電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李翀1，高玲玲1，張洋瑞1，陶鵬1，唐如意2，劉榮敏3

(1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司，石家莊050021；3.國網(wǎng)河北省電力公司衡水供電分公司，河北衡水053000)

摘要：針對電力系統(tǒng)在購電、供電和售電方面數(shù)據(jù)交互困難、計(jì)量管理不統(tǒng)一、條塊分割等問題，提出一種“購、供、售”一體化電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)，分析該系統(tǒng)的組成、關(guān)鍵技術(shù)和功能，并說明系統(tǒng)應(yīng)用情況及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：電能量；采集；監(jiān)控

收稿日期：2014-10-25

作者簡介：李翀(1983-)，男，工程師，主要從事計(jì)量采集運(yùn)維工作。

中圖分類號(hào)：TM933.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2015)01-0009-03

Abstract：According to the power system, power supply and power purchase electricity sale system of electric energy acquisition and monitoring system for data exchange difficulty, metering management is not uniform, compartmentalization and control problems, this paper puts forward a "purchase, supply, sale " integration of electric energy acquisition and monitoring system, analyzes the system composition, functions and key technologies, and explains the effect of application and application system in this paper.

Design and Application of Electric Energy Acquisition and Monitoring System

Li Chong1,Gao Lingling1,Zhang Yangrui1,Tao Peng1,Tang Ruyi2,Liu Rongmin3

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China；2. State Grid Hebei Electric Power Company，Shijiazhuang 050021，China;3.State Grid Hengshui Electric Power Supply Company，Hengshui 053000，China)

Key words：electric enery; acquisition; monitoring

1原系統(tǒng)存在的問題

電量數(shù)據(jù)是公司生產(chǎn)經(jīng)營的核心數(shù)據(jù)之一，數(shù)據(jù)中包含著負(fù)荷發(fā)展趨勢、客戶用電特征、隱形竊電痕跡等大量有價(jià)值的信息。由于客戶眾多、分布廣泛、情況復(fù)雜，受客觀環(huán)境和技術(shù)手段限制，購電、供電和售電系統(tǒng)中電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，從而造成數(shù)據(jù)交互困難、計(jì)量管理不統(tǒng)一、條塊分割和制約等問題[1]。

電力系統(tǒng)具有廣域分布、參數(shù)海量、模型復(fù)雜的特點(diǎn)，在電能量采集系統(tǒng)中需要對各種設(shè)備的運(yùn)行工況，電廠、變電站關(guān)口計(jì)量和電力用戶的用電狀況進(jìn)行監(jiān)控。目前國內(nèi)普遍以網(wǎng)頁表格查詢的方式展示，這種網(wǎng)頁表格查詢方式死板，不能動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的監(jiān)控全網(wǎng)電量數(shù)據(jù)，有必要引入一種新的展示技術(shù)達(dá)到全面、直觀、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。基于上述電能量采集系統(tǒng)運(yùn)行與監(jiān)控的突出問題，提出構(gòu)建“購、供、售”一體化電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)。

2新系統(tǒng)的組成

“購、供、售”一體化電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、采集監(jiān)控平臺(tái)、現(xiàn)場電量采集系統(tǒng)和通信通道組成“購、供、售”一體化系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.1　主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)模塊由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用WEB服務(wù)器、采集服務(wù)器、調(diào)度定時(shí)服務(wù)器、通信服務(wù)器、接口服務(wù)器、綜合服務(wù)器、數(shù)據(jù)同步服務(wù)器、第一至第二終端服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)均衡器、交易運(yùn)營系統(tǒng)和營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成[2-3]。

采集主網(wǎng)經(jīng)過防火墻與營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，采集系統(tǒng)與營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)檔案實(shí)時(shí)同步，實(shí)現(xiàn)檔案信息的一體化維護(hù)。用電信息采集系統(tǒng)的檔案信息來源于營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)通過用電信息采集終端調(diào)試流程，將檔案信息送到中間庫，并發(fā)出WebService通知，采集系統(tǒng)通過接口程序?qū)I銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中間庫的數(shù)據(jù)同步到采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

2.2　采集監(jiān)控平臺(tái)

系統(tǒng)利用圖形與數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，建立一體化圖形監(jiān)控體系。根據(jù)省、市、縣三級供電單位對關(guān)口和電力用戶不同的采集應(yīng)用分管范圍和監(jiān)控需要，建立了省、市兩級圖形化采集應(yīng)用監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控全網(wǎng)電量數(shù)據(jù)的功能。并通過對圖形文件的用戶權(quán)限設(shè)置，支持省公司對地市公司圖形監(jiān)控內(nèi)容的穿透管理。

