桐鄉電網變電所電能自動采集系統

張 翔 曹 琦

摘要 無人值班變電站經常出現抄表不同時和人工抄表、人工輸入工作效率低,統計、計算不準等問題。本文對結合一個縣級供電局電能自動采集系統的基本設計原則,就系統建設的結構和配置、電能采集的原理和方式、系統的通信方式和通道問題以及主站系統和廠站裝置的主要功能和特點作了闡述,并就系統的實際應用、功能測試情況、如何解決出現的問題作了說明。

關鍵詞 電網;變電所;電能;采集;功能;簡介

中圖分類號 TM63 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2009)07-0033-03

0 引言

為了實現桐鄉電網商業化運行及無人值班工作的需要,解決無人值班變電所抄表不同時;人工抄表工作強度大,準確性不高;統計、計算不準;電能表人為接線錯誤及表計出錯不能及時得到糾正等問題,從而使變電站電能量管理實現自動化,提高統計和結算效率勢在必行。我局于1999年1月上旬開始安裝由南京南瑞華寧電氣設備公司研制開發的電能自動采集計費系統,并逐步完善和系統化,至1999年11月初工程全面竣工,并與局計算機網接口,系統包括電能量自動采集終瑞(MPE-III)、電能量自動采集管理系統(COMC-III)及網絡服務器和工作站。該系統根據1998年7月召開的省網電能量計費系統工程協調會議提出的《遠方電能量數據終端主要技術要求》[1]為技術依據,以我局與南京南瑞華寧電氣設備公司簽訂的《桐鄉電能量計費系統技術協議》[2]為補充,并根據桐鄉電網管理的具體情況而設計。

1 系統結構

系統由1套主站系統和18套終端組成,主站系統采用高性能的PC機和服務器組網,軟件采用Windows NT 4.0中文版操作系統,Delphi 4.0和Visual Basic 5.0開發工具編程,采用標準的Microsoft SQL Server 6.5開放式數據庫,系統數據存放在專用服務器中,主站及工作站通過局域網與服務器進行數據交換,系統通過自動撥號MODEM(可采用多個MODEM同時撥號)利用我局現有的內部電話線和終端進行數據交換,終端與電能表之間采用485口通訊來采集數據。

2 終端功能要求

2.1 采集功能

系列終端均可同時采集脈沖、電子式數字表和開關遙信量,數字表型號可以4種以上(4種不同規約),而且不同采集量采用不同的采集周期。

1) 電能量:當前P+、Q+、P-、Q-、總、平、峰、谷電量;上月P+、Q+、P-、Q-、總、平、峰、谷電量(整月用電量)。

2)實時量(YC量):UA、B、C;IA、B、C;P;Q;COSφ。

3)狀態量(YX量):A、B、C斷相次數、斷相起始、結束時間;A、B、C失壓、失流次數,起始、結束時間;旁路和線路的開關狀態(完成旁路電量自動替代)。

3)其他智能設備數據(如電壓監測儀,諧波表等)。

2.2 存儲功能

1)終端所有采集量(電能量、實時量、遙信量),均能保存一個月,其中電能量每5min一點,每天288點;實時量每15min一點,每天96點。

2)電表運行狀況:A、B、C斷相次數、斷相起始、結束時間;

A、B、C失壓、失流次數、時間;

各條線路開關變位狀態及時間;

