江苏电网电能量采集系统的集成标准化方案

查申森，郑建勇

(1.东南大学电气工程学院，南京市， 210096;2.江苏省电力设计院，南京市， 211102)

0 引言

电能量采集系统是一个综合性的系统工程，涉及营销、调度、生产、运行、计划等多个部门，其建设与完善是电网发展和电力市场管理的迫切需要，是实现电力企业从生产自动化管理到电网现代化经营、决策管理的转变，也是实现电力营销现代化管理的需要［1］。随着江苏电网规模的扩大、供电负荷的增加以及区域电网控制方式的变化，电网的网对网、点对点交易的主体和类型更加复杂。交易模式和规则的不断修改及完善，进一步要求电能量采集系统具有更强的开放性与灵活性［2］。

江苏省在2005年建成了电网下网侧电能量自动采集系统，对原上网侧电能量计量系统进行了集成。为了区别于发电厂上网向系统售电的称谓，将供电公司从电网受电定义为下网，而供电公司用于对供电量进行自动采集和统计的系统称为下网侧计量系统［3-7］。

线损管理是提高电网企业经济效益的重要手段之一，为了实现线损科学、规范、精细化管理的目标，江苏电网需要对现有变电站集中抄表系统和下网侧电能量自动采集系统进行集成，并完善35 kV及以上电压等级变电站所有电量数据的采集，形成标准化方案，为35～220 kV电压等级分压、分线线损管理提供数据服务。

1 江苏电网电能量采集系统现状

江苏省现有电能量采集系统包括变电站集中抄表和下网侧电能量自动采集2大系统。

1.1 变电站集中抄表系统

江苏省现有变电站抄表系统共29套，其中市公司11套，县公司18套，变电站全部采用计量终端采集方式。据不完全统计，江苏省35 kV及以上电压等级变电站共2 334座，计量终端配置1 021套，配置率为43.74%。220 kV及以下电压等级变电间隔中，除省、市、县供电量关口约2 000个外，其余电能表均不具备电量负荷曲线功能。

早期的变电站集中抄表系统，在运行中存在如下问题:电量数据保存入库的程序不稳定，存在丢失数据现象;前置机任务分配机制不合理，同时读取较多厂站的数据时容易造成拥塞，导致数据读取时间过长;前置、后台的双机备份不能实现完全互为备用;早期投运的部分电能量计量终端运行不稳定，而且县公司管辖的变电所的表计品种较多，少部分表计还是感应式交流电能表，无法接入计量采集系统。

1.2 下网侧电能量自动采集系统

1.2.1 系统概况

系统分为主站和厂站2部分。主站采用1+13模式，即江苏省电力调度通信中心设1套主站系统，13个市供电公司各设置1套分站系统。

厂站采集范围为全省各电压等级的上网发电厂、全省所有220和500 kV变电站、部分110 kV变电站和全省110 kV及以下电压等级跨市、县联络线变电站，220和500 kV厂站端典型的电能量采集方案如图1所示。

图1220 和500 kV厂站端电能量采集方案Fig.1Scheme of electric energy acquisition of 500 kV＆220 kV plant station end

1.2.2 系统功能

下网侧电能量自动采集系统用于完成电厂上网电量和220 kV及以上电压等级变电站计量关口的采集，实现全省上网电能量的统计。

1.2.3 厂站设备配置

(1)220 kV及以上电压等级变电站。目前江苏省220 kV及以上电压等级变电站，下网侧电能量自动采集系统均采用关口电能表+终端服务器形式。每座变电站配置1台终端服务器，带16个RS485口，其中第1、2口作为终端服务器测试接口或关口计量备用接口;第3～10口用于关口电能表，原则上1只关口电能表对应1个RS485口，当关口电能表较多、接口不够时，可按电压等级并联;第11～16口用于连接平衡电能表，1个电能表柜(一般为9只表)对应1个接口，利用并联的RS485总线上电能表通信地址的不同配置，进行轮询式数据交互。终端服务器通过路由器接入电力调度数据网，将相关信息上传至相应地区的供电公司分站系统和省调主站系统。

