供電企業電能計量自動化系統應用

深圳供電局有限公司 518000

摘要：智能電網的快速推進，電能自動化系統的采用為供電企業對用戶用電信息的采集、分析、在線監控提供了高效、準確的數據信息。本文介紹了計量自動化系統數據采集、處理方式，及在變電站中使用特點，取得較好的應用效果。

關鍵詞：計量自動化；數據采集；電能監控；在線監測

電力技術的不斷推陳出新，傳統的計量方式已不能滿足供電企業對用電信息采集的需要，受益于電子技術和通信技術的快速發展，及國家對智能電網的大力推進，新的智能化、自動化計量系統在電網改造中大量采用。電能計量自動化系統是集現代數字通信技術、計算機軟硬件技術、電能計量技術為一體的綜合性實時信息采集與分析處理系統，涵蓋全網各種計量點及采集終端，集信息采集、監控、分析和計量管理于一體。其主要功能是為供電企業提供統一的主站系統，完成對電廠、變電站、公變、專變、低壓集抄等發電側、供電側、配電側、售電側的綜合性統一的數據采集監控，為有序用電、遠程抄表、負荷控制、預購電、電費結算、市場管理等業務提供實時數據支撐，實現發、供、配、售各側電能信息的自動化數據管理與分析應用；對電網自動化設備在運行期間的全生命周期管理，為電網安全運行提供數據支持

1 計量自動化系統總體架構

計量自動化系統實現對關口電量和用戶用電信息的全面采集、在線監控和綜合應用，為電網企業經營管理和分析決策提供及時、準確的基礎數據。系統總體分為設備采集層、通信信道層、前置采集層、物理隔離層、數據處理層、業務應用層。其中主站系統包括除設備采集層和通信信道層以外的所有環節。

2 數據采集

計量自動化系統采集對象主要分為電力用戶類（主要包括目前的需求側系統和低壓集中抄表系統中的采集對象）和關口類（主要包括目前的統調電廠、變電站電量采集系統和地方電廠信息管理系統中的采集對象，以及公用配變考核采集點）。

鑒于計量自動化系統終端種類眾多、數量龐大且存在多種通信協議，為了方便管理和擴展，需建立數據采集統一平臺。數據采集是主站系統的核心部分，是開展數據分析和應用的基礎，對數據的準確性、實時性、擴展性等均有很高的要求。系統采集的主要數據類型有以下7 種。①電能數據：包括實時和凍結電能量等。②模擬量：包括電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波、最大需量等。③狀態量：包括開關狀態、終端及計量設備工況信息。④電能質量統計數據：包括電壓、功率因數、諧波等數據的合格率統計數據。⑤事件記錄數據：包括終端和表計的事件記錄數據。⑥臺區線損統計數據。⑦其他數據：各種終端預設參數、剩余電量電費等信息等。

系統的主要采集方式有以下3 種。

1）定時采集。系統定時自動采集（或終端主動上傳）終端記錄的各類用電數據，對采集失敗的終端數據自動補采，并給出相應運行記錄。

2）隨機采集。系統可以對指定終端的指定數據進行隨機數據采集。

3）事件響應。響應方式按信道不同分為：①在全雙工信道方式下，終端檢測到客戶端事件后主動向主站傳送告警等事件記錄；②“主站—終端”主從通信方式下，與主站通信時隨上行報文向主站發出事件響應請求，主站響應終端請求并召測相應的事件記錄。

3 數據處理

主站系統可對采集到的數據及時進行檢查，分析其完整性、正確性，如發現異常數據或不完整數據，可按設置發出告警和提示。對于有誤并且不可以重新采集的數據，系統支持主副表、線路對端、變壓器三側、母平等多數據源校核與替代，提供多種異常數據修補方案，可自動/手動做數據修補。但必須對修正的數據標注質量位，并形成、記錄修正事件，同時要在系統中保存原始數據和修正數據，保證原始數據不被覆蓋，提供電能數據的可追溯性。

根據應用功能需求，系統可對采集的原始數據進行分析、計算及統計。系統按區域、行業、線路、自定義群組、單客戶等類別，按日、月、年或自定義時間段，分別進行負荷、電能量的分類統計分析。并對監測點的電壓、電流、功率、功率因數、諧波等電能質量數據進行越限、合格率等統計分析。系統按變電站計算母線不平衡、變損、線損等，及計算各電廠發電上網電量、網間交換電量、各地區供電量、非統調發電上網電量等。系統將終端、電表及分析得到的數據通過有效組織，以圖表、曲線等形式進行展示。系統提供完善的統計數據自動重新計算與逐級更新策略，確保采集數據變化或修改后，統計數據能夠及時、準確刷新。電量統計支持分段倍率，以適應現場倍率變化情況。系統還可以根據用戶需要，對不同類型的數據（如電量數據、功率、電壓、電流等）選擇不同的存儲策略（包括存儲時長、存儲結構等）。

4 系統高級應用

4.1 電能監控

通過選擇地市、區縣公司或變電站，系統可自動統計所有變電站的輸入/輸出電量及母線電量不平衡率；自動顯示選中變電所下所有計量點的輸入/輸出的表計示數、表計電量及不平衡率。系統支持母線電量平衡排序與母線電量不平衡變電站一覽化監控與提示，并可支持用戶自行定義計算公式。系統可實現對電廠、變電站關口全方位的在線電能監控，能根據母平、線損、變損突變等分析判斷發生故障的計量裝置或初步定位。

