電力系統監控和數據采集系統研究

喬雄 謝發濤 周盼

摘 要：隨著深入推進電力體制改革、建設能源互聯網、實施大數據創新應用等國家戰略的推進，計量傳統業務向新型業務拓展，營銷業務向社會化全業務鏈延伸?？鐚I協同持續深化，對電力系統監控和數據采集系統的支撐能力提出新的要求。面對新形勢新挑戰，全面總結采集系統建設的基本情況和主要成效，梳理系統建設過程中的不足，分析面臨的內外部形勢，結合業界成熟的新技術，提出新一代電力系統監控和數據采集系統。

關鍵詞：電力系統;電力系統;數據采集系統

引言

在智能電網中，用電信息采集系統對分析用戶用電行為以及電網運行狀態具有重要意義。用電信息監測最重要的是實現無間斷的用電信息采集與遠程通信，遠程通信指用電信息采集系統中采集終端與采集主站之間的數據傳輸?，F階段實際在運的用采系統的遠程通信，多采用GPRS/CDMA、專用230MHz等無線通信方式進行數據傳輸，高強度的監測意味著采集系統會對下屬的終端節點進行全天候的數據采集與監控，用電信息的高頻率上報會產生大量的數據積壓，從而對無線傳輸造成嚴重的通信負荷。

1用電信息采集系統概述

1.1用電信息采集系統概念

用電信息采集系統是對客戶用電信息進行采集、分析、處理和實時監控的系統，不但能為電力營銷中階梯定價、負荷管理、線損分析等提供有效的數據支撐，而且也能為自動化抄表、錯峰用電、防竊電等工作提供便利。用電信息采集系統的應用，可顯著降低用電成本，提高電力營銷服務水平，滿足客戶的用電需求，提升客戶的用電體驗效果。

1.2用電信息采集系統架構

系統基本架構分為采集系統主站、通信信道、采集設備三個層面。其中采集系統主站的功能是實現系統數據交互、存儲和采集業務流程管理，主要包括數據采集服務、數據存儲、主站應用等部分;通信信道包括遠程通信和本地通信兩部分，遠程通信有自建的230M無線專網、GPRS等無線公網、光纖專網等信道，本地通信包括窄帶載波、寬帶載波、微功率無線、485總線等信道;采集設備是現場計量設備、采集終端的集合，主要包括電能表、集中器、專變終端等設備。

2用電采集系統現狀

2.1信息采集主站

用電信息采集過程中，電能表作為主要的計量裝置，可以負責一個或多個數據信息的處理，進行不同級別的管控，同時能夠向舒展系統傳輸數據。一般來說，對于用電數據采集的最前端是通過用戶終端電能表，通過內部的簡單乘法器完成電能的測量，獲取電流信息、電壓信息、功率因數等。

2.2數據采集服務

數據采集服務主要負責通訊前置、報文解析、數據入庫。在海量數據接入的情況下，高峰負荷期間，單臺采集前置需要處理的通訊報文數量可能是現在的幾十倍乃至上百倍，對采集前置的并發處理能力帶來巨大壓力。雖然當前采集前置一般采用分布式架構，但每個采集節點承擔了任務生成、邏輯控制以及數據入庫等多個業務，造成單個節點承擔的業務過于繁重，尤其是數據入庫效率更是限制了采集前置的線性擴展能力。

2.3數據存儲利用

按照國際標準委員會組織的系統結構與通信數據交換標準，將其作為數據的采集與存儲的主要參考依據，既保證了系統面向對象開放平臺與對象之間的可操作性。另一方面，從20世紀80年代起，電力系統的信息化得到了快速發展，當前國內所使用的協議也有多個版本，如果設備協議存在差異，那么也需要調整相關的通用標準。

2.4綜合應用

該系統除了具有自動化抄表功能，預付費管理功能，用電異常情況跟蹤監測功能，線損和變損情況計算分析功能，繳費、停電、復電等信息發布功能外，還具有系統時間設置及調整，系統運行監測，報表管理，密碼權限管理，檔案、通信、路由、用電設備工況管理等功能，從而實現不同業務間的數據信息共享和有效銜接。

