用電信息采集系統實時監測功能的設計和實現

摘 要： 針對城市周邊地區目前配電自動化建設規模有限，且一段時期內尚難以覆蓋較大層面，配電網的運行長期處于“不可知、不可控”狀態的現狀，供電公司從2014年開始采用負荷管理系統設計思想，結合城市配電管理現狀，提出了配變監測系統的功能以及實現方式，這一系統利用現代計算機技術和通信技術，可實現對城市配電網絡的實時監測，并具有一定的分析和調控功能，有效提升配網運行的可知可控水平，可以提高城市供電可靠性，改善電能質量，提高工作效率。

關鍵詞：用電信息采集終端；配變運行；實時監測

1 配電網管理的現狀描述

由于配電自動化投資巨大，建設緩慢，配電網長期以來缺乏有效的監控手段，使對配電網的管理一直處于“不可知、不可視”的狀況。而近年來隨著用電信息采集系統的推廣應用，該系統已基本上實現了市級供電公司的全部公專變運行數據的采集，為利用其數據實現配電網的監測分析提供了可能。

經過多年的研發，在用電信息采集系統基礎上開發了配電網運行監測平臺，初步實現了對城市配電網配電變壓器運行情況的統計分析。但由于用電信息采集系統設計初衷是為計量服務，數據召測頻率為每天1次，未考慮數據實時性需求，不具備準實時采集功能，無法向配網監測平臺提供準實時數據，給配電網的準實時監測分析帶來了困難。

供電公司根據實際業務需求，針對用電信息采集系統現狀，制定了電采系統準實時化升級改造方案，對用電信息采集系統開展準實時化升級改造，實現配電變壓器電壓、電流、有功、無功和停電告警信息等數據項的準實時采集和傳輸，以彌補配電網自動化系統和調度SCADA系統的不足，為配電網的運行監測、故障研判等提供數據支撐。

2 開展用采系統準實時化的相關做法

2.1 選擇試點先行開展實時化測試

為測試在現有條件下開展用電信息采集數據實現配變的準實時監測分析的可行性，供電公司從2014年5月起，選擇市區中心區的近3000臺配變進行了準實時數據采集測試，測試期間采集及傳輸頻率為每15分鐘1次，完成一次采集傳輸耗時8至20分鐘，各采集終端使用GPRS流量在15M～60M之間。

2.2 制定切實可行的升級改造方案

通過在試點單位的測試論證，并向電科院等企業咨詢，現有主站系統可通過升級改造，對硬件擴容、調整主站前置和調度程序、優化主站召測模式、增加大數據中間件、修改主站實時數據存庫方法等多種技術手段，提升數據采集效率，縮短采集時間，并在合理控制GPRS流量情況下，實現對用電信息采集數據準實時采集。

對用電信息采集改造主要包含兩個方面：一是硬件升級擴容，提升主站性能，主要是對數據庫服務器、前置和調度服務器、接口服務器等進行擴容；二是軟件架構優化，主要通過調整前置和任務調度程序、采用大數據中間件等技術提高數據采集效率。

2.2.1 硬件升級擴容

（1）增加接口服務器。采集數據與其它業務系統的數據交互通過接口服務器完成，為保證采集數據傳輸的實時性、穩定性，應按一主一備的原增加接口服務器。

（2）數據庫服務器擴容。目前數據庫服務器已處于滿負荷運行，無法響應高頻率的數據存取需求，應對其進行擴容，增加32核處理器和128G內存，以提高數據庫服務性能，滿足準實時數據采集的需求。

（3）增加實時數據庫服務器。現有數據庫為關系數據庫，不適用于大數據量的準實時數據存取，為滿足全省12萬臺區每15分鐘1次的數據存取需求，結合現有系統現狀應增加準實時數據庫服務器，用于安裝準實時數據軟件，以提高數據存取效率。

（4）增加預處理服務器。預處理服務器主要實現對上報、下發數據的預處理，如異常數據篩選、報文對比、電表度數下降報警等功能，并能根據數據類型將數據分類存儲，提高數據入庫時間。

2.2.2 軟件架構優化

（1）優化主站前置和調度程序。通過調整主站程序、優化召測任務模式，實現召測任務的靈活配置，能將配變召測和低壓用戶召測分開進行，也可綁定進行，提高召測任務制定的靈活性、召測任務下發的高效性；調整數據召測項目，將目前的僅能召測日曲線數據，調整為按實際需求，既可召測日曲線數據又可召測最新時間點數據，通過對召測數據項和召測頻率的調整，做到合理控制GPRS流量。

（2）采用大數據中間件。大數據中間件包括實時數據庫和預處理服務兩部分，實時數據庫能極大的提高數據存取效率，有效彌補關系數據庫在大數據量并發訪問時的不足。預處理服務能對上報數據報文、異常數據、告警信息按預定規則進行校驗、過濾、分類處理、存儲，提高數據存儲效率。同時完善采集系統與配電網運行監測系統之間數據交互機制，提升數據傳輸效率。

3 開展實時監測取得的成效

對用電信息采集系統開展配電變壓器準實時采集改造，可有效緩解配電網自動化系統和調度SCADA系統對配網覆蓋不足的現狀，為配電網的運行監測、故障研判等提供數據支撐。

運行監測方面，利用用電信息采集的電壓、電流、有功、無功等準實時運行數據，對配變的負載、三相不平衡、電壓波動、功率因數等運行情況進行監控，及時掌控現場配變的實時運行情況，防止設備長期超負荷運行燒損，提高配電網安全運行水平。

故障研判方面，利用對配電網的實時運行監測和用電信息采集系統事件告警信息，及時發現設備異常，并將故障信息推送給搶修平臺，搶修平臺結合GIS、PMS、配電自動化和用電信息采集等系統的地理圖、單線圖、系統圖等進行配電網拓撲分析、故障研判、故障定位、停電原因分析、停電范圍分析，為故障搶修人員、95598系統提供服務支撐，提高配電網運營管控水平和服務水平。

4 結語

通過加強城網電采系統深化應用，實現全省城市配變運行狀態的15分鐘準實時監測。在充分利用農網現有電采系統的基礎上，下一步將實現實現城網、農網公專變采集數據在配網監測系統中的一體化統計，分析。實現農網配變電采系統的100%全覆蓋，為配電網規劃、檢修、調度等提供數據支撐，有效提升配電網運營管理水平。

參考文獻：

[1]朱炯.配變實時監控系統的功能與特點[J].浙江電力，2001，20（5）：5860.

[2]潘桓.基于GPRS遠程配變監測系統的設計與實現[D].武漢理工大學，2012.

作者簡介：張國慶（1982），男，研究生，工程師，在國網長春市城郊供電分公司安監部從事基建與安全管理。