1）全站電能監控。利用電廠和變電站采集的關口電量數據，全面支持電廠、變電站母線電量平衡、主變損耗的日統計，進行日電量和最新采集前1 h 電量展示和曲線關聯。

2）發電上網線路對端電能監控。系統可對電廠發電上網線路、網間聯絡線兩端電量進行圖形化和一覽化重點監控。同時，系統還可以對地方電廠進行上網線路兩端電量進行一覽化監控。

系統可以根據采集到的電能量數據信息中的電壓、電流、功率（因數）、諧波來評價電網、用戶的用電質量狀況，便于完善電網供電方案和用戶調整用電方式。根據用戶的電能數據（電壓、電流、諧波、功率等）給出降損、防竊漏電的建議。另外，系統還可以根據用戶的用電信息自動分析，可發現用電異常特征，并列出所有異常用電用戶，供用電稽查人員參考，打擊竊電行為。

4.2 負荷控制

負荷控制是針對不同類型、不同用電性質、不同限荷的用戶進行負荷曲線（功率定值）的個性化設置，按不同時期缺電量多少的要求，把終端存儲的負荷曲線排列組合成4 類供電方案，由主站進行統一管理（方案存儲在終端中，隨時接受主站調用），對全系統負荷進行控制，高峰負荷時，實現有序限電、有序用電。在某時段的負荷連續超過定值時（時間可調），終端發送告警信息至主站，并開始越限聲光告警。超出時間后，用戶負荷還未下降到定值以下，終端第一輪自動跳閘。如跳閘后測量值小于定值，經過某段時間（時間可調）后，給出允許合閘信號；若第一輪動作后負荷仍超定值，則會再次告警，進行第二輪控制，過程同第一輪。在超限告警時間段內，若負荷降至定值以下，且持續時間達到規定值（可調），則取消控制操作。

系統根據編制好的限電控制方案，通過遠程控制的技術手段下發限電控制參數到控制終端，限制用電負荷，包括控制投入和控制解除。在限電方案執行之前，應通過語音、文字及短信等方式通知用戶；負荷控制狀態的改變和控制動作自動生成詳細的事件記錄并告警，事件記錄內容包括動作時間、當時狀態及用電情況等；負荷控制有詳細的操作記錄，操作記錄由系統自動生成，不允許修改和刪除。在進行負荷控制命令下發各終端時，依據有序用電方案和調度指令負控限電方案執行。

1）遙控：向終端下發遙控跳閘或允許合閘命令，控制客戶配電開關。

2）功控：對用戶的用電負荷進行有序控制，包括時段控制、廠休控制、營業報停控制、當前功率下浮控制等。

3）電控：根據需要向終端下發月電能量控制投入或解除命令。系統可以記錄命令下發前后終端各項數值指標，根據終端返回的信息記錄控制成功與否。

4.3 線損分析與監測

系統綜合利用統調電廠、各級變電站、地方電廠、專變用戶、公變考核點及臺區用戶的電量信息，全方位地實現全網、分地區、分電壓等級、分線、分臺區線損在線統計功能。支持日、月、年線損統計與分析，實現線損在線監測。

1）全網與分區線損統計與監測。按供電單位，每日分別統計本供電區域的入網電量和供電量，實現分區網損的在線監控。針對省公司調度范圍，每日分別統計電網的統調購電量、網間交換電量和各地市供電量，實現主網損耗的在線監控。支持月、季、年網損的統計。

2）分壓線損分析與監測。按電壓等級，分級統計全網和各地區每日的500 kV、220 kV和110 kV電壓等級的網絡損耗。

3）線路線損分析與監測。線路線損包括電廠上網線路、網間聯絡線路和10 kV供電線路線損。前者通過廠站兩端線路電量計算，10 kV供電線路線損根據變電站10 kV線路出口電量和該線路供電的專變用戶電量、公變總表電量進行統計，按日統計線路線損電量、線損率，并支持月、年線損電量、線損率的統計；獲取線路線損計劃指標，計算出實際線損率與計劃指標值的差異值。

4）臺區線損分析與監測。根據臺區公變總表計量的電量和臺區下所有用戶的抄表電量，按日統計臺區線損電量、線損率，并支持月、年臺區線損電量、線損率的統計；獲取臺區線損指標，計算出實際線損率與計劃指標值的差異值。

5 結語

通過計量自動化系統的建設，可實現電能量數據與負荷數據的集中監管和經營指標的統計分析，為整個電網的經濟、安全、可靠運行提供了數據依據，也為營銷分析與輔助決策提供技術支持。

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3、PWM程序代碼

結束語

總而言之，筆者站在時代浪潮之下，以當下的科學技術發展為契機，對于通用電力系統方面的升級提出了應用單片機進行控制系統的設計方案，并且對硬件系統的設計到其系統軟件的方案設計都進行了一系列的初步探討，雖然略顯粗淺，但其脈絡與應用方法也較為清晰，筆者希望通過自身的努力可以喚起更多的人力來重視這方面的系統方案設計，從而真正的提高我國通用電力使用的水平，讓人民群眾可以享受到更好的電力供應服務。

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