2.3　現(xiàn)場電量采集系統(tǒng)

現(xiàn)場電量采集系統(tǒng)由電能采集裝置和電能計(jì)量裝置組成。其中電能采集裝置包括廠站采集終端、專用變壓器采集終端、公用變壓器采集終端和第一、第二集中器；電能計(jì)量裝置包括各類關(guān)口和各種電力用戶的電能表，各電能表通過載波或RS485與相應(yīng)的電能采集裝置相連接，電能采集裝置通過相應(yīng)的通信通道與采集子網(wǎng)或生產(chǎn)區(qū)采集系統(tǒng)子網(wǎng)相連接[4]。

2.4　通信通道

通信通道與全部電廠、變電站電量采集終端、專用和公用變壓器采集終端、低壓臺(tái)區(qū)集中器進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)全部統(tǒng)調(diào)電廠、地方及其自備電廠、500 kV變電站、220 kV變電站、110 kV變電站、用戶變電站、專用和公用變壓器采集終端、低壓臺(tái)區(qū)集中器電能量信息的全覆蓋采集。

3新系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和功能

3.1　電網(wǎng)調(diào)度圖形監(jiān)控技術(shù)

在“購、供、售”一體化電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了兼容電網(wǎng)調(diào)度圖形監(jiān)控技術(shù)和10 kV線路電力用戶圖形自動(dòng)生成技術(shù)的圖形化采集監(jiān)控模式。基于SVG圖形監(jiān)控系統(tǒng)，可針對動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、狀態(tài)量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)畫面自動(dòng)關(guān)聯(lián)，為電力系統(tǒng)線路監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖形化應(yīng)用提供了新的思路和技術(shù)手段。

自動(dòng)關(guān)聯(lián)圖形是指動(dòng)態(tài)圖形的自動(dòng)生成和線路的自動(dòng)生成，主要指10 kV線路的自動(dòng)生成功能，關(guān)聯(lián)一次數(shù)據(jù)就可以自動(dòng)生成線路下面所有用戶的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)量數(shù)據(jù)信息。自動(dòng)關(guān)聯(lián)生成10 kV主線路或分支線路的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，通過程序交互顯示圖形。其工作流程見圖2。

圖2　工作流程

整合從變電站和開閉所采集的10 kV關(guān)口電量數(shù)據(jù)和用電信息采集系統(tǒng)采集的10 kV高壓專用變壓器用戶、公用變壓器臺(tái)電量數(shù)據(jù)，以變電站為單位，建立每條10 kV公用線路的圖形索引，從而以10 kV線路為紐帶，通過獲取數(shù)據(jù)庫中10 kV線路關(guān)系信息，自動(dòng)生成10 kV線路圖形，將線路供電量和各類電力用戶的供用電信息進(jìn)行一體化展示。采集監(jiān)控平臺(tái)采用SVG圖形監(jiān)控技術(shù)，將發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、配電側(cè)、售電側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化展示，利用電網(wǎng)廠站一次接線圖和自動(dòng)生成的10 kV公用線路圖，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地展現(xiàn)出各種類型數(shù)據(jù)的變化，實(shí)現(xiàn)全面、直觀、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控全網(wǎng)電量數(shù)據(jù)的功能。

3.2　分布式緩存采集任務(wù)調(diào)度技術(shù)

在“購、供、售”一體化電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)中，對于大數(shù)據(jù)的采集任務(wù)調(diào)度需要高效率的采集任務(wù)調(diào)度方法，解決負(fù)載不均衡、部分任務(wù)丟失難回收、缺少監(jiān)控等問題。系統(tǒng)采用基于分布式緩存采集任務(wù)調(diào)度方法，由分布式緩存、任務(wù)管理器、前置采集集群及消息總線組成的采集任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)完成。

其中分布式緩存負(fù)責(zé)儲(chǔ)存任務(wù)線程，實(shí)現(xiàn)前置采集集群結(jié)點(diǎn)以客戶端形式訪問，提供采集結(jié)點(diǎn)退出、加入監(jiān)控服務(wù)。任務(wù)管理器主要實(shí)現(xiàn)任務(wù)創(chuàng)建、任務(wù)分配以及任務(wù)的清除和再分配等功能。

