桐乡电网变电所电能自动采集系统

张 翔 曹 琦

摘要 无人值班变电站经常出现抄表不同时和人工抄表、人工输入工作效率低,统计、计算不准等问题。本文对结合一个县级供电局电能自动采集系统的基本设计原则,就系统建设的结构和配置、电能采集的原理和方式、系统的通信方式和通道问题以及主站系统和厂站装置的主要功能和特点作了阐述,并就系统的实际应用、功能测试情况、如何解决出现的问题作了说明。

关键词 电网;变电所;电能;采集;功能;简介

中图分类号 TM63 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2009)07-0033-03

0 引言

为了实现桐乡电网商业化运行及无人值班工作的需要,解决无人值班变电所抄表不同时;人工抄表工作强度大,准确性不高;统计、计算不准;电能表人为接线错误及表计出错不能及时得到纠正等问题,从而使变电站电能量管理实现自动化,提高统计和结算效率势在必行。我局于1999年1月上旬开始安装由南京南瑞华宁电气设备公司研制开发的电能自动采集计费系统,并逐步完善和系统化,至1999年11月初工程全面竣工,并与局计算机网接口,系统包括电能量自动采集终瑞(MPE-III)、电能量自动采集管理系统(COMC-III)及网络服务器和工作站。该系统根据1998年7月召开的省网电能量计费系统工程协调会议提出的《远方电能量数据终端主要技术要求》[1]为技术依据,以我局与南京南瑞华宁电气设备公司签订的《桐乡电能量计费系统技术协议》[2]为补充,并根据桐乡电网管理的具体情况而设计。

1 系统结构

系统由1套主站系统和18套终端组成,主站系统采用高性能的PC机和服务器组网,软件采用Windows NT 4.0中文版操作系统,Delphi 4.0和Visual Basic 5.0开发工具编程,采用标准的Microsoft SQL Server 6.5开放式数据库,系统数据存放在专用服务器中,主站及工作站通过局域网与服务器进行数据交换,系统通过自动拨号MODEM(可采用多个MODEM同时拨号)利用我局现有的内部电话线和终端进行数据交换,终端与电能表之间采用485口通讯来采集数据。

2 终端功能要求

2.1 采集功能

系列终端均可同时采集脉冲、电子式数字表和开关遥信量,数字表型号可以4种以上(4种不同规约),而且不同采集量采用不同的采集周期。

1) 电能量:当前P+、Q+、P-、Q-、总、平、峰、谷电量;上月P+、Q+、P-、Q-、总、平、峰、谷电量(整月用电量)。

2)实时量(YC量):UA、B、C;IA、B、C;P;Q;COSφ。

3)状态量(YX量):A、B、C断相次数、断相起始、结束时间;A、B、C失压、失流次数,起始、结束时间;旁路和线路的开关状态(完成旁路电量自动替代)。

3)其他智能设备数据(如电压监测仪,谐波表等)。

2.2 存储功能

1)终端所有采集量(电能量、实时量、遥信量),均能保存一个月,其中电能量每5min一点,每天288点;实时量每15min一点,每天96点。

2)电表运行状况:A、B、C断相次数、断相起始、结束时间;

A、B、C失压、失流次数、时间;

各条线路开关变位状态及时间;

