电能信息采集自动化系统的设计与应用

陈寒菁

（宜兴市供电公司，江苏 宜兴 214200）

引言

社会经济的高速发展带动着城市建设也进入了高速发展时期，随着城市化建设程度不断加深，城市人口急剧增加，对电力供应提出了更高的需求。线损是对电力企业反映供电水平的重要指标，线损的计量与电能信息采集系统有着直接联系。现阶段的电能计量的任务量不断增加，参与到电能线损工作中的工作人员增幅较小，解决电能信息采集问题已经迫在眉睫。本文提出了基于GPRS的远程自动电能信息采集系统，能够实现对电力系统的自动抄表，增强电力企业对线损问题的管理，降低线损率，增加电力企业的经济效益。

1 电能信息采集系统设计原则及方案

1.1 电能信息采集系统设计原则

电能信息采集系统必须按照电力企业的相关要求进行设计，做到设计方案科学、合理，符合电力企业实际需求，具有实用性、先进性和可行性。在进行电能信息采集自动化系统设计时，应坚持以下原则：

1）实用性和经济性原则。在进行设计时，首先要考虑到当地的经济发展速度和当地的实际情况，从经济角度出发，充分发挥现有的电力设备系统和资源，达到节省投资的目的，保证系统设计、使用以及后期维护的实用性。

2）先进性和稳定性原则。电能信息采集自动化系统涉及到的硬件系统、软件系统以及其他的配套管理平台，都需要具备较高的品质，以保证系统能稳定运行。同时，要充分发挥电子式电能表和采集终端的技术优势，确保技术的先进性和可靠性。

1.2 电能信息采集系统设计方案

本文所涉及的电能信息采集系统的结构采用分布对象技术和多层分布式事务处理，通过Web方式进行呈现，有利于多部门、多用户协同管理系统数据，保证系统的最佳性能，减轻电能信息数据库的压力。电能信息采集系统是由电力系统信息主站、网络信息通讯系统和采集终端组成。电力系统信息主站是整个系统的信息处理中心，实现命令下发、终端管理、数据分析以及系统维护等。网络信息通讯系统可实现终端与主站之间的信息传递。采集终端对电力系统的电能信息进行采集，将采集到的信息上报，并执行主站下发的命令信息[1-2]。

2 电能信息采集系统的功能及终端设计

2.1 电能信息采集系统的功能

电能信息采集系统的工作流程：采集终端通过自身的结构及功能对电能参数进行监测，监测完成后通过将电能信号转换为数据信号，利用网络信息通讯系统将数据上传至主站的前置机。系统主站的前置机获取到电能参数的数据信息，配合网络主站的数据分析系统对电能数据信息进行过滤、分类、计算及分析，进而形成相应的控制指令，并将数据信息存储到电力数据库中。电力企业的相关工作人员能够通过信息显示界面对信息进行查询，并通过Actives控件实现向服务器发送各种功能性请求[3]。电能信息采集系统主要有以下功能：

1）用户管理功能。针对不同的用电用户，电能信息采集系统能够根据用电用户的实际用电需求，对用户的等级进行分类，同时还可以实现对匹配的用电用户信息进行审核和查询。

2）曲线功能。电能信息采集系统能够实现对电能数据进行分析统计，对相关数据进行在线编辑，根据用电用户的实际需求生成相应的曲线，电力系统的工作人员可以在显示界面进行曲线的查询、分析等相关操作。电能信息采集系统的曲线情况与电力系统的实际情况相互对应，对各个区域的情况进行周期查询。

3）报表管理功能。电能信息采集系统能够对电能参数的数据信息进行相关报表的生成，进一步方便了电力企业对电力系统运行状态的把控。电能信息采集系统的报表具体有：用电用户的档案表、电力系统的电力设备表、电量综合数据、用电情况分析表以及线损表等。

4）控制及运行管理功能。电能信息采集系统能够根据实际情况的相关要求，对电力系统的运行情况进行有序的控制、调整，保证电力供给的安全、稳定。对电力系统的控制管理功能包括：采集终端的参数设定、用电用户的终端控制方式以及改变电力设备的运行状态。运行管理功能主要有：实时数据分析、用电负荷分析、电量分析和电能质量分析[4]。

2.2 电能信息采集系统终端方案设计

电能信息采集系统终端的主要架构采用的是主流32位RISC微处理器，实现对数据的传递、终端之间通信和数据处理的要求。电能信息采集系统的硬件部分主要包括以下模块：采集模块、存储模块、通信模块以及显示模块。采集模块按照通信规程的不同，可以通过以TS485串口通信方式实现与电能计量装置之间的数据交换。通过利用PC/104自带的RS232串口加外界RS232/RS485转换器来实现。存储模块分别按照实际的数据存储要求，对存储周期和存储循环周期进行设置，存储介质选择可以选用DiskOnChiP、PZ000电子盘，根据实际需求选择相应的大小。通信模块采用的是多种类型的通信模式，利用RS232实现各个模块之间的通讯与光纤连接，通信模块采用的通讯协议是支持TCP/IP标准协议。显示模块是利用液晶显示器外加键盘操作方式，进行当前信息或历史数据信息的查询，并且显示数据映射只有量纲，以实现表数据一致性，电力企业的工作人员可以通过界面操作，实现对电能信息采集系统相关信息的设置以及参数的修改。

用电用户的电能信息采集原则上使用的是以配变电台区作为一个单元来进行采集的，一台集中器就可以实现对台区内所有用电用户的电力信息采集，并且配备有采集配变考核关口电能计量装置，对配变电关口进行采集。根据总体设计方案，使用先集中再采集的方式，然后将数据统一传递到主站，减少了主站的数据压力。由于RS485总线方式具有结构简单、成熟、可靠的特点，在电缆井、沟道等施工敷设相对容易的地方，采用RS485电缆台区集中方案进行设置，如图1所示。电箱表敷设RS485电缆到配变，在配变侧安装集中器和配变总表。如果在无GPRS信号区域，可以将集中器安装在某一表箱旁。

图1 全RS485台区集中方式示意图

3 结语

如今，电力系统必须使用电能信息采集系统，才能够满足激增的用电用户和复杂的电力系统结构需求。通过对电能信息采集系统的设计原则和总体设计方案进行分析，提出电能信息采集系统在实际应用中的相关设计，能够有效减少电力企业的工作量、降低电力输送过程中的线损问题。