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　　電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱電量系統(tǒng)）是集電能自動(dòng)采集、傳輸、統(tǒng)計(jì)結(jié)算于一體的自動(dòng)化系統(tǒng)，是電網(wǎng)推行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)和管理，電力走向市場(chǎng)的技術(shù)保障之一。從結(jié)構(gòu)上講，電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)是集主站系統(tǒng)、電能量采集終端、電能表于一體的，全面實(shí)現(xiàn)發(fā)、輸、配電網(wǎng)用戶電能量的自動(dòng)采集、分析與計(jì)量功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)要介紹建設(shè)電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)要考慮的問(wèn)題。

　　系統(tǒng)的主要功能是電力運(yùn)行管理部門對(duì)所轄用戶用電量計(jì)量，完成數(shù)據(jù)傳輸和統(tǒng)計(jì)結(jié)算，對(duì)用戶用電情況進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)管理電網(wǎng)的網(wǎng)損、變損和線損以及在電量系統(tǒng)進(jìn)入電力市場(chǎng)運(yùn)行后，考慮制定預(yù)測(cè)發(fā)、售、購(gòu)電量計(jì)劃，提供電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化工具。從應(yīng)用對(duì)象、使用目的、設(shè)計(jì)方法、實(shí)現(xiàn)手段及主要性能指標(biāo)等方面，電能計(jì)量系統(tǒng)有別于SCADA/EMS中關(guān)口積分電量計(jì)量和MIS中的營(yíng)銷管理系統(tǒng)。當(dāng)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)后，電網(wǎng)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)工作更加細(xì)化，電能計(jì)量系統(tǒng)要成為一個(gè)較為獨(dú)立的系統(tǒng)。

　　從整體上看，電力系統(tǒng)執(zhí)行的管理模式一直遵循“統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理”的原則，因此，電能計(jì)量系統(tǒng)對(duì)于不同電力用戶，其形成和規(guī)模將存在一定差異，但總的來(lái)講應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：電網(wǎng)各采集點(diǎn)、計(jì)量點(diǎn)、考核點(diǎn)電能量數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)；電網(wǎng)重要關(guān)口電量準(zhǔn)實(shí)時(shí)檢測(cè)；電網(wǎng)線損、變損、網(wǎng)損電量計(jì)算與變電站電量、母線電量平衡分析；雙向通信，完成遠(yuǎn)程維護(hù)子站任務(wù)；分費(fèi)率、分時(shí)段電能量統(tǒng)計(jì)結(jié)算的自動(dòng)化；為SCAD，MIS等提供完整、準(zhǔn)確的電量數(shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)度模式和電量調(diào)度模式相結(jié)合提供條件；在通信手段、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，要保證所有數(shù)據(jù)易于轉(zhuǎn)送到其他系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)共享。

　�。�1）電量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能涉及到電力企業(yè)和廣大電力用戶切身利益，因此電量系統(tǒng)應(yīng)具備一定的抗干擾功能，不產(chǎn)生新的計(jì)量誤差，保證采集的電能量原始數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確，并且符合相應(yīng)的計(jì)量管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。

　　（2）由于電力用戶的電能消耗前后連貫，因此，電量系統(tǒng)計(jì)量的是一系列隨時(shí)間遞增的電能量累加值，這要求在計(jì)量、傳輸、存儲(chǔ)和處理的整個(gè)過(guò)程中，保證在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障后，都不允許丟失數(shù)據(jù)，特別是在進(jìn)行分時(shí)段電能統(tǒng)計(jì)結(jié)算時(shí)，數(shù)據(jù)的完整性成為完成該項(xiàng)工作的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)在計(jì)量表計(jì)、采集處理終端及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)采用多種技術(shù)手段（如前置機(jī)切換、軟/硬通道切換、采集終端冗余備用、電能表冗余備用等方式）以確保數(shù)據(jù)完整。

　�。�3）電量系統(tǒng)一直處于電能的發(fā)、變、輸、配、用的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，電力交易的產(chǎn)、售、購(gòu)是同時(shí)進(jìn)行的，電量系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)功能，以保證各個(gè)計(jì)量點(diǎn)基于相同時(shí)間基準(zhǔn)完成對(duì)電能量的計(jì)量及電能量數(shù)據(jù)帶時(shí)標(biāo)的存儲(chǔ)，為統(tǒng)計(jì)和結(jié)算做準(zhǔn)備。

