(lái)，各口徑統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)差異較大，全社會(huì)口徑、調(diào)度口徑和統(tǒng)調(diào)口徑呈遞減關(guān)系。其根本原因在于呼和浩特區(qū)域內(nèi)的小型火電站及地方電廠等超出呼和浩特供電局調(diào)度管轄范圍，信息采集困難，使得各調(diào)度部門不能全面準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)發(fā)電和負(fù)荷數(shù)據(jù)。

為集中解決小電源等非統(tǒng)調(diào)電源運(yùn)行數(shù)據(jù)缺失問題，決定開展加強(qiáng)小電源數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)工作，提出了小電源數(shù)據(jù)采集方案，全面提高數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，確保數(shù)據(jù)客觀真實(shí)有效。

2 方案概述

對(duì)于10kV以上電源點(diǎn)，采集終端采集數(shù)據(jù)，直接通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送給調(diào)度主站系統(tǒng)。

對(duì)于10kV以下電源點(diǎn)，采集終端采集現(xiàn)場(chǎng)電表數(shù)據(jù)，將信息傳送至小電源數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)進(jìn)行處理，該系統(tǒng)提供運(yùn)行監(jiān)控和分析功能；再由小電源數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上送給調(diào)度主站或配網(wǎng)主站的三區(qū)管理系統(tǒng)，便于主站統(tǒng)計(jì)分析電壓合格率、供電可靠性，為負(fù)荷預(yù)測(cè)、線損計(jì)算及事故分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。傳輸?shù)姆绞娇刹捎棉D(zhuǎn)發(fā)104或101的方式，即小電源數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)作為一個(gè)大的虛擬采集終端，向調(diào)度三區(qū)按約定的數(shù)據(jù)點(diǎn)表以轉(zhuǎn)發(fā)104或101規(guī)約進(jìn)行傳輸。

采集終端內(nèi)置加密芯片，與小電源數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)配合，數(shù)據(jù)全程采取密文傳輸，保證數(shù)據(jù)的安全性。

3 主站系統(tǒng)介紹

3.1 主站系統(tǒng)硬件配置

①前置服務(wù)器：與采集終端建立連接，解析報(bào)文，交互數(shù)據(jù)；②應(yīng)用服務(wù)器：具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)查詢、數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用；③數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，提供報(bào)文數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和查詢服務(wù)；④加密裝置：部署在主站側(cè)，與終端加密芯片配合，共同保障信息安全；⑤調(diào)度工作站：調(diào)度運(yùn)維人員日常運(yùn)行維護(hù)設(shè)備，提供操作系統(tǒng)的相關(guān)工作界面；⑥防火墻：對(duì)外部通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行安全防護(hù)。

說(shuō)明：①上述服務(wù)器、交換機(jī)、工作站數(shù)量和配置根據(jù)采集終端接入數(shù)據(jù)量及系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求確定；②不同服務(wù)的部署遵循“邏輯分開、物理可分可合”的原則，根據(jù)采集終端接入數(shù)據(jù)量進(jìn)行配置,即前置采集、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、應(yīng)用服務(wù)等功能可在不同服務(wù)器上部署，也可以在滿足性能和安全性要求的前提下，在同一服務(wù)器上集中部署，以便降低成本。

3.2 主站系統(tǒng)軟件功能

3.2.1 數(shù)據(jù)采集與處理。主要包括安全通信網(wǎng)關(guān)、采集解析程序、數(shù)據(jù)處理程序和通道管理程序。①采用專門的安全通信網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)端對(duì)端的安全傳輸，支持多種通信協(xié)議、多種應(yīng)用、多類型的數(shù)據(jù)采集和交換，滿足各種傳輸場(chǎng)合的實(shí)時(shí)性要求；②采集解析程序主要完成與遠(yuǎn)方通信和規(guī)約轉(zhuǎn)換功能，完成IO操作及報(bào)文的初步解析；③數(shù)據(jù)處理程序完成數(shù)據(jù)后期的處理和后臺(tái)應(yīng)用的數(shù)據(jù)交換功能；④通道管理程序主要完成通道狀態(tài)的監(jiān)視管理功能。

3.2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控?？梢园磳?shí)際圖紙生成一次設(shè)備接線圖，在圖上實(shí)時(shí)展現(xiàn)電流電壓等電氣量測(cè)數(shù)據(jù)，可視化展現(xiàn)設(shè)備分合位置，保護(hù)光子牌等；調(diào)度員可在圖上對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行遙控操作，發(fā)送控制命令至終端設(shè)備，并能存儲(chǔ)及查詢遙控操作過程中的系統(tǒng)信息或操作信息；通過擴(kuò)展功能，調(diào)度員可以查看設(shè)備量測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線。

3.2.3 事件告警。實(shí)時(shí)顯示事件告警信息，包括告警發(fā)生時(shí)間、告警內(nèi)容、告警類型、告警級(jí)別等，默認(rèn)按時(shí)間排序。具有越限報(bào)警處理和遙信變位報(bào)警功能。可以按時(shí)間、等級(jí)、類型等維度對(duì)歷史告警進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)。①越限報(bào)警處理功能：對(duì)遙測(cè)值可分別設(shè)置報(bào)警上、下限，有效上、下限，當(dāng)遙測(cè)數(shù)據(jù)越限值時(shí)可生成報(bào)警記錄。②遙信變位報(bào)警功能：斷路器/刀閘、通道狀態(tài)等遙信產(chǎn)生變位時(shí)產(chǎn)生報(bào)警記錄。

