浅谈呼和浩特地区电力小电源数据采集方案

刘 璐,李铭心

(内蒙古电力(集团)有限责任公司 呼和浩特供电局 调度管理处,内蒙古 呼和浩特 010050)

1 背景现状

目前调度自动化系统普遍采用三种统计口径来采集发电与负荷总加：①统调口径：省级及以上调度机构管辖范围内的数据统计口径。②调度口径：县级及以上调度机构管辖范围内的数据统计口径。③全社会口径：调度机构所在区域内的所有电网运行数据统计口径。

长期以来，各口径统计数据差异较大，全社会口径、调度口径和统调口径呈递减关系。其根本原因在于呼和浩特区域内的小型火电站及地方电厂等超出呼和浩特供电局调度管辖范围，信息采集困难，使得各调度部门不能全面准确地掌握电网发电和负荷数据。

为集中解决小电源等非统调电源运行数据缺失问题，决定开展加强小电源数据采集与统计工作，提出了小电源数据采集方案，全面提高数据的完整性和准确性，确保数据客观真实有效。

2 方案概述

对于10kV以上电源点，采集终端采集数据，直接通过调度数据网上送给调度主站系统。

对于10kV以下电源点，采集终端采集现场电表数据，将信息传送至小电源数据采集管理系统进行处理，该系统提供运行监控和分析功能；再由小电源数据采集管理系统将数据通过综合数据网络上送给调度主站或配网主站的三区管理系统，便于主站统计分析电压合格率、供电可靠性，为负荷预测、线损计算及事故分析提供基础数据。传输的方式可采用转发104或101的方式，即小电源数据采集管理系统作为一个大的虚拟采集终端，向调度三区按约定的数据点表以转发104或101规约进行传输。

采集终端内置加密芯片，与小电源数据采集管理系统配合，数据全程采取密文传输，保证数据的安全性。

3 主站系统介绍

3.1 主站系统硬件配置

①前置服务器：与采集终端建立连接，解析报文，交互数据；②应用服务器：具有实时监控、统计查询、数据分析等应用；③数据库服务器：包括实时数据库、历史数据库，提供报文数据的快速存储和查询服务；④加密装置：部署在主站侧，与终端加密芯片配合，共同保障信息安全；⑤调度工作站：调度运维人员日常运行维护设备，提供操作系统的相关工作界面；⑥防火墙：对外部通信网络传输的数据进行安全防护。

说明：①上述服务器、交换机、工作站数量和配置根据采集终端接入数据量及系统运行可靠性要求确定；②不同服务的部署遵循“逻辑分开、物理可分可合”的原则，根据采集终端接入数据量进行配置,即前置采集、数据库管理、应用服务等功能可在不同服务器上部署，也可以在满足性能和安全性要求的前提下，在同一服务器上集中部署，以便降低成本。

3.2 主站系统软件功能

3.2.1 数据采集与处理。主要包括安全通信网关、采集解析程序、数据处理程序和通道管理程序。①采用专门的安全通信网关，实现采集数据端对端的安全传输，支持多种通信协议、多种应用、多类型的数据采集和交换，满足各种传输场合的实时性要求；②采集解析程序主要完成与远方通信和规约转换功能，完成IO操作及报文的初步解析；③数据处理程序完成数据后期的处理和后台应用的数据交换功能；④通道管理程序主要完成通道状态的监视管理功能。

3.2.2 实时监控。可以按实际图纸生成一次设备接线图，在图上实时展现电流电压等电气量测数据，可视化展现设备分合位置，保护光子牌等；调度员可在图上对一次设备进行遥控操作，发送控制命令至终端设备，并能存储及查询遥控操作过程中的系统信息或操作信息；通过扩展功能，调度员可以查看设备量测数据实时运行曲线和历史数据曲线。

3.2.3 事件告警。实时显示事件告警信息，包括告警发生时间、告警内容、告警类型、告警级别等，默认按时间排序。具有越限报警处理和遥信变位报警功能。可以按时间、等级、类型等维度对历史告警进行查询统计。①越限报警处理功能：对遥测值可分别设置报警上、下限，有效上、下限，当遥测数据越限值时可生成报警记录。②遥信变位报警功能：断路器/刀闸、通道状态等遥信产生变位时产生报警记录。

3.2.4 运行分析。能够对变压器运行情况、用户用电情况和用户需量进行分析。①变压器运行情况：包括容量、平均功率、平均负载、最大负荷等，曲线展示历史负载情况，给出轻载或重载的判断，达到一定门限发送告警。②用户用电情况：可按峰谷平尖统计查询用电量数据，可给出用电量的同比、环比分析。③用户需量：计算并以图表形式实时展现用户需量，可按时间段查询，当需量越限时及时预警。

3.2.5 运行报表。对每个用户自动生成月度运行报表，可查询和下载，报表主要内容包括该用户的月度用电情况和月度负荷情况。

4 采集终端功能介绍

4.1 远程通信功能

该功能提供远程通信接口，包括终端具备1路以太网、1路4G无限公网远程通信接口。接口的无限通信模块具有端口数据监视功能，可在网络中断时自动重连。连接重连时间应小于60s。

采集终端与主站通信规约需支持以下规约和协议：支持DL/T634.5 101、DL/T634.5 104、DL/T698.45、Q/GDW1376.1等规约，支持TCP/IP协议。

4.2 安全防护功能

采集终端内嵌安全芯片，可通过数据加密传输保证信息安全。安全防护功能包括基于国产商用密码算法的统一密钥和数字证书，可实现与调度主站实现双向身份认证、参数配置等签名验证，以及数据的加解密与完整性保护。

4.3 数据采集与监测功能

采集终端通过485方式和DL/T645规约，采集电表电压、电流、正向有无功电能量、反向有无功电能量等基础数据。具体包括三相电压、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数，断路器/刀闸位置信号、保护信息等。

所有采集到的数据均可在调度员工作站中的一次设备接线图上直观监测到。

4.4 维护功能

采集终端应能通过终端和配电自动化主站两种方式进行参数、定值的修改、读取，可以进行程序升级，支持断点续传，保证终端内的历史数据、通信参数、定值参数等重要数据的安全。程序升级后，软件版本号发生改变，并写入系统日志。

采集终端应具备热拔插、自诊断、自恢复功能，自诊断各功能板件及重要芯片，发生故障时能及时传送报警信息并自动复位。

5 现场实施方案

现场共有两种类型的电表需要接入小电源数据采集管理系统，一种为高压10kV并网点，该网点电表类型为三相电能表，一种为低压400V并网点，该网点电表类型为单相电能表。这两种电表已通过现有的采控终端或集中器实现了采集。仅需低压侧安装一台采集终端，以485方式抄读数据，即可实现对该站点的监控。采用II型集中器平台下的采集终端，进一步降低了项目成本，方便现场施工。

①采集终端装在低压侧，可直接安装在电表屏上或配备的专用表箱内。确保终端安装牢固、合理，工作环境满足终端技术要求。②将终端电源、通信线路接到终端对应端口，确保连接正确、可靠，电源输入范围满足终端技术要求。③采集终端采集数据类型包括：遥测即抄读电能表数据，电压、电流、功率、功率因数等；遥信即缺相、失电、通信故障等；遥脉即抄读电表电能量数据。④采集终端与电能表采用RS485通信，规约采用DL/T645规约。与主站无线4G通信，规约采用101规约。⑤采集终端含加密芯片。⑥现场实施前需完成采集终端与调度主站的规约测试，进行无线4G通信前还需开通无线VPN专网通道。