电能量采集与监控系统的设计与应用

李翀1，高玲玲1，张洋瑞1，陶鹏1，唐如意2，刘荣敏3

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄050021；2.国网河北省电力公司，石家庄050021；3.国网河北省电力公司衡水供电分公司，河北衡水053000)

摘要：针对电力系统在购电、供电和售电方面数据交互困难、计量管理不统一、条块分割等问题，提出一种“购、供、售”一体化电能量采集与监控系统，分析该系统的组成、关键技术和功能，并说明系统应用情况及应用效果。

关键词：电能量；采集；监控

收稿日期：2014-10-25

作者简介：李翀(1983-)，男，工程师，主要从事计量采集运维工作。

中图分类号：TM933.4

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2015)01-0009-03

Abstract：According to the power system, power supply and power purchase electricity sale system of electric energy acquisition and monitoring system for data exchange difficulty, metering management is not uniform, compartmentalization and control problems, this paper puts forward a "purchase, supply, sale " integration of electric energy acquisition and monitoring system, analyzes the system composition, functions and key technologies, and explains the effect of application and application system in this paper.

Design and Application of Electric Energy Acquisition and Monitoring System

Li Chong1,Gao Lingling1,Zhang Yangrui1,Tao Peng1,Tang Ruyi2,Liu Rongmin3

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China；2. State Grid Hebei Electric Power Company，Shijiazhuang 050021，China;3.State Grid Hengshui Electric Power Supply Company，Hengshui 053000，China)

Key words：electric enery; acquisition; monitoring

1原系统存在的问题

电量数据是公司生产经营的核心数据之一，数据中包含着负荷发展趋势、客户用电特征、隐形窃电痕迹等大量有价值的信息。由于客户众多、分布广泛、情况复杂，受客观环境和技术手段限制，购电、供电和售电系统中电能量采集与监控系统是相互独立的，从而造成数据交互困难、计量管理不统一、条块分割和制约等问题[1]。

电力系统具有广域分布、参数海量、模型复杂的特点，在电能量采集系统中需要对各种设备的运行工况，电厂、变电站关口计量和电力用户的用电状况进行监控。目前国内普遍以网页表格查询的方式展示，这种网页表格查询方式死板，不能动态、实时的监控全网电量数据，有必要引入一种新的展示技术达到全面、直观、动态、实时监控。基于上述电能量采集系统运行与监控的突出问题，提出构建“购、供、售”一体化电能量采集与监控系统。

2新系统的组成

“购、供、售”一体化电能量采集与监控系统由主站系统、采集监控平台、现场电量采集系统和通信通道组成“购、供、售”一体化系统，其总体结构如图1所示。

图1　电能量采集与监控系统总体结构

2.1　主站系统

主站系统模块由数据库服务器、应用WEB服务器、采集服务器、调度定时服务器、通信服务器、接口服务器、综合服务器、数据同步服务器、第一至第二终端服务器、网络均衡器、交易运营系统和营销业务应用系统组成[2-3]。

采集主网经过防火墙与营销业务应用系统实现网络连接，采集系统与营销业务应用系统档案实时同步，实现档案信息的一体化维护。用电信息采集系统的档案信息来源于营销业务应用系统，营销业务应用系统通过用电信息采集终端调试流程，将档案信息送到中间库，并发出WebService通知，采集系统通过接口程序将营销业务应用系统中间库的数据同步到采集系统数据库中。

2.2　采集监控平台

系统利用图形与数据库的动态关联，建立一体化图形监控体系。根据省、市、县三级供电单位对关口和电力用户不同的采集应用分管范围和监控需要，建立了省、市两级图形化采集应用监控体系，实现实时监控全网电量数据的功能。并通过对图形文件的用户权限设置，支持省公司对地市公司图形监控内容的穿透管理。

2.3　现场电量采集系统

现场电量采集系统由电能采集装置和电能计量装置组成。其中电能采集装置包括厂站采集终端、专用变压器采集终端、公用变压器采集终端和第一、第二集中器；电能计量装置包括各类关口和各种电力用户的电能表，各电能表通过载波或RS485与相应的电能采集装置相连接，电能采集装置通过相应的通信通道与采集子网或生产区采集系统子网相连接[4]。

2.4　通信通道

通信通道与全部电厂、变电站电量采集终端、专用和公用变压器采集终端、低压台区集中器进行远程通信，实现全部统调电厂、地方及其自备电厂、500 kV变电站、220 kV变电站、110 kV变电站、用户变电站、专用和公用变压器采集终端、低压台区集中器电能量信息的全覆盖采集。

3新系统关键技术和功能

3.1　电网调度图形监控技术

在“购、供、售”一体化电能量采集与监控系统中，设计了兼容电网调度图形监控技术和10 kV线路电力用户图形自动生成技术的图形化采集监控模式。基于SVG图形监控系统，可针对动态数据、状态量数据进行监控，可实现画面自动关联，为电力系统线路监控网络图形化应用提供了新的思路和技术手段。

