盧 冰 楊力強 魏 亮

（國網(wǎng)湖州供電公司調(diào)度控制中心，浙江 湖州 313000）

電能量數(shù)據(jù)隱含負荷發(fā)展趨勢、客戶用電特征、隱形竊電痕跡等大量有用信息，是供電公司開展日常生產(chǎn)和經(jīng)營所必須依賴的核心數(shù)據(jù)之一[1]。利用好電能量信息也是大數(shù)據(jù)時代的必然要求。但由于電力系統(tǒng)點多面廣、用戶繁雜，進行全面、動態(tài)、實時的電能量采集需要強大的技術(shù)支撐，同時不可避免會產(chǎn)生一些問題。

1 電能量采集系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

當(dāng)前，基于各種通信技術(shù)和軟件技術(shù)的電能量采集平臺層出不窮，但就整體架構(gòu)來說，不外乎如圖1所示的體系[2]。

圖1 電能量采集系統(tǒng)的實現(xiàn)架構(gòu)

相關(guān)說明：①“前置采集”負責(zé)分配采集任務(wù)（基于任務(wù)均衡機制），確保系統(tǒng)資源的合理利用；②“數(shù)據(jù)處理”一般配置一主一備兩臺服務(wù)器，雙機之間實現(xiàn)無縫切換；③“網(wǎng)絡(luò)通信”也是雙重配置，即系統(tǒng)的工作站和服務(wù)器通過雙網(wǎng)卡分別連接主、從交換機，以保證通信的隨時暢通；④“WEB服務(wù)”提供人機交互界面；⑤“工作站”承擔(dān)開發(fā)維護、系統(tǒng)管理、報表管理、線損管理等工作，可根據(jù)需要來確定數(shù)量；⑥“輔助設(shè)備”主要指防雷設(shè)施（電涌保護器）和專用電源等。

1.2 主站的安全機制

1）獨立組網(wǎng)。與局域網(wǎng)之間設(shè)置物理隔離裝置，禁止局域網(wǎng)機器直接訪問該子網(wǎng)。

2）與SCADA或外網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器互聯(lián)時，采用路由器+防火墻的方式，并經(jīng)過IP地址轉(zhuǎn)換。

1.3 主站模塊設(shè)置

為了便于系統(tǒng)維護、擴展，主站采用模塊化設(shè)計。當(dāng)前的電能量采集系統(tǒng)基本設(shè)有軟總線模塊、控制臺、負荷預(yù)測、前置通信模塊、系統(tǒng)對時、Web應(yīng)用、便攜式抄表、線損分析、數(shù)據(jù)備份、檔案管理等模塊，限于篇幅，文章將不一一進行功能說明，而在后續(xù)關(guān)于“電能量采集系統(tǒng)的應(yīng)用”中選擇幾個做表述。

1.4 終端系統(tǒng)

終端系統(tǒng)分布在變電站、電廠甚至用戶，是電能量采集的原始端。終端系統(tǒng)一般由采集終端和電表組成（兩者之間通過RS-485直連）。其中，電表負責(zé)實時采集相應(yīng)間隔的正向有功、反向有功、瞬時功率等信息；采集終端則匯集各電表的數(shù)據(jù)進行上傳。因此，一個采集終端應(yīng)具備接入多只電表的能力，同時能對多種規(guī)約進行解析。

2 電能量采集系統(tǒng)的應(yīng)用及優(yōu)勢

2.1 用電層面

1）提升抄表、核算的速度。電能量采集系統(tǒng)的工作方式有定時自動和隨時手動兩種，當(dāng)一次采集不成功，系統(tǒng)會在保留采集進度的基礎(chǔ)上自動重采（即斷點續(xù)傳），因此可靠性非常高。據(jù)估算，對1000個用戶進行抄表，常規(guī)人工方法至少需要兩天時間，而電能量采集系統(tǒng)只要1h左右。另外，電能量采集系統(tǒng)內(nèi)置各類計算公式，支持?jǐn)?shù)據(jù)分類處理和自行修正，還能以報表或曲線形式展示在Web頁面。因此，極大提高了電費核算效率，也降低了電力職工的勞動強度。

2）降低電費應(yīng)收差錯率[3]。電能量采集系統(tǒng)基于可靠的自動化裝置和先進的計算機技術(shù)，不會發(fā)生人工抄錄、核算過程中潛在的筆誤風(fēng)險，因此其能大大降低差錯率。

3）用于反竊電。電能量采集系統(tǒng)能實時監(jiān)測到遠方終端失壓、電池報警、電壓電流不平衡、極性接反、逆相序及掉電情況，因此能及時發(fā)現(xiàn)計量中的隱蔽問題（如竊電），從而降低供電公司的損失。

4）用于營銷分析。電能量數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)，通過對采集上來的數(shù)據(jù)的綜合分析，可提升營銷管理的事前預(yù)測、事中控制、事后分析的水平。