保留最近10組。

3)每月總用電量:保存1年。

2.3 對時功能

主站(GPS時間)給終端對時,終端給電表對時,確保全網時間同步,終端也可直接接GPS,支持RS-485和RS-232接口。

2.4 遠傳通訊功能

1)遠傳

(1)利用現有電話線通過撥號MODEM,和主站系統交換數據。當通道線路質量差時,終端根據主站要求可自動降低通訊速率。

(2) 若通道為光纖且具有數字接口,則可直接通過RS-232發送數據,也可借用電力信息網采用TCP/IP網絡協議進行數據交換。

(3) 對于已有專線通道的,可直接通過專線MODEM連接。

(4)實時口可通過盒式MODEM部頒規約CDT方式直接發YC量、YX量、電度量至SCADA實時系統。

2)通訊

(1) 和電子式數字表RS-485口通訊。

(2)和脈沖采集單元RS-485口通訊。

(3)維護口和筆記本電腦RS-232口通訊。通過維護口可顯示、設置、修改終端運行參數;通過維護口可獲取終端電量數據。

(4)和其他終端設備(如RTU、電壓表、諧波表)通訊。

2.5 自診斷自恢復功能

1)終端自動診斷主芯片、通訊口、電源和電表通訊狀況,報告開機時間、變位時間、YX變位時間。若發現異常,能指示故障部位,自動撥號向主站報告終端異常。

2)具備自恢復功能(軟、硬件控制),包括對MODEM診斷自動重新啟動,具備重新啟動時間記錄功能。

2.6 保護功能

輸入過電壓、過電流保護;防雷保護;直流反極性輸入保護;輸出過壓、過流保護。

3 主站系統功能要求

3.1 系統主要參數

1)能對256個MPE和分站25 600多個電表電能數據量的采集存儲和處理。

2)支持雙渠道數據采集:直接采集MPE數據和經分站間接采集MPE數據。

3)數據召喚周期5min~1h可調。

4)數據,包括原始數據(電表最短5min一點值),中間計算結果,最終結算數據等,均能保存12個月以上,可定時或隨時將數據經光盤讀寫機存入光盤備份保存。

5)對MPE及分站實現GPS對時,對時時間可設定,并可人工設定系統時間。

6)最大CPU負荷率≤50%,最大網絡負荷率≤40%。

7)系統可用率≥99.99%。

8)MTBT > 10萬h。

9)系統不存在Y2K問題。

10)系統軟硬件具有可擴性,廠家軟件完善或升級時免費為用戶升級。

3.2 先進的前置系統

1)雙前置機互為熱備用,以保證電量數據的正常采集。

前置機系統采用終端服務器方式接收電量采集裝置信息,最大可接收256個廠站,同/異步方式均可接入系統。采用終端服務器的好處:(1)可靠性高。直接接在網上,完全脫離開主機硬件,不受任何機器的制約;(2)不依賴于操作系統,通過網絡通信方式傳送信息;(3)前置機軟件可靈活配置,可單獨使用一臺機器,也可在其他機器上;(4)速度快,可成批傳送數據,比一般通訊方式快數倍以上。

2)主站與MPE及分站通信方式為電話撥號網和專用網兩種,通信速率可自動調節。

3)支持對1~8個MODEM同時撥號取數。

4) 通信要數周期,通信失敗補要次數可人工設定。自動要數功能可人工關閉。

5)對每一個MPE及分站有多種撥號選擇如主用號,第一備用號,第二備用號……;每一號碼可人工設定次數;撥號速率可自動調節(300,600,1 200,2 400,4 800,9 600bit/s),可人工設定初始撥號速率;對通信故障,串口故障報警,并自動更換線路和串口繼續撥號;對MPE及分站回答錯誤,立即停止操作并告警。

6)同一終端可通過不同的通訊介質與前置通信(多通道),多通道可智能選擇。

7)顯示與采集終端的通信過程及通信報文,自動統計與各廠站電量采集終端的通信成功與失敗情況。

8)可在線下裝或修改電量終端的運行參數。

9)通信規約控件化,系統中隨時增加新規約,方便接入新通訊規約的電量采集終端。

3.3 數據獲取方式

1)定時召喚,按額定時間召喚系統所有MPE及分站數據,對未取得數據可設定再次召喚。

2)人工召喚一個終端或一個分站全部電量或幾個電量或某一電量,全部時段或幾個時段,某一天或某一指定時段內電量,當MPE分站因故障或其他原因停運恢復后,主站及時將MPE及分站保存電量要上來。

3)由其他電費系統取得數據,當通信故障無法直接從MPE取得數據時,可通過現場抄表器、軟盤、光盤、便攜機獲得數據。

3.4 數據存儲處理功能

1) 前置機主機與備機數據比較;直接采集MPE數據與分站來數據比較。

2)數據統計功能。

(1)對任一電量按時段和小時統計,峰谷平統計,如一天96點統計,24點統計等。

(2)由公式定義的電量按時段和小時統計。

(3) 統計分定時,維護人員在界面上進行統計,數源變化自動重新統計等多種方式,用戶臨時輸入統計公式的統計。

3)事件查看功能。

未存或有誤數據查看;未統計或需重新統計數據查看;前置通信數據查看;通訊報文監測。

4)信息數據處理功能。

(1)具有數據統計計算功能

①統計方式。時間按小時、時段、日、月、年;方式按總加、平均、最大、最小、最大需量及發生時間;按量類型按電壓等級、用電用戶、變電所、電廠購入、系統網損、系統供網和其它分類等。