　�。�4）電量系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集與傳輸、應(yīng)用功能、數(shù)據(jù)保存及利用等多方面應(yīng)當(dāng)具有很大的靈活性，如能支持不同廠家的采集終端以及可以直接上傳數(shù)據(jù)的電能表計(jì)；適應(yīng)不同電能表、不同規(guī)約以及不同的傳輸方式。

　�。�5）為SCADA/EMS，MIS等系統(tǒng)提供接口，并可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備接入負(fù)控抄表系統(tǒng)、配電抄表系統(tǒng)等，集成各種來(lái)源數(shù)據(jù)，避免各系統(tǒng)間功能的重復(fù)，保護(hù)電力企業(yè)已有投資，更加完整、準(zhǔn)確地提供商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的決策依據(jù)。

　�。�1）滿足電力系統(tǒng)對(duì)電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)主站系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存放及處理的要求，考慮到今后業(yè)務(wù)規(guī)模發(fā)展和信息量增加的需要，保留配置中的冗余設(shè)計(jì)。

　�。�2）確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、一致、完整和系統(tǒng)的安全、可靠、靈活、開放。

　　（3）考慮系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、可操作性、可擴(kuò)展性、開發(fā)互聯(lián)性以及平臺(tái)的支持等。

　�。�4）考慮性價(jià)比以及保護(hù)用戶已有投資。

　　典型電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)如圖1所示。

 

1.4.1 維護(hù)工作站及數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)

　　維護(hù)工作站與數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)配合，主要實(shí)現(xiàn)各種電能量原始數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；采集、分析和統(tǒng)計(jì)所需的參數(shù)設(shè)置和維護(hù)；對(duì)采集到的電量數(shù)據(jù)按照電力企業(yè)運(yùn)營(yíng)需要進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析，如關(guān)口電量統(tǒng)計(jì)、躉售電量統(tǒng)計(jì)、大客戶電量統(tǒng)計(jì)、電網(wǎng)網(wǎng)損電量計(jì)算，計(jì)量點(diǎn)在不同時(shí)間不同空間的對(duì)比分析；用報(bào)表和圖形方式輸出統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果；與其他系統(tǒng)連接，如SCADA/EMS，MIS；Web技術(shù)的使用等。

1.4.2 前置機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)

　　前置機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)的功能，主要是實(shí)現(xiàn)電量采集管理系統(tǒng)主站與采集終端之間的數(shù)據(jù)通信，以及系統(tǒng)主站與企業(yè)內(nèi)其他系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)的自動(dòng)周期采集和按照需要隨機(jī)采集、讀入現(xiàn)場(chǎng)抄表數(shù)據(jù)采集；支持多種通信方式，包括電話撥號(hào)通信、專線通信、網(wǎng)絡(luò)通信等；支持多種規(guī)約；可以選擇1min～15min等不同的采集周期。前置機(jī)還負(fù)責(zé)對(duì)采集裝置的管理和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；完整的電量系統(tǒng)應(yīng)考慮必要的備用機(jī)制。

　　由于電量采集終端的使用場(chǎng)合有工業(yè)用和居民用兩類，要接入同一主站系統(tǒng)。而目前電網(wǎng)中使用的電能表有數(shù)字型的，又有脈沖型的，還有不適用于電量系統(tǒng)的機(jī)械式感應(yīng)電能表；另外，變電站和用戶的傳輸通道、傳輸質(zhì)量不同，抄表數(shù)據(jù)的影響范圍也不同。因此，為適應(yīng)不同的電能表數(shù)據(jù)采集、傳輸方式，開發(fā)功能各異的電量采集終端是很有必要且重要的。

　　采集脈沖電能表電量和數(shù)字電能表電量，保存3個(gè)月以上的歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與主站通信，利用Modem通過(guò)專線電話網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)通信。

　　電量采集終端之間應(yīng)能互相通信，保證信息能夠互相中繼，上傳的主站。

電量采集終端各個(gè)模塊之間的連接可采用RS485、光纖等方式，具體應(yīng)用可根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)的分布情況、應(yīng)用環(huán)境狀況、應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)不同以及對(duì)系統(tǒng)性能的具體要求等確定。

電量采集終端具備當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)分析功能，滿足現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理工作。