(2)110 kV及以下电压等级变电站。泰州及镇江地区110 kV变电站，目前下网侧电能量自动采集系统均采用关口电能表+计量终端形式。每座变电站配置1台计量终端，带3个RS485口，第1口用于接关口电能表(采用总线方式)，第2、3口用于接平衡电能表(采用总线方式)，每个接口最多可接入32只电能表，但原则上不超过9只表。计量终端采用数据网接入或拨号方式，将相关信息上传至相应地区供电公司分站系统。

(3)其他地区110 kV变电所、非统调电厂及关口设在用户侧的大用户变电所。下网侧电能量自动采集系统采用RS485总线+Modem形式;每个变电所配置1块Modem，通过电话拨号方式，将相关信息上传至相应地区供电公司分站系统，并由各分站系统转发至省调主站系统。

2 电能量采集系统集成标准化方案

2.1 总体原则

(1)资源整合原则:整合各供电公司原有变电站集中抄表系统、下网侧电能量自动采集系统，实现2大系统的软硬件资源共享。

(2)先进性原则:发挥电子型电能表和终端服务器的技术性能优势，利用数据网络通信资源，实现电能表电量信息与主站电量采集系统的直接传输，符合电能量采集技术的发展方向。

(3)经济性原则:充分利用现有系统和设备资源，节约投资、提高系统整体的性价比。

2.2 网络通信条件

目前，江苏省220、500 kV变电站均已接入电力调度数据网络，这为220、500 kV变电站分压分线电量采集提供了可靠的技术支持，满足了电能量计量系统主站与厂站之间大量数据实时交换的要求。而110、35 kV变电站电力调度数据网络的建设正处于实施阶段，今后也将为110、35 kV变电站分压分线电量的采集提供支撑。

2.3 标准化方案

2.3.1 主站端

主站端整合的整体思路［3］如下:

(1)集成2大系统主站软件的功能，增加自动抄表系统的实用功能，同时结合下网侧电能量自动采集系统的特性开发出适合市、县供电公司使用的新功能。

(2)解决在下网侧电能量自动采集系统中未接入而在变电站集中抄表系统中已经接入的表计数据采集问题。

(3)双轨运行一段时间后，逐渐平稳过渡到完全使用集成后的下网侧电能量自动采集系统。

(4)对下网侧电能量自动采集系统的硬件设备进行适当扩充，接入县(区)供电公司所属的110 kV及以下电压等级的变电站电能表数据，最终实现电网中电能表数据的统一采集。具体实施步骤如下:

1)与原变电站集中抄表系统用户交流沟通，将监视、查询、电量数据上报、无功统计查询、即时电量统计、站用变电量统计和分析等功能集成到电能量自动采集主站系统中。

2)选取2～3个220 kV变电站作为试点，进行接线改造，使主站系统通过终端服务器直采所有的关口电能表和平衡电能表数据，成功后应用到所有220 kV变电站，实现220 kV变电站所有关口电能表和平衡电能表数据均通过终端服务器采集。过渡期间也可将220 kV变电站的平衡电能表通过计量终端接入主站系统。

3)在此基础上，将现有的110 kV及以下电压等级变电站的计量终端接入主站系统，采集关口电能表和平衡电能表数据。

4)为了使系统能够平稳过渡，计量终端在正确接入新系统后，同时向变电站集中抄表系统提供数据，使变电站集中抄表系统在过渡期内可以正常运行。

2.3.2 厂站端

(1)已配置终端服务器和计量终端的变电站，存在地区分站系统未采集到完整的变电站关口表数据的问题。解决方案如下:

终端服务器带16个RS485口，第1、2口作为测试或备用，关口电能表由第3口起依次往后接至第6口，其中第3～5口依次对应接1～3号主变压器三侧的关口电能表(每台主变压器三侧的关口电能表并联，当主变压器多于3台时，可与第3～5口并联)。第6口对应接上网侧关口电能表(当关口电能表多于1只时，采用并联方式)，变电站关口数据由终端服务器通过路由器接入电力调度数据网上传至省调主站系统。为确保关口数据上传至地区供电公司分站系统，应将关口电能表接至计量终端的第1个RS485口(采用总线方式)，原则上不超过9只表，关口数据通过计量终端接入数据网，上传至地区供电公司分站系统。变电站平衡电能表应接至计量终端的第2、3个RS485口(采用总线方式)，原则上每个接口不超过32只电能表，平衡电能表数据通过计量终端接入调度数据网上传至地区供电公司分站系统。已配置终端服务器和计量终端的变电站电量采集方式如图2所示。

图2 已配置终端服务器和计量终端的变电站电量采集方式Fig.2Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with terminal server and metering terminal

(2)仅配置终端服务器的变电站，存在地区分站系统尚未采集到变电站平衡电能表数据的问题。解决方案如下:

更换具有电量负荷曲线的电能表，接入下网侧电能量自动采集系统配置的终端服务器，由下网侧电能量自动采集系统负责采集。关口电能表的接入终端服务器方式同上节所述，并通过调度数据网上传至省调主站系统和市调分站系统。为确保平衡电能表数据上传至地区供电公司分站系统，应将变电站平衡电能表接至终端服务器第7～16口，由第16口开始往前接，1个接口所接平衡电能表原则上不超过9只。仅配置终端服务器的变电站电量采集方案如图3所示。

(3)仅配置计量终端的变电站，存在部分110 kV及以下电压等级间隔未安装电能表，部分间隔安装了感应式交流电能表的问题。解决措施如下:

图3 仅配置终端服务器的变电站电量采集方式Fig.3Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with terminal server

将现有感应式交流电能表更换为有RS485通信接口的电子式电能表。将关口电能表接至计量终端RS485口的第1口(采用总线方式)，原则上不超过9只表，关口数据通过计量终端接入数据网上传至地区供电公司分站系统。变电站平衡电能表应接至计量终端的第2、3个RS485口(采用总线方式)，原则上每个接口不超过32只电能表，平衡电能表数据通过计量终端接入调度数据网上传至地区供电公司分站系统。仅配置计量终端的变电站电量采集方式如图4所示。

图4 仅配置计量终端的变电站电量采集方式Fig.4Scheme of electric energy acquisition for the substation configuring with metering terminal

(4)尚未配置电能量采集装置的变电站，存在变电站尚未实现电能量自动采集的问题。解决措施如下:

每座变电站配置1套终端服务器作为电能量采集装置，并将电能表更换为电量负荷曲线电能表。将关口电能表由终端服务器第3口起依次往后接至第6口，其中第3～5口依次对应接1～3号主变压器三侧的关口电能表(每台主变压器三侧的关口电能表并联，当主变压器多于3台时，可与第3～5口并联)，第6口对应接上网侧关口电能表(当关口电能表多于1只时，采用并联方式)，变电站关口数据由终端服务器通过路由器接入电力调度数据网，上传至省调主站系统和市调分站系统，将平衡电能表接至终端服务器第7～16口，由第16口开始往前接，1个接口所接平衡电能表原则上不超过9只，使平衡电能表数据上传至地区供电公司分站系统。

3 结语

江苏省变电站集中抄表系统已经投运多年，下网侧电能量自动采集系统也已启动投运，期间积累了丰富的工程和研发经验，相关技术日益稳定、成熟，为分压分线电量采集提供了有力的技术保障。在电力调度数据网建设完善的前提下，按照资源整合、先进性、经济性的原则，整合集成全省现有变电站集中抄表系统和下网侧电能量自动采集系统，对全省35 kV及以上电压等级变电站的35～220 kV各电压等级变电间隔均实现电量的采集，将为科学的线损管理提供完备的数据。

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(编辑:张磊)