自动关联图形是指动态图形的自动生成和线路的自动生成，主要指10 kV线路的自动生成功能，关联一次数据就可以自动生成线路下面所有用户的动态数据信息和状态量数据信息。自动关联生成10 kV主线路或分支线路的动态数据和状态量，通过程序交互显示图形。其工作流程见图2。

图2　工作流程

整合从变电站和开闭所采集的10 kV关口电量数据和用电信息采集系统采集的10 kV高压专用变压器用户、公用变压器台电量数据，以变电站为单位，建立每条10 kV公用线路的图形索引，从而以10 kV线路为纽带，通过获取数据库中10 kV线路关系信息，自动生成10 kV线路图形，将线路供电量和各类电力用户的供用电信息进行一体化展示。采集监控平台采用SVG图形监控技术，将发电侧、供电侧、配电侧、售电侧的数据进行一体化展示，利用电网厂站一次接线图和自动生成的10 kV公用线路图，动态实时地展现出各种类型数据的变化，实现全面、直观、动态、实时监控全网电量数据的功能。

3.2　分布式缓存采集任务调度技术

在“购、供、售”一体化电能量采集与监控系统中，对于大数据的采集任务调度需要高效率的采集任务调度方法，解决负载不均衡、部分任务丢失难回收、缺少监控等问题。系统采用基于分布式缓存采集任务调度方法，由分布式缓存、任务管理器、前置采集集群及消息总线组成的采集任务调度系统完成。

其中分布式缓存负责储存任务线程，实现前置采集集群结点以客户端形式访问，提供采集结点退出、加入监控服务。任务管理器主要实现任务创建、任务分配以及任务的清除和再分配等功能。

任务管理器根据任务模板创建采集任务，并将采集任务存放在分布式缓存的任务数据区里，任务管理器根据前置采集集群中的各个采集结点的负载情况均衡地分配任务，采集结点通过消息总线获取任务，启动相应的任务执行流程，执行完后将任务的执行状态更新回分布式缓存。其工作流程见图3。

图3　集任务调度流程

4新系统应用情况及效果

4.1　关口和电力用户电量数据的全覆盖采集

实现了29个统调电厂、121个地方及自备电厂、21个500 kV变电站、154个220 kV变电站、588个110 kV变电站1.98万个关口电量信息的实时自动采集。实现了直供直管区域13.59万户专用变压器、27.09万台公用配电变压器、750万低压用户电量信息的实时自动采集。其中，关口日均采集成功率100%；专用变压器日均采集成功率99.28%；公用变压器台区日均采集成功率98.47%；低压用户日均采集成功率97.89%。

4.2　网损的实时监控

通过用电信息采集系统实现110 kV及以上地市电压等级网损、调度口径主网网损、500 kV电压等级网损的实时统计，实现线损管理从月统计到实时统计的监测。

4.3　10 kV配电网线路线损统计监控

通过SVG技术实现了10 kV配电网线损数据的实时采集与定量统计，使配电网线损管理转向科学、规范的良性循环，实现了以10 kV配电网线路线损为核心，电量采集运行与监控、线损管理、用电检查、计量管理各专业的协调配合和营销业务的闭环管控。截止到2014年11月底，累计发现并处理窃电和违规用电362户，追回电费1 009.03万元。

4.4　计量在线监测

通过用电信息采集系统，构建计量装置状态检修体系，深化应用计量装置在线监测和异常告警功能，对于计量装置失压、断相等异常情况触发告警，监测和发现计量异常及故障，为缩短计量故障处理时间和减少经济损失提供支持。

5结束语

以上针对原有电能量采集系统在购电、供电和售电方面相互独立，数据交互能力差，采集数据应用率低、采集监控实时性差等突出问题，构建“购、供、售”一体化电能量采集与监控系统，形成完善的、一体化的关口电量与用电信息采集与应用体系。为充分发挥采集系统的支撑作用，用电信息采集系统主要从远程自动抄表、费控功能、线损监测、反窃电监测、双向互动服务、网间贸易结算、需求侧管理、故障抢修业务、电能量监测、可靠性统计等方面进行深入应用，深入挖掘采集数据应用价值，促进采集系统应用范围和效益的最大化。

参考文献：

[1]侯应龙.电能量实时采集和监控管理系统的应用[J].电力信息化，2008，6(4)：53-56.

[2]王志梁，徐学栋.购、供、售信息采集系统整合设计及应用[J].山东电力技术，2007(4)：74-76.

[3]张峰.电能量采集与运行管理系统设计及在常熟供电公司的应用[D].安徽：合肥工业大学，2008.

[4]黄晓明.黑龙江省电能采集系统设计与实现[J].科技信息，2008(15)：301，286.

本文责任编辑：王丽斌