保留最近10组。

3)每月总用电量:保存1年。

2.3 对时功能

主站(GPS时间)给终端对时,终端给电表对时,确保全网时间同步,终端也可直接接GPS,支持RS-485和RS-232接口。

2.4 远传通讯功能

1)远传

(1)利用现有电话线通过拨号MODEM,和主站系统交换数据。当通道线路质量差时,终端根据主站要求可自动降低通讯速率。

(2) 若通道为光纤且具有数字接口,则可直接通过RS-232发送数据,也可借用电力信息网采用TCP/IP网络协议进行数据交换。

(3) 对于已有专线通道的,可直接通过专线MODEM连接。

(4)实时口可通过盒式MODEM部颁规约CDT方式直接发YC量、YX量、电度量至SCADA实时系统。

2)通讯

(1) 和电子式数字表RS-485口通讯。

(2)和脉冲采集单元RS-485口通讯。

(3)维护口和笔记本电脑RS-232口通讯。通过维护口可显示、设置、修改终端运行参数;通过维护口可获取终端电量数据。

(4)和其他终端设备(如RTU、电压表、谐波表)通讯。

2.5 自诊断自恢复功能

1)终端自动诊断主芯片、通讯口、电源和电表通讯状况,报告开机时间、变位时间、YX变位时间。若发现异常,能指示故障部位,自动拨号向主站报告终端异常。

2)具备自恢复功能(软、硬件控制),包括对MODEM诊断自动重新启动,具备重新启动时间记录功能。

2.6 保护功能

输入过电压、过电流保护;防雷保护;直流反极性输入保护;输出过压、过流保护。

3 主站系统功能要求

3.1 系统主要参数

1)能对256个MPE和分站25 600多个电表电能数据量的采集存储和处理。

2)支持双渠道数据采集:直接采集MPE数据和经分站间接采集MPE数据。

3)数据召唤周期5min~1h可调。

4)数据,包括原始数据(电表最短5min一点值),中间计算结果,最终结算数据等,均能保存12个月以上,可定时或随时将数据经光盘读写机存入光盘备份保存。

5)对MPE及分站实现GPS对时,对时时间可设定,并可人工设定系统时间。

6)最大CPU负荷率≤50%,最大网络负荷率≤40%。

7)系统可用率≥99.99%。

8)MTBT > 10万h。

9)系统不存在Y2K问题。

10)系统软硬件具有可扩性,厂家软件完善或升级时免费为用户升级。

3.2 先进的前置系统

1)双前置机互为热备用,以保证电量数据的正常采集。

前置机系统采用终端服务器方式接收电量采集装置信息,最大可接收256个厂站,同/异步方式均可接入系统。采用终端服务器的好处:(1)可靠性高。直接接在网上,完全脱离开主机硬件,不受任何机器的制约;(2)不依赖于操作系统,通过网络通信方式传送信息;(3)前置机软件可灵活配置,可单独使用一台机器,也可在其他机器上;(4)速度快,可成批传送数据,比一般通讯方式快数倍以上。

2)主站与MPE及分站通信方式为电话拨号网和专用网两种,通信速率可自动调节。

3)支持对1~8个MODEM同时拨号取数。

4) 通信要数周期,通信失败补要次数可人工设定。自动要数功能可人工关闭。

5)对每一个MPE及分站有多种拨号选择如主用号,第一备用号,第二备用号……;每一号码可人工设定次数;拨号速率可自动调节(300,600,1 200,2 400,4 800,9 600bit/s),可人工设定初始拨号速率;对通信故障,串口故障报警,并自动更换线路和串口继续拨号;对MPE及分站回答错误,立即停止操作并告警。

6)同一终端可通过不同的通讯介质与前置通信(多通道),多通道可智能选择。

7)显示与采集终端的通信过程及通信报文,自动统计与各厂站电量采集终端的通信成功与失败情况。

8)可在线下装或修改电量终端的运行参数。

9)通信规约控件化,系统中随时增加新规约,方便接入新通讯规约的电量采集终端。

3.3 数据获取方式

1)定时召唤,按额定时间召唤系统所有MPE及分站数据,对未取得数据可设定再次召唤。

2)人工召唤一个终端或一个分站全部电量或几个电量或某一电量,全部时段或几个时段,某一天或某一指定时段内电量,当MPE分站因故障或其他原因停运恢复后,主站及时将MPE及分站保存电量要上来。

3)由其他电费系统取得数据,当通信故障无法直接从MPE取得数据时,可通过现场抄表器、软盘、光盘、便携机获得数据。

3.4 数据存储处理功能

1) 前置机主机与备机数据比较;直接采集MPE数据与分站来数据比较。

2)数据统计功能。

(1)对任一电量按时段和小时统计,峰谷平统计,如一天96点统计,24点统计等。

(2)由公式定义的电量按时段和小时统计。

(3) 统计分定时,维护人员在界面上进行统计,数源变化自动重新统计等多种方式,用户临时输入统计公式的统计。

3)事件查看功能。

未存或有误数据查看;未统计或需重新统计数据查看;前置通信数据查看;通讯报文监测。

4)信息数据处理功能。

(1)具有数据统计计算功能

①统计方式。时间按小时、时段、日、月、年;方式按总加、平均、最大、最小、最大需量及发生时间;按量类型按电压等级、用电用户、变电所、电厂购入、系统网损、系统供网和其它分类等。

②计算功能:旁路代,母线不平衡率,变损,线损,分类,分时,电量结算,按照不同的高峰、低谷时段和高、低周的奖罚系数进行计算,统计日、月、年的奖罚电量等。

③旁路代处理:自动判定,自动计算及人工确认。在有遥信信号输入情况下,可自动完成。

(2)通信功能:设备间数据通信查看;查看网络及设备运行状态;通信信息查看维护。

3.5 数据录入功能

1)向用户提供面向电力系统对象,层次的数据模型,保证数据关系一致性设计及校核,实现数据无冗余输入。

2)系统数据录入:系统类型表,厂站类型表,设备类型表,信息类型表,设备类型关系表,设备与信息间关系表,采集终端类型表,电压等级表,电表类型表,其它表。

3)设备信息录入:系统表,厂站表,设备表,电表表,CT/PT表,电量表,电量公式表,终端表,终端含有电量表,其它表。

3.6 报表管理功能

报表编辑功能强,制表方便,有预览功能,报表结构和数据可在线修改。由于采用EXCEL的报表工具,图形、表格可混合制作;报表可在宽行打印机上或激光打印机上输出,也可以根据纸张大小进行压缩;报表可定时打印,也可召唤打印。