2.2 生產(chǎn)層面

1）負荷預(yù)測。在電網(wǎng)規(guī)劃、生產(chǎn)計劃制定、檢修計劃安排、運行方式變更等時候，均需要在參考歷史電量數(shù)據(jù)（從精細化上講，要求分產(chǎn)業(yè)、分區(qū)域統(tǒng)計）的基礎(chǔ)上進行負荷預(yù)測，這對于可自定義報表格式的電能量采集系統(tǒng)來說是輕而易舉的。

2）線損管理。電量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按來源來說可分兩塊：供電量（主變關(guān)口電量）和售電量（用戶關(guān)口電量）。而線損就是二者之差。因此通過電量采集系統(tǒng)能方便獲得實際線損，將實際線損與理論線損進行比對，即能確定降損所需的技術(shù)措施和組織措施。

3）終端管理自動化。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，電能量采集終端的數(shù)目呈現(xiàn)幾何式增長，若采用人工巡視，將耗費巨大的人力資源，且效率低下；而使用電能量采集系統(tǒng)，則能在線識別終端的運行工況。

2.3 案例佐證

以云南某地供電公司為例，其在2006年開始建設(shè)電能量采集系統(tǒng)，歷時4年通過省公司實用化考核。該系統(tǒng)（含相關(guān)外聯(lián)系統(tǒng)）總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 云南某供電公司電能量采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)配置說明：①采集工作站、服務(wù)器均為冗余配置、雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，外加三級安全認(rèn)證；②網(wǎng)絡(luò)通信執(zhí)行TCI/IP協(xié)議，主干網(wǎng)為100M交換式以太網(wǎng)；③電量表是多功能智能電子表，通過485接口與采集終端進行數(shù)據(jù)通信；④廠站端采集裝置為變電站內(nèi)的RTU或ERTU；⑤軟件平臺基于Windows2000，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2000。

經(jīng)過一段時間的運行，供電公司對電能量采集系統(tǒng)的使用效益做了統(tǒng)計，詳見表1。

表1 某供電公司對電能量采集系統(tǒng)使用效益的統(tǒng)計

3 電能量采集系統(tǒng)的問題分析

筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，在充分調(diào)研一批供電企業(yè)的電能量采集系統(tǒng)的運用情況的基礎(chǔ)上，羅列出以下幾個共性問題。

1）目前，各個地區(qū)的電能量采集系統(tǒng)建設(shè)幾乎是獨立進行（最多在地級層面統(tǒng)一），因此存在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不統(tǒng)一、應(yīng)用水平差異大等缺點，其所帶來的后果就是電能量信息的共享程度不高，影響大數(shù)據(jù)的開發(fā)利用。仍以云南公司為例，其下面的地公司有的已建成以交換機為通信核心的電量系統(tǒng)，有的則仍使用撥號方式進行數(shù)據(jù)采集。這樣，因省、地調(diào)側(cè)網(wǎng)絡(luò)防火墻的存在，使省、地調(diào)間用FTP協(xié)議進行文件傳輸?shù)倪^程經(jīng)常被中斷。

解決方法：結(jié)合智能電網(wǎng)建設(shè)，建立“省地縣一體化”的電能量采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)的要點是：①一體化，即既包含各級供電公司，又涵蓋電廠系統(tǒng)；②規(guī)范化，即全系統(tǒng)采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)科學(xué)管理。

2）終端上線率不穩(wěn)定，這主要指那些采用無線通信方式的終端。原因分析及措施建議見表2。

3）目前電能量采集系統(tǒng)主要覆蓋范圍為變電站和大的電廠，中小用戶及小區(qū)用戶的自動化抄表采集基本處于試點階段，這與電能量采集系統(tǒng)的建設(shè)預(yù)期不符。因此需加大該系統(tǒng)的采集規(guī)模，爭取實現(xiàn)轄區(qū)內(nèi)95%以上的供、售電信息進入電能量采集系統(tǒng)的目標(biāo)。

表2 電能量采集系統(tǒng)中終端上線不穩(wěn)定的分析

4 結(jié)論

電能量采集系統(tǒng)的應(yīng)用，將極大改變傳統(tǒng)的計量、線損的管理模式，將為大數(shù)據(jù)應(yīng)用于電力生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。因此，要在集成、優(yōu)化、經(jīng)濟等目標(biāo)的引領(lǐng)下，推進該系統(tǒng)的建設(shè)。

[1] 黃運蓉. 探究電能量采集管理系統(tǒng)中的問題及改善策略[J]. 電源技術(shù)應(yīng)用, 2014, 42(1): 17-20.

[2] 汪洋, 趙奇. 配電網(wǎng)電能量采集管理系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題及處理措施[J]. 河北電力技術(shù), 2010, 29(6):29-30.

[3] 李波. 電能量采集系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 云南電力技術(shù),2011, 21(3): 43-45.