浅谈现代电力市场下的电能计量管理系统

叶小川 闫毅

摘 要：本文介绍了现代电力市场下电力系统计量管理的计量范围、精准度、实时性、安全可靠性、开放灵活性等多方面的基本要求；阐述了为满足现代电力市场下电力要求，电能量计量系统通过集通信网络、电厂电站采集系统、控制中心三大部分于一体，借助于自动化管理系统与计算软件系统，实现发电、输电、配电网及用户的电能计量的自动采集、存储、分析与处理功能的自动化管理系统的组成结构；分析了组成电能量计量管理系统各部分的功能、作用和特点。

关键词：电力系统 电能计量 网络 数据 自动采集

中图分类号：TM74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（b）-0065-02

在现阶段我国电力正走向市场，在推行商业化管理和营运时，为电能量计费的结算自动化，通过企业财务与银行网络，以加快电费回收和资金周转。需将电能的计量和结算融为一体，构成电能量的自动采集、自动分析和自动计费功能的自动化管理系统。

1 电力市场下电能量计量管理系统的基本要求

在电力市场经济环境条件下，对电能计量管理系统的计量范围、精准度、实时性、安全可靠性、开放灵活性等多方面提出了更高的技术要求。

计量范围与精准度要求：电力市场交易品种的多样性导致了计量对象的多样性，在不同交易时段也有不同的市场价格。系统具有对不同费率的电能量分类采集、分类存储与计算的功能，适应在电力市场的结算规则。电力计量管理系统对计量精度的选择是以供电容量及被计量对象的重要程度为基础，0.5级精度可满足一般用户要求，而对大容量的高压计费的重要用户及各级电网电能营销企业必须选用0.2级以上的计量装置才能满足要求。

实时性与可靠性要求：计量系统应当以标准时钟GPS为基准，并实现风格的自动对时功能，保证电能采集装置的时钟同步、准确、一致；确保电能量数据的调试可靠性、准确性和安全性。任何情况下原始计量数据不得丢失和修改。同时，系统具有完善的数据效验功能，能根据历史电量、积分电量等其他数据自动分析各计量点数据的有效性，进行电能量计数与时段数据偏差效验、功率因数偏离效验等。数据的可靠性，系统应有较强的抗干扰能力，数据采集装置能在强电磁声中正常工作；数据的完整性，保证在任何环节出现故障后，都不允许丢失数据，特别是在进行分时段、分费率电能统计和结算时，数据完整性成为完成该项工作的重要基础；数据的唯一性，计量数据的唯一性是保证市场公正的基础。

开放性要求：要有开放性，采用基于国际标准的自动控制系统平台和商用数据库平台，应当支持与交易信息系统、结算系统的数据通信和数据库存访问。充分的开放性与灵活性，能适应不同的通信行规和不同的传输方式。

2 电力市场下电能量计量管理系统的结构

电能量计量系统是集通信网络、电厂电站采集系统、控制中心三大部分于一体的，全面实现发电、输电、配电网及用户的电能计量的自动采集、存储、分析与处理功能的自动化管理系统，其结构如图1所示。

数据采集通信装置，它的任务是对智能电表记录的电量进行巡回采集并存储，由公共数据网络、电力专线等方式将数据传输到控制中心主站系统，以方便地实现数据共享。数据采集通信装置采用功能模块插件式结构，主要由主控模块、接口模块、采集模块、远程通信模块等组成，各种模块之间要通过主控模块进行连接与管理。

智能电表，它的任务是对各个计量点进行电能量的测量，并选择可靠的通信方式把电能表的数据上传至电能量采集装置。智能电能表以微处理器为核心，采用数字采集和通信技术，并具有强大的存储功能和传输能力；除记录电量外，还具有记录电能表工作状况的安全记录，将记录数据采用ROM存储器存储，掉电后也不会丢失数据；安全记录包括负荷曲线记录和事件记录。

传输通道，在系统中，数据传输通道是非常重要的组成部分，传输通道的特性、品质直接影响传输的速度、准确性和安全性。传输方式包括有线和无线两大类。在电力系统中，各种信息的传输以往都采用电力通道，即载波通道。光纤通道是近20年逐步广泛采用的传输通道。在电能量计量系统中，普遍采用光缆传输信息。

控制中心，它的任务是负责与各厂站端的数据采集通信装置之间进行通信和管理，接收电厂电站上传的电能量数据信息，将它们保存在数据库存中，并可向各个电厂电站下达命令。中心人员可通过工作站进行数据查询、电费计算、生成报表、统计分析、系统管理等一系列处理工作，保证数据的安全可靠性。

3 电能量计量与管理系统的基本功能

电能量计量管理系统控制中心硬件设备大致包括数据采集和处理设备、网关交换设备和PC工作站三个部分，一般采用相对独立的分层、分布式结构体系。前置采集系统采用双机平衡工作方式。数据采集系统负责与各电厂电站的数据采集通信装置通信，收集电能量数据，存储到服务器上的数据库存中，并通过人机界面显示当前的通信状态。服务器主要作用是局网管理和存放数据库存。GPS接收卫星标准时钟，用于系统对时。在控制中心局网要与其他系统互联时，应采用路由器隔离和软件防火墙两级安全防护。

为保证系统的安全性要求，电能量计费信息发布系统采用三层结构模式，它最大的特点是电能量计費子网与公司内部LAN隔离，电能量计费子网不直接向客户提供服务，Web服务器建立与计费系统数据库的连接，并向公司和远程用户提供服务，这样可提高系统的安全性。

为提高系统的可靠性，可针对电能量存储、采集、处理、传输各环节分别采用前置机集群、数据库服务器集群、网络集群、服务器集群的应用技术，使得任何单点故障均不影响系统的运行，从而充分保证电能量计量系统完整、可靠、稳定运行。控制中心配备的应用软件可分为三大类：通信软件、工作站软件、Web发布软件。应用软件的具体功能是：数据采集、数据管理、数据的统计与计算分析、系统管理、报表输出与Web发布。

4 结语

随着电力市场的成熟，计量的面会不断扩展，而且要接受越来越严格的监督，对电能量计量管理系统的建设和应用等各方面都提出了更高自动化、智能化的要求，管理也向智能化、网络化、信息化、快速化发展。

参考文献

[1] 刘继春.电力市场运营系统[M].2版.中国电力出版社，2008：80-90.

[2] 何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].2版.中国电力出版社，2012：129.

[3] 滕福生.电力系统调度自动化和能量管理系统[M].四川大学出版社，2004：17-27.