②計算功能:旁路代,母線不平衡率,變損,線損,分類,分時,電量結算,按照不同的高峰、低谷時段和高、低周的獎罰系數進行計算,統計日、月、年的獎罰電量等。

③旁路代處理:自動判定,自動計算及人工確認。在有遙信信號輸入情況下,可自動完成。

(2)通信功能:設備間數據通信查看;查看網絡及設備運行狀態;通信信息查看維護。

3.5 數據錄入功能

1)向用戶提供面向電力系統對象,層次的數據模型,保證數據關系一致性設計及校核,實現數據無冗余輸入。

2)系統數據錄入:系統類型表,廠站類型表,設備類型表,信息類型表,設備類型關系表,設備與信息間關系表,采集終端類型表,電壓等級表,電表類型表,其它表。

3)設備信息錄入:系統表,廠站表,設備表,電表表,CT/PT表,電量表,電量公式表,終端表,終端含有電量表,其它表。

3.6 報表管理功能

報表編輯功能強,制表方便,有預覽功能,報表結構和數據可在線修改。由于采用EXCEL的報表工具,圖形、表格可混合制作;報表可在寬行打印機上或激光打印機上輸出,也可以根據紙張大小進行壓縮;報表可定時打印,也可召喚打印。

3.7 數據查詢功能

1)樹狀結構顯示系統廠站,方便查詢,可實現多廠站按日查詢,查詢結果可通過報表和圖形顯示。

2)查詢功能有原始數據查詢,統計數據查詢,歷史數據查詢,登錄及系統參數修改查詢,告警分類查詢,組合查詢等。

3)查詢方式按線路,廠站統計量,系統統計量,綜合查詢(線路統計量),以圖形報表方式顯示查詢結果。

4)按時間、類別查詢系統日志。

3.8 系統管理功能

1)具有良好的數據庫生成、管理、維護功能。

2)系統權限管理:身份驗證,權限驗證,防火墻技術,多層次數據備份與恢復,嚴格的數據正確性有效性檢測。

3)數據備份,采用光盤機備份,備份方式分系統備份,數據庫備份(全備份,增量備份,數據表備份)及遠方數據復制。

4)設備管理

(1)表計管理,裝表計,表計更換。

(2)MPE設備參數,表基數,通訊參數下裝。

(3)CT/PT等設備管理,新裝設備,設備更換,表計或設備更換后數據自動處理。

3.9 遠程診斷及告警功能

1)遠程診斷,用以完成對用戶以投運的系統的診斷和維護。

2)告警系統:對通信故障、數據不合格、系統安全、系統工況、MPE及分站故障等告警,對各告警記錄可分類查詢,多媒體輸出告警信息。

4 運行情況

1)系統自1999年1月份開始安裝,1999年5月份正式投運至今,其中1999年10月份更改數字表,1999年11月初市局表計安裝結束,系統與計算機網接口完成。系統主站故障中斷時間為0小時,運行率為100%,終端故障中斷時間為0小時,運行率為100%。報表完整,數據完整。

2)為方便資料查詢和制作報表需要,到目前為止在全局共安裝了包括操作班、調度、運方、用電、測試中心、生產局長、辦公室統計、調度主任10臺工作站,工作站運行情況穩定,用戶反應良好。

3)系統運行(1999年5月~10月)期間,由于數據采集采用脈沖接受方式,再加上一小部分電能表脈沖輸出不準,在采集過程中,脈沖有丟失現象,故產生一定誤差,1999年10月中旬通過換表,全面采用數字通訊,數據采集精度提高,其誤差即為表計自身誤差。

4)由于利用內部電話線進行數據交換,而我局部分內線采用小微波,故數據召喚受小微波零星中斷的影響,發生無法召喚的情況,但由于終端數據保存1個月,故對數據采集無影響。

5)系統運行至今,數據采集情況良好,在對系統的實際操作過程中,發現系統的操作比較簡便,人機界面友好,調用數據方便,報表制作簡便。

5 系統解決的問題

電能自動采集系統解決了無人值班變電所抄表不同時;人工抄表工作強度大,準確性不高;統計、計算不準;電能表人為接線錯誤及表計出錯不能及時得到糾正等,真正做到電量抄錄統計準確、可靠、公正和及時,提高了管理水平,發展前景廣闊。

電能自動采集系統不僅降低了操作班的工作強度,提高了抄表的準確性,方便了統計工作,而且對辦公室、用電管理所及調度的統計工作和制作報表提供了極大的便利,同時,系統對變電所10kV及35kV母線進行數據平衡,可以使電能表人為接線錯誤、表計出錯及CT變比的變換及時得到反應,并加以修改,可杜絕由于上述原因造成的電量統計損失。另外,系統還可實時反應電表讀數,解決了無人值班變電所不能實時抄錄電表讀數的問題。

參考文獻

[1]浙江省電力工業局.遠方電能量數據終端主要技術要求[S].

[2]桐鄉局,南京南瑞華寧電氣設備公司.桐鄉電能量計費系統技術協議.

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據了解,該獎項是該市獎勵科技工作者的最高榮譽。今后將每3年評選表彰一次,每次表彰名額不超過10名,以市委市政府名義頒發證書、獎牌和獎金。