3.7 数据查询功能

1)树状结构显示系统厂站,方便查询,可实现多厂站按日查询,查询结果可通过报表和图形显示。

2)查询功能有原始数据查询,统计数据查询,历史数据查询,登录及系统参数修改查询,告警分类查询,组合查询等。

3)查询方式按线路,厂站统计量,系统统计量,综合查询(线路统计量),以图形报表方式显示查询结果。

4)按时间、类别查询系统日志。

3.8 系统管理功能

1)具有良好的数据库生成、管理、维护功能。

2)系统权限管理:身份验证,权限验证,防火墙技术,多层次数据备份与恢复,严格的数据正确性有效性检测。

3)数据备份,采用光盘机备份,备份方式分系统备份,数据库备份(全备份,增量备份,数据表备份)及远方数据复制。

4)设备管理

(1)表计管理,装表计,表计更换。

(2)MPE设备参数,表基数,通讯参数下装。

(3)CT/PT等设备管理,新装设备,设备更换,表计或设备更换后数据自动处理。

3.9 远程诊断及告警功能

1)远程诊断,用以完成对用户以投运的系统的诊断和维护。

2)告警系统:对通信故障、数据不合格、系统安全、系统工况、MPE及分站故障等告警,对各告警记录可分类查询,多媒体输出告警信息。

4 运行情况

1)系统自1999年1月份开始安装,1999年5月份正式投运至今,其中1999年10月份更改数字表,1999年11月初市局表计安装结束,系统与计算机网接口完成。系统主站故障中断时间为0小时,运行率为100%,终端故障中断时间为0小时,运行率为100%。报表完整,数据完整。

2)为方便资料查询和制作报表需要,到目前为止在全局共安装了包括操作班、调度、运方、用电、测试中心、生产局长、办公室统计、调度主任10台工作站,工作站运行情况稳定,用户反应良好。

3)系统运行(1999年5月~10月)期间,由于数据采集采用脉冲接受方式,再加上一小部分电能表脉冲输出不准,在采集过程中,脉冲有丢失现象,故产生一定误差,1999年10月中旬通过换表,全面采用数字通讯,数据采集精度提高,其误差即为表计自身误差。

4)由于利用内部电话线进行数据交换,而我局部分内线采用小微波,故数据召唤受小微波零星中断的影响,发生无法召唤的情况,但由于终端数据保存1个月,故对数据采集无影响。

5)系统运行至今,数据采集情况良好,在对系统的实际操作过程中,发现系统的操作比较简便,人机界面友好,调用数据方便,报表制作简便。

5 系统解决的问题

电能自动采集系统解决了无人值班变电所抄表不同时;人工抄表工作强度大,准确性不高;统计、计算不准;电能表人为接线错误及表计出错不能及时得到纠正等,真正做到电量抄录统计准确、可靠、公正和及时,提高了管理水平,发展前景广阔。

电能自动采集系统不仅降低了操作班的工作强度,提高了抄表的准确性,方便了统计工作,而且对办公室、用电管理所及调度的统计工作和制作报表提供了极大的便利,同时,系统对变电所10kV及35kV母线进行数据平衡,可以使电能表人为接线错误、表计出错及CT变比的变换及时得到反应,并加以修改,可杜绝由于上述原因造成的电量统计损失。另外,系统还可实时反应电表读数,解决了无人值班变电所不能实时抄录电表读数的问题。

参考文献

[1]浙江省电力工业局.远方电能量数据终端主要技术要求[S].

[2]桐乡局,南京南瑞华宁电气设备公司.桐乡电能量计费系统技术协议.

湖北省随州市启动首届“青年科技创新奖”评选

近日,湖北省随州市正式启动首届“青年科技创新奖”评选活动,旨在表彰一批在经济建设、社会发展和科技进步中做出突出贡献的青年科技创新人才。

为激励青年科技工作者投身“科教兴市”战略,培养和造就一批科技创新的青年学术和技术带头人,随州市委、市政府决定设立"随州市青年科技创新奖",并于今年开展首届评选活动,由市委组织部、市人事局、市科协共同负责组织开展。评选办法明确,凡年龄在44周岁以下,在该市经济、科技、教育、卫生等领域从事科研与技术工作,业绩突出、品德优良的青年科技工作者,均可报名参加评选。最后确定获得“青年科技创新奖”的对象,必须是在科学研究工作中提出了新的思想或创造了新的方法,对经济发展或某一学科的发展产生了现实推动作用;或是在技术开发或工程建设中锐意进取和创新,解决了经济建设中的重要难题,取得了较大的经济和社会效益;或是在科技成果转化、科技知识普及或促进科技与经济结合中做出了突出贡献,取得了良好的经济效益和社会效益。

据了解,该奖项是该市奖励科技工作者的最高荣誉。今后将每3年评选表彰一次,每次表彰名额不超过10名,以市委市政府名义颁发证书、奖牌和奖金。