崔風亮
0 引言
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和自動化水平的提高，對電網(wǎng)經(jīng)濟運行提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電力網(wǎng)電能損耗統(tǒng)計計算管理模式[1] ，一般是由抄表人員逐變電站、逐條線路、逐個電能表按月(或按規(guī)定的時間)進行抄表，然后分別統(tǒng)計供電量、售電量，計算出電力網(wǎng)電能損耗[2] 。這種方式往往因抄表不同時等人為因素造成電能損耗計算誤差，不能反映實際的電能損耗。現(xiàn)代電力電子測量、計算機、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，為實現(xiàn)電力網(wǎng)電能損耗在線檢測提供了條件。我們開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電力網(wǎng)電能損耗在線管理系統(tǒng)[3,4] 。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電能量集中采集和計費，實現(xiàn)電力網(wǎng)電能損耗在線自動生成，通過Web服務(wù)器發(fā)布電能量及信息查詢，徹底消除了因抄表不同時等人為因素造成的計算誤差及電量丟失，為電力網(wǎng)電能損耗指標分析提供了詳實可信的數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)對電網(wǎng)經(jīng)營管理、運行分析及減人增效具有十分重要的意義。
1 硬件結(jié)構(gòu)
管理系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。從物理結(jié)構(gòu)上可分為電能表、采集終端、管理主站系統(tǒng)及聯(lián)系它們的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。電能表是采集各變電站線路或元件電能量的計量裝置，一般選用全電子式多功能交流電能表，具有數(shù)據(jù)通信接口，適用于遠方自動抄表。采集終端安置在變電站，匯集各路電能量值，并加以處理和存儲。數(shù)據(jù)通信可采用光纖、微波、載波、無線等專用通道，負責采集終端與主站系統(tǒng)的通信。管理主站系統(tǒng)是電力網(wǎng)電能損耗的管理信息中心，主要實現(xiàn)前置通信處理、實時及歷史數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)庫維護、人機會話、統(tǒng)計報表的處理、基于Web的查詢以及實現(xiàn)與SCADA／EMS，MIS的數(shù)據(jù)交換。
2 技術(shù)特點及功能
2．1 采集終端
a．電能量采集。具有RS-485(或RS-232)串行接口，每個采集器能夠接收128路智能數(shù)字電能表的數(shù)據(jù)。采集器與電能表的接口全部實現(xiàn)了光電隔離，并且具有掉電數(shù)據(jù)保護，不會丟失和錯亂，提高了采集器的可靠性。
b．數(shù)據(jù)處理與存儲。能夠?qū)Ω髀冯娔鼙淼臄?shù)據(jù)進行處理，可分時段、日統(tǒng)計各路電能量數(shù)據(jù)。時段和間隔可根據(jù)需要設(shè)定，最小時間間隔為1 min。采集終端具有帶時標數(shù)據(jù)存儲功能。主CPU板上配有512KB的Flash RAM，也可選配4MB的Flash RAM作為擴展存儲卡。Flash RAM具有防誤寫措施，保證了數(shù)據(jù)的正確性。
c．通信。采集終端可以經(jīng)公用電話網(wǎng)、載波、微波等專用線路與主站通信。東營電業(yè)局采集終端與主站系統(tǒng)的通信是通過電話線，用撥號Modem方式實現(xiàn)的，主要考慮到：①本系統(tǒng)對實時性要求不是非常高，而且采集終端能夠存儲歷史數(shù)據(jù)；②采用撥號方式需要的設(shè)備比較少，主站只需1臺撥號Modem就可對多個采集器進行輪換采集；③東營電業(yè)局到各個變電站已有通信電話線路，不需要另外設(shè)立專線，能夠節(jié)省投資。數(shù)據(jù)傳輸具有差錯控制，實現(xiàn)無誤碼傳輸，保證主站接收數(shù)據(jù)的正確性。
d．人機界面。采集終端具有中文液晶顯示器和16鍵鍵盤。可設(shè)置和顯示各路電能表的窗口值、滿度值；可觀察各種數(shù)據(jù)信息、參數(shù)和狀態(tài)；可當?shù)卦O(shè)置、修改參數(shù)、校對時鐘，亦可經(jīng)由主站設(shè)置和修改參數(shù)；可查詢和監(jiān)視各路串口通信狀態(tài)和通信參數(shù)。
e．其他。采集終端主板具有看門狗電路，可使系統(tǒng)自動恢復(fù)和報警。具有自檢和自恢復(fù)功能。主板具有實時時鐘和日歷，時鐘由主站定時校準，以保證時鐘的統(tǒng)一和準確。配備交流、直流雙電源供電方式，具有過壓、過流和抗浪涌保護措施。
2．2 主站系統(tǒng)
電力網(wǎng)電能損耗在線管理主站系統(tǒng)是由計算機設(shè)備及其相應(yīng)軟件組成的集成化開放式、分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標準。選用Microsoft Windows NT操作系統(tǒng)，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。采用高性能的Microsoft SQL Server商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和完善的數(shù)據(jù)安全保證。符合標準SQL數(shù)據(jù)庫語言的規(guī)范，支持ODBC。遵從開放性和可擴展設(shè)計原則，硬件配置和軟件功能可根據(jù)系統(tǒng)要求靈活變更和擴充。應(yīng)用軟件設(shè)計基于客戶／服務(wù)器(Client／Server)，并應(yīng)用Internet／ Intranet技術(shù)、分布式部件對象模型(DCOM)編程技術(shù)，各應(yīng)用軟件模塊可做到“即裝即用”。采用功能齊全的Microsoft Visual Studio開發(fā)工具。采用 Microsoft Office套件，提供瀏覽器查詢界面。