3.2.4 運(yùn)行分析。能夠?qū)ψ儔浩鬟\(yùn)行情況、用戶用電情況和用戶需量進(jìn)行分析。①變壓器運(yùn)行情況：包括容量、平均功率、平均負(fù)載、最大負(fù)荷等，曲線展示歷史負(fù)載情況，給出輕載或重載的判斷，達(dá)到一定門限發(fā)送告警。②用戶用電情況：可按峰谷平尖統(tǒng)計(jì)查詢用電量數(shù)據(jù)，可給出用電量的同比、環(huán)比分析。③用戶需量：計(jì)算并以圖表形式實(shí)時(shí)展現(xiàn)用戶需量，可按時(shí)間段查詢，當(dāng)需量越限時(shí)及時(shí)預(yù)警。

3.2.5 運(yùn)行報(bào)表。對(duì)每個(gè)用戶自動(dòng)生成月度運(yùn)行報(bào)表，可查詢和下載，報(bào)表主要內(nèi)容包括該用戶的月度用電情況和月度負(fù)荷情況。

4 采集終端功能介紹

4.1 遠(yuǎn)程通信功能

該功能提供遠(yuǎn)程通信接口，包括終端具備1路以太網(wǎng)、1路4G無(wú)限公網(wǎng)遠(yuǎn)程通信接口。接口的無(wú)限通信模塊具有端口數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，可在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)自動(dòng)重連。連接重連時(shí)間應(yīng)小于60s。

采集終端與主站通信規(guī)約需支持以下規(guī)約和協(xié)議：支持DL/T634.5 101、DL/T634.5 104、DL/T698.45、Q/GDW1376.1等規(guī)約，支持TCP/IP協(xié)議。

4.2 安全防護(hù)功能

采集終端內(nèi)嵌安全芯片，可通過數(shù)據(jù)加密傳輸保證信息安全。安全防護(hù)功能包括基于國(guó)產(chǎn)商用密碼算法的統(tǒng)一密鑰和數(shù)字證書，可實(shí)現(xiàn)與調(diào)度主站實(shí)現(xiàn)雙向身份認(rèn)證、參數(shù)配置等簽名驗(yàn)證，以及數(shù)據(jù)的加解密與完整性保護(hù)。

4.3 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)功能

采集終端通過485方式和DL/T645規(guī)約，采集電表電壓、電流、正向有無(wú)功電能量、反向有無(wú)功電能量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體包括三相電壓、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，斷路器/刀閘位置信號(hào)、保護(hù)信息等。

所有采集到的數(shù)據(jù)均可在調(diào)度員工作站中的一次設(shè)備接線圖上直觀監(jiān)測(cè)到。

4.4 維護(hù)功能

采集終端應(yīng)能通過終端和配電自動(dòng)化主站兩種方式進(jìn)行參數(shù)、定值的修改、讀取，可以進(jìn)行程序升級(jí)，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，保證終端內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)、通信參數(shù)、定值參數(shù)等重要數(shù)據(jù)的安全。程序升級(jí)后，軟件版本號(hào)發(fā)生改變，并寫入系統(tǒng)日志。

采集終端應(yīng)具備熱拔插、自診斷、自恢復(fù)功能，自診斷各功能板件及重要芯片，發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)傳送報(bào)警信息并自動(dòng)復(fù)位。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案

現(xiàn)場(chǎng)共有兩種類型的電表需要接入小電源數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)，一種為高壓10kV并網(wǎng)點(diǎn)，該網(wǎng)點(diǎn)電表類型為三相電能表，一種為低壓400V并網(wǎng)點(diǎn)，該網(wǎng)點(diǎn)電表類型為單相電能表。這兩種電表已通過現(xiàn)有的采控終端或集中器實(shí)現(xiàn)了采集。僅需低壓側(cè)安裝一臺(tái)采集終端，以485方式抄讀數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該站點(diǎn)的監(jiān)控。采用II型集中器平臺(tái)下的采集終端，進(jìn)一步降低了項(xiàng)目成本，方便現(xiàn)場(chǎng)施工。

①采集終端裝在低壓側(cè)，可直接安裝在電表屏上或配備的專用表箱內(nèi)。確保終端安裝牢固、合理，工作環(huán)境滿足終端技術(shù)要求。②將終端電源、通信線路接到終端對(duì)應(yīng)端口，確保連接正確、可靠，電源輸入范圍滿足終端技術(shù)要求。③采集終端采集數(shù)據(jù)類型包括：遙測(cè)即抄讀電能表數(shù)據(jù)，電壓、電流、功率、功率因數(shù)等；遙信即缺相、失電、通信故障等；遙脈即抄讀電表電能量數(shù)據(jù)。④采集終端與電能表采用RS485通信，規(guī)約采用DL/T645規(guī)約。與主站無(wú)線4G通信，規(guī)約采用101規(guī)約。⑤采集終端含加密芯片。⑥現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施前需完成采集終端與調(diào)度主站的規(guī)約測(cè)試，進(jìn)行無(wú)線4G通信前還需開通無(wú)線VPN專網(wǎng)通道。