用电信息采集系统实时监测功能的设计和实现

摘 要： 针对城市周边地区目前配电自动化建设规模有限，且一段时期内尚难以覆盖较大层面，配电网的运行长期处于“不可知、不可控”状态的现状，供电公司从2014年开始采用负荷管理系统设计思想，结合城市配电管理现状，提出了配变监测系统的功能以及实现方式，这一系统利用现代计算机技术和通信技术，可实现对城市配电网络的实时监测，并具有一定的分析和调控功能，有效提升配网运行的可知可控水平，可以提高城市供电可靠性，改善电能质量，提高工作效率。

关键词：用电信息采集终端；配变运行；实时监测

1 配电网管理的现状描述

由于配电自动化投资巨大，建设缓慢，配电网长期以来缺乏有效的监控手段，使对配电网的管理一直处于“不可知、不可视”的状况。而近年来随着用电信息采集系统的推广应用，该系统已基本上实现了市级供电公司的全部公专变运行数据的采集，为利用其数据实现配电网的监测分析提供了可能。

经过多年的研发，在用电信息采集系统基础上开发了配电网运行监测平台，初步实现了对城市配电网配电变压器运行情况的统计分析。但由于用电信息采集系统设计初衷是为计量服务，数据召测频率为每天1次，未考虑数据实时性需求，不具备准实时采集功能，无法向配网监测平台提供准实时数据，给配电网的准实时监测分析带来了困难。

供电公司根据实际业务需求，针对用电信息采集系统现状，制定了电采系统准实时化升级改造方案，对用电信息采集系统开展准实时化升级改造，實现配电变压器电压、电流、有功、无功和停电告警信息等数据项的准实时采集和传输，以弥补配电网自动化系统和调度SCADA系统的不足，为配电网的运行监测、故障研判等提供数据支撑。

2 开展用采系统准实时化的相关做法

2.1 选择试点先行开展实时化测试

为测试在现有条件下开展用电信息采集数据实现配变的准实时监测分析的可行性，供电公司从2014年5月起，选择市区中心区的近3000台配变进行了准实时数据采集测试，测试期间采集及传输频率为每15分钟1次，完成一次采集传输耗时8至20分钟，各采集终端使用GPRS流量在15M～60M之间。

2.2 制定切实可行的升级改造方案

通过在试点单位的测试论证，并向电科院等企业咨询，现有主站系统可通过升级改造，对硬件扩容、调整主站前置和调度程序、优化主站召测模式、增加大数据中间件、修改主站实时数据存库方法等多种技术手段，提升数据采集效率，缩短采集时间，并在合理控制GPRS流量情况下，实现对用电信息采集数据准实时采集。

对用电信息采集改造主要包含两个方面：一是硬件升级扩容，提升主站性能，主要是对数据库服务器、前置和调度服务器、接口服务器等进行扩容；二是软件架构优化，主要通过调整前置和任务调度程序、采用大数据中间件等技术提高数据采集效率。

2.2.1 硬件升级扩容

（1）增加接口服务器。采集数据与其它业务系统的数据交互通过接口服务器完成，为保证采集数据传输的实时性、稳定性，应按一主一备的原增加接口服务器。

（2）数据库服务器扩容。目前数据库服务器已处于满负荷运行，无法响应高频率的数据存取需求，应对其进行扩容，增加32核处理器和128G内存，以提高数据库服务性能，满足准实时数据采集的需求。

（3）增加实时数据库服务器。现有数据库为关系数据库，不适用于大数据量的准实时数据存取，为满足全省12万台区每15分钟1次的数据存取需求，结合现有系统现状应增加准实时数据库服务器，用于安装准实时数据软件，以提高数据存取效率。

（4）增加预处理服务器。预处理服务器主要实现对上报、下发数据的预处理，如异常数据筛选、报文对比、电表度数下降报警等功能，并能根据数据类型将数据分类存储，提高数据入库时间。

2.2.2 软件架构优化

（1）优化主站前置和调度程序。通过调整主站程序、优化召测任务模式，实现召测任务的灵活配置，能将配变召测和低压用户召测分开进行，也可绑定进行，提高召测任务制定的灵活性、召测任务下发的高效性；调整数据召测项目，将目前的仅能召测日曲线数据，调整为按实际需求，既可召测日曲线数据又可召测最新时间点数据，通过对召测数据项和召测频率的调整，做到合理控制GPRS流量。

（2）采用大数据中间件。大数据中间件包括实时数据库和预处理服务两部分，实时数据库能极大的提高数据存取效率，有效弥补关系数据库在大数据量并发访问时的不足。预处理服务能对上报数据报文、异常数据、告警信息按预定规则进行校验、过滤、分类处理、存储，提高数据存储效率。同时完善采集系统与配电网运行监测系统之间数据交互机制，提升数据传输效率。

3 开展实时监测取得的成效

对用电信息采集系统开展配电变压器准实时采集改造，可有效缓解配电网自动化系统和调度SCADA系统对配网覆盖不足的现状，为配电网的运行监测、故障研判等提供数据支撑。

运行监测方面，利用用电信息采集的电压、电流、有功、无功等准实时运行数据，对配变的负载、三相不平衡、电压波动、功率因数等运行情况进行监控，及时掌控现场配变的实时运行情况，防止设备长期超负荷运行烧损，提高配电网安全运行水平。

故障研判方面，利用对配电网的实时运行监测和用电信息采集系统事件告警信息，及时发现设备异常，并将故障信息推送给抢修平台，抢修平台结合GIS、PMS、配电自动化和用电信息采集等系统的地理图、单线图、系统图等进行配电网拓扑分析、故障研判、故障定位、停电原因分析、停电范围分析，为故障抢修人员、95598系统提供服务支撑，提高配电网运营管控水平和服务水平。

4 结语

通过加强城网电采系统深化应用，实现全省城市配变运行状态的15分钟准实时监测。在充分利用农网现有电采系统的基础上，下一步将实现实现城网、农网公专变采集数据在配网监测系统中的一体化统计，分析。实现农网配变电采系统的100%全覆盖，为配电网规划、检修、调度等提供数据支撑，有效提升配电网运营管理水平。

参考文献：

[1]朱炯.配变实时监控系统的功能与特点[J].浙江电力，2001，20（5）：5860.

[2]潘桓.基于GPRS远程配变监测系统的设计与实现[D].武汉理工大学，2012.

作者简介：张国庆（1982），男，研究生，工程师，在国网长春市城郊供电分公司安监部从事基建与安全管理。