a．軟總線通信及管理模塊。統(tǒng)一管理系統(tǒng)中各應(yīng)用軟件模塊和服務(wù)的登錄及退出運行，主備軟件模塊自動切換，負責系統(tǒng)中各應(yīng)用模塊之間高效的數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)通信支持TCP／IP協(xié)議。記錄各應(yīng)用模塊的運行情況，自動生成軟件運行事項記錄。同時使各應(yīng)用模塊即裝即用。
b．數(shù)據(jù)庫維護模塊。運行在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上，可對存儲在SQL Server商業(yè)數(shù)據(jù)庫上的描述數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫進行在線編輯。描述數(shù)據(jù)庫包括采集器及電能表描述、關(guān)口描述、費率描述、時段描述、計算描述和歷史存盤描述等；歷史數(shù)據(jù)庫包括帶時標的采集數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)、事件信息、最終計費和結(jié)算數(shù)據(jù)等。能將描述和歷史數(shù)據(jù)庫備份到可讀光盤和磁帶機等大容量存儲設(shè)備上長期保存，數(shù)據(jù)庫可方便地回裝到系統(tǒng)中，對回裝的歷史數(shù)據(jù)可以重復(fù)查詢、修改和打印。
c．前置通信處理模塊。運行在前置通信處理機上，可隨時召喚或?qū)崟r接收各站采集終端數(shù)據(jù)，接入GPS對整個系統(tǒng)進行對時，通過Web服務(wù)器實現(xiàn)與MIS及SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。提供控件化的協(xié)議庫，能方便地擴充多種ERTU通信協(xié)議。可對接收和發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進行監(jiān)視，當通信故障時提供畫面及語音報警，并以事件記錄的方式保存在歷史數(shù)據(jù)庫中。可監(jiān)視電量采集器傳送來的工作狀態(tài)和電能表的運行情況。自動記錄通信故障、缺失數(shù)據(jù)及時段，存入歷史數(shù)據(jù)庫中，待故障恢復(fù)自動補測相應(yīng)數(shù)據(jù)并保存到已生成的歷史數(shù)據(jù)庫中。同時提供基于客戶／服務(wù)器模式的廣域網(wǎng)訪問方式。
d．實時及歷史數(shù)據(jù)處理模塊。運行在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上。實時數(shù)據(jù)處理模塊在內(nèi)存中建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，保存通信接收處理后的各站采集終端采集的各時段的累計電量、窗口值(當日電量，各時段電量，峰、谷、平情況)，處理及存儲電能量增量數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)精度，電能量數(shù)據(jù)以雙精數(shù)存儲。可對內(nèi)存保存的數(shù)據(jù)進一步計算，并存入歷史數(shù)據(jù)庫。能對子站傳送上來的開關(guān)旁路代路電能量做自動累計處理。能對接收的數(shù)據(jù)進行分類、檢查、計算、統(tǒng)計和存儲。實現(xiàn)日及月的線損、變損、站損、電力網(wǎng)損耗電量和損耗率及母線電量平衡的自動計算。歷史數(shù)據(jù)可分別保存1 min，5 min，10 min，15 min， 30min，60min間隔的采樣值，存儲周期為2年。采用TCP／IP協(xié)議實現(xiàn)與SCADA系統(tǒng)、MIS及其他系統(tǒng)的通信功能。
e．人機會話模塊。多窗口、全漢化人機界面顯示，支持所見即所得的打印功能。操作方便、簡潔。操作可作為事件記錄下來以備查詢。各點數(shù)據(jù)能以曲線圖、棒圖或表格圖的方式顯示。
f．報表處理模塊。集成于Excel工具下的報表處理模塊，可生成及顯示日報表、月報表和年報表。報表的種類包括電力網(wǎng)線損率表和分線線損率表、電力網(wǎng)供電量統(tǒng)計表、關(guān)口電量報表和用戶自定義表等。
g．信息發(fā)布和查詢。
該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)通過局MIS網(wǎng)實現(xiàn)，采用Web服務(wù)器技術(shù)發(fā)布電能量和結(jié)算信息。這樣使得連在局MIS網(wǎng)上的計算機，都能通過MIS網(wǎng)來訪問本系統(tǒng)，客戶端不需要額外安裝軟件，只要有瀏覽器即可。
3 結(jié)語
目前，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電力網(wǎng)電能損耗在線管理系統(tǒng)，已在東營電業(yè)局運行近2年，用于35kV及以上輸變電設(shè)施的線損管理。使我們能夠非常方便和實時地掌握各條輸電線路、變壓器的損耗情況及變電站母線電量平衡、站用電等情況，大大提高了電力網(wǎng)線損計算的準確性，以便更有針對性地開展降損工作，指導(dǎo)和修正線損理論計算的誤差。晶顯示器和16鍵鍵盤。可設(shè)置和顯示各路電能表的窗口值、滿度值；可觀察各種數(shù)據(jù)信息、參數(shù)和狀態(tài)；可當?shù)卦O(shè)置、修改參數(shù)、校對時鐘，亦可經(jīng)由主站設(shè)置和修改參數(shù)；可查詢和監(jiān)視各路串口通信狀態(tài)和通信參數(shù)。