3電力系統監控和數據采集系統優化措施

3.1構建數據共享服務平臺

采集數據共享構架通過用電信息采集系統數據共享服務平臺，構建采集系統數據服務器與其他系統之間的數據、信息共享渠道，提供靜態數據共享、實時數據信息靜態數據共享：提取用電信息采集系統的各項指標數據、凍結電量，并按需求進行統計分析推送到共享服務平臺。還可根據預設進行靈活配置，完成各種定制需求。實時數據共享：通過在線及時獲取采集系統的各種上報異常事件及信息數據，實時為其它業務系統提供所需的數據信息，滿足提出的各類服務要求。特定共享：為滿足營銷業務應用系統等與用電信息采集系統之間復雜業務數據信息交互要求，特設置特定共享專為營銷業務應用系統提供服務。共享服務平臺在實現數據信息共享的同時，必需具備在線監控和規范管理。主要包括需求管控、配置管控、服務管控等基本管控功能?！靶枨蠊芸亍庇糜谕瓿蓪Σ杉到y數據共享所需要的申請、審批、執行等流程進行規范管控?！芭渲霉芸亍敝饕獙ε渲霉蚕矸掌脚_訪的問權限、配置平臺運行參數、配置數據發布模型等權限進行管控?！胺展芸亍庇糜趯蚕矸盏倪\行狀態、調用情況、交互流量、共享日志、采集數據質量等信息進行在線監測管控。

3.2數據分析處理

以信息采集系統為基礎進行用戶用電信息采集，通過數據分析明確用戶用電信息是否精確真實。若存在用戶用電信息異常數據采集現象，系統會對用戶進行二次補采，確保用電信息采集的準確性與真實性。等到數據采集完畢，系統會按照預先設定規則標準進行用電質量、用電負荷等方面的分析與處理，計算在用電提供過程中存在的線損問題，進一步提升用電服務質量，避免用戶用電信息采集的不合理。

3.3系統功能規劃

（1）數據采集。數據采集可以自動獲取多種類型的電力用戶數據信息，包括用電事件、電網質量、電能值等，為了保障電能質量，需要盡量保持數據采集的準確性，這也是電費結算的主要參考依據;（2）計量裝置監測。這一部分的功能在于實現對裝置遠程信息的規劃，包括對故障信息與竊電信息的掌握，有助于及時發現異常狀態的產生;（3）供電質量監測。對電能質量進行定量考核，以多維度的參數作為判斷依據，包括電壓合格率、供電情況、諧波指數等;（4）統計分析。統計分析的目的在于對用戶的負荷用電信息進行整合分析;（5）負荷控制與負荷分析預測。負荷控制的作用在于對用戶的負荷情況進行監測，以便于為供電系統需求側管理提供精確的負荷數據信息，根據信息的差異來得到用戶的負荷曲線，了解分時電量、最小負荷、最大負荷等關鍵性的數據指標，也能以此為基礎進行更好的用電需求預測。（6）有序用電管理。有序用電管理根據當前電力市場的供需關系來制定有序的用電方案。

結束語

綜上所述，隨著電力系統監控和數據采集系統的全面建設，提升系統海量數據處理及分析性能，實現采集網絡狀態智能感知，是電力系統監控和數據采集系統發展趨勢。電力監控采集系統憑借自身優勢，融合先進的計算機技術，能很好的滿足電氣企業發展和使用需求

參考文獻：

[1]陳曉韋，陳辰，楊開欣.基于CAN總線智能動力電池數據采集監控系統設計[J].裝備制造技術，2019（01）：162-165.

[2]王泓程.遼陽市電網數據采集與監測系統的設計與實現[D].大連理工大學，2018.

[3]孫虹，董得龍，李野，呂偉嘉，盧靜雅，張兆杰，許迪.用電信息采集系統主站性能監測技術淺析與應用[J].電子測試，2018（22）：101-102.

[4]羅樂.基于物聯網的太陽能發電監測系統的設計[J].儀表技術與傳感器，2018（11）：104-107.

[5]胡長冬，李保合，孫麗兵.光伏電站多級數據監控和復合信息傳輸系統設計[J].電力與能源，2018，39（02）：243-245.