　　為適應(yīng)電能量采集管理系統(tǒng)的需要，作為電能量采集的基礎(chǔ)設(shè)備，電能表應(yīng)當(dāng)滿足運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、精度高、功能強(qiáng)大、使用范圍寬、易于安裝維護(hù)等要求。目前國(guó)內(nèi)外電能表種類繁多，有些不大適合電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)采用，或有待改進(jìn)和提高。

　　目前隨著電力用戶設(shè)備的增多，電網(wǎng)和電能質(zhì)量受到很大的影響，當(dāng)電網(wǎng)諧波成份較大時(shí)，傳統(tǒng)的機(jī)械式表及普通電子式電能表從原理上無(wú)法保證測(cè)量精度，于是，建設(shè)電量系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮選用能夠在復(fù)雜情況下，保持計(jì)量精度的電能表計(jì)，避免將來(lái)大面積更換表計(jì)。

由于我國(guó)南、北方氣候條件差異較大，全電子式計(jì)量裝置，液晶、電解電容等受溫度影響較大的器件能否經(jīng)受住環(huán)境的考驗(yàn)，是電能計(jì)量設(shè)備壽命延長(zhǎng)要解決的問(wèn)題。

　　全電子式多功能電能表主要用于多費(fèi)率分時(shí)計(jì)費(fèi)的場(chǎng)所，因此電能表參數(shù)的設(shè)置相對(duì)較繁瑣，通常是由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的要求在產(chǎn)品出廠前設(shè)好，因此一旦用戶的需求發(fā)生變化，如費(fèi)率、時(shí)段及時(shí)區(qū)發(fā)生變化等，電能表就必須從現(xiàn)場(chǎng)拆除，送回原廠家進(jìn)行重設(shè)、校驗(yàn)，給用戶使用造成極大不便。特別是在現(xiàn)場(chǎng)更換表計(jì)，還需要將原表計(jì)記錄的信息（如表碼值等）轉(zhuǎn)入新表，操作十分繁瑣。提供遠(yuǎn)程設(shè)表，方便更換表計(jì)，使新表迅速替代舊表進(jìn)行工作，是減少電量系統(tǒng)維護(hù)工作的重要手段。

　　當(dāng)電能表的外接電源中斷時(shí)，表計(jì)的數(shù)據(jù)應(yīng)能被方便地讀出，但使用后備電源并不足取，因?yàn)檫@樣會(huì)增加電表成本和不穩(wěn)定因素。電能表的數(shù)據(jù)在外電源中斷后，自動(dòng)應(yīng)保存一定時(shí)期，時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)電源恢復(fù)后，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可繼續(xù)使用。

　　傳統(tǒng)的電能表電源一般都采用線性電源，這種電源僅能在額定電壓的正負(fù)15％范圍內(nèi)工作，當(dāng)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍超出上述范圍時(shí)，會(huì)造成電能表異常工作，甚至燒毀。為此，電能表應(yīng)當(dāng)在更大的電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍內(nèi)正常工作，保證電能表的精度在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)不會(huì)受到影響。

　　電能表的調(diào)校方法應(yīng)簡(jiǎn)單、快速，傳統(tǒng)電能表的校驗(yàn)和調(diào)整十分耗時(shí)，在減少用戶的工作量和提高工作效率方面很不利。

　　通信方式應(yīng)適合不同用戶，能靈活地將電能表數(shù)據(jù)傳到電能量采集數(shù)據(jù)裝置。可以選擇串行口、光纖、網(wǎng)絡(luò)等方式上傳數(shù)據(jù)。

　　為防止非法利用電能表的通信口進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，電能表應(yīng)設(shè)有多級(jí)安全密碼。

　　電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)是十分復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到軟件、硬件設(shè)計(jì)和與其他已建成系統(tǒng)進(jìn)行通信、連接的各個(gè)環(huán)節(jié)，并且與電力企業(yè)的管理模式緊密相連，因此一個(gè)高效、實(shí)用、穩(wěn)定、可靠的電能計(jì)量系統(tǒng)的建設(shè)，需要電力企業(yè)科研部門、自動(dòng)化所、計(jì)量所、營(yíng)銷部門等各部門與生產(chǎn)廠家密切合作，逐步探討解決在電能量采集管理自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題，并加以完善。