任務(wù)管理器根據(jù)任務(wù)模板創(chuàng)建采集任務(wù)，并將采集任務(wù)存放在分布式緩存的任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)里，任務(wù)管理器根據(jù)前置采集集群中的各個(gè)采集結(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況均衡地分配任務(wù)，采集結(jié)點(diǎn)通過消息總線獲取任務(wù)，啟動(dòng)相應(yīng)的任務(wù)執(zhí)行流程，執(zhí)行完后將任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)更新回分布式緩存。其工作流程見圖3。

圖3　集任務(wù)調(diào)度流程

4新系統(tǒng)應(yīng)用情況及效果

4.1　關(guān)口和電力用戶電量數(shù)據(jù)的全覆蓋采集

實(shí)現(xiàn)了29個(gè)統(tǒng)調(diào)電廠、121個(gè)地方及自備電廠、21個(gè)500 kV變電站、154個(gè)220 kV變電站、588個(gè)110 kV變電站1.98萬個(gè)關(guān)口電量信息的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集。實(shí)現(xiàn)了直供直管區(qū)域13.59萬戶專用變壓器、27.09萬臺(tái)公用配電變壓器、750萬低壓用戶電量信息的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集。其中，關(guān)口日均采集成功率100%；專用變壓器日均采集成功率99.28%；公用變壓器臺(tái)區(qū)日均采集成功率98.47%；低壓用戶日均采集成功率97.89%。

4.2　網(wǎng)損的實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過用電信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)110 kV及以上地市電壓等級網(wǎng)損、調(diào)度口徑主網(wǎng)網(wǎng)損、500 kV電壓等級網(wǎng)損的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)線損管理從月統(tǒng)計(jì)到實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的監(jiān)測。

4.3　10 kV配電網(wǎng)線路線損統(tǒng)計(jì)監(jiān)控

通過SVG技術(shù)實(shí)現(xiàn)了10 kV配電網(wǎng)線損數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與定量統(tǒng)計(jì)，使配電網(wǎng)線損管理轉(zhuǎn)向科學(xué)、規(guī)范的良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了以10 kV配電網(wǎng)線路線損為核心，電量采集運(yùn)行與監(jiān)控、線損管理、用電檢查、計(jì)量管理各專業(yè)的協(xié)調(diào)配合和營銷業(yè)務(wù)的閉環(huán)管控。截止到2014年11月底，累計(jì)發(fā)現(xiàn)并處理竊電和違規(guī)用電362戶，追回電費(fèi)1 009.03萬元。

4.4　計(jì)量在線監(jiān)測

通過用電信息采集系統(tǒng)，構(gòu)建計(jì)量裝置狀態(tài)檢修體系，深化應(yīng)用計(jì)量裝置在線監(jiān)測和異常告警功能，對于計(jì)量裝置失壓、斷相等異常情況觸發(fā)告警，監(jiān)測和發(fā)現(xiàn)計(jì)量異常及故障，為縮短計(jì)量故障處理時(shí)間和減少經(jīng)濟(jì)損失提供支持。

5結(jié)束語

以上針對原有電能量采集系統(tǒng)在購電、供電和售電方面相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)交互能力差，采集數(shù)據(jù)應(yīng)用率低、采集監(jiān)控實(shí)時(shí)性差等突出問題，構(gòu)建“購、供、售”一體化電能量采集與監(jiān)控系統(tǒng)，形成完善的、一體化的關(guān)口電量與用電信息采集與應(yīng)用體系。為充分發(fā)揮采集系統(tǒng)的支撐作用，用電信息采集系統(tǒng)主要從遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、費(fèi)控功能、線損監(jiān)測、反竊電監(jiān)測、雙向互動(dòng)服務(wù)、網(wǎng)間貿(mào)易結(jié)算、需求側(cè)管理、故障搶修業(yè)務(wù)、電能量監(jiān)測、可靠性統(tǒng)計(jì)等方面進(jìn)行深入應(yīng)用，深入挖掘采集數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)采集系統(tǒng)應(yīng)用范圍和效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯應(yīng)龍.電能量實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電力信息化，2008，6(4)：53-56.

[2]王志梁，徐學(xué)棟.購、供、售信息采集系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2007(4)：74-76.

[3]張峰.電能量采集與運(yùn)行管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及在常熟供電公司的應(yīng)用[D].安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2008.

[4]黃曉明.黑龍江省電能采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技信息，2008(15)：301，286.

本文責(zé)任編輯：王麗斌