電廠電能量自動采集系統(tǒng)的探討

1、電廠電能量自動采集系統(tǒng)的探討摘要：為適應(yīng)電力市場發(fā)展改革、火電廠指標(biāo)考核及日常電能量統(tǒng)計、平衡率計算的需要，在火電廠建立一套穩(wěn)定可靠的電能量自動采集系統(tǒng)已成為必然。本文以江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動采集系統(tǒng)的建設(shè)為例，探討了火電廠電能量自動采集系統(tǒng)的建設(shè)的若干問題。關(guān)鍵詞：電廠電能量 自動采集系統(tǒng) 平衡率在電力市場運營過程中，買賣雙方交易的物理量是電能量，對發(fā)、供電量、聯(lián)絡(luò)線交換電量、網(wǎng)損（線損）電量及分時、分類電量的采集、監(jiān)視、統(tǒng)計、分析、運算是電力市場運營的主要內(nèi)容；建設(shè)電能量自動采集系統(tǒng)是實現(xiàn)電力市場運營的基礎(chǔ)。對火力發(fā)電廠，主要對發(fā)、供電量進(jìn)行統(tǒng)計，對機組平衡率、交接班電量等進(jìn)行統(tǒng)計

2、計算，以加強管理，并采取相應(yīng)措施降低損耗，提高效率。以我們江蘇新海發(fā)電有限為例，每天分四班，傳統(tǒng)的方式是每次交接班時抄表，人工錄入進(jìn)行統(tǒng)計計算；這種人工抄表、統(tǒng)計不能滿足實時、分時及動態(tài)分析管理的要求，電能量采集方式的改變已勢在必行。江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動采集系統(tǒng)于2001年9月底基本建成。該系統(tǒng)已采集了所有機組的全部電能量數(shù)據(jù)，完成了電能量的自動采集、存儲、總加計算、統(tǒng)計、報表打印等功能；系統(tǒng)代替了人工抄表，提高了數(shù)據(jù)的同步性、及時性、準(zhǔn)確性和完整性；系統(tǒng)對全公司發(fā)電情況和各類平衡率進(jìn)行自動統(tǒng)計，提高了統(tǒng)計計算速度和自動化水平；利用系統(tǒng)進(jìn)行分班次考核，提高了企業(yè)的管理水平和效率；各部

3、門可通過Web查看所有數(shù)據(jù)和報表，進(jìn)行不同的二次開發(fā)，提高了電能數(shù)據(jù)的利用率。系統(tǒng)（如圖1所示）分主站和采集終端（ERTU）兩部分，主站與ERTU之間采用網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主站采用南京華瑞杰自動化設(shè)備有限公司的COM-2000系統(tǒng)、廠站采用該公司的MPE-III電能量遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)終端。 1、江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動采集系統(tǒng)配置1.1主站系統(tǒng)配置該系統(tǒng)采用高性能的PC機作為硬件平臺，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用雙機備份，互為熱備用，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性；前置機負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，連接GPS用于全網(wǎng)對時，后置機負(fù)責(zé)處理并保存數(shù)據(jù)，報表工作站負(fù)責(zé)所有報表的編輯和打印，Web服務(wù)器提供Web瀏覽，各MIS

4、工作站通過Web可查看所有數(shù)據(jù)和報表；主網(wǎng)采用10/100M網(wǎng)，由交換機來連接服務(wù)器和所有計算機。系統(tǒng)操作系統(tǒng)采用目前廣泛使用的、安全性能較高的Windows 2000 Server，網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP/TP協(xié)議，數(shù)據(jù)庫采用具有Client/Server模式的商用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)SQL Server 2000，編程全部采用VC、VB、Delphi等，集成EXCEL作為報表工具生成圖文并茂的圖形報表。1.2主站系統(tǒng)主要功能模塊（1）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)COM-2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的商用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理是整個系統(tǒng)的核心，它涉及到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)共享等多方面的管理數(shù)據(jù)庫大致分

5、四部分，即系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫(檔案信息庫)、原始數(shù)據(jù)庫、二次統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫和公式統(tǒng)計庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存放了有關(guān)系統(tǒng)的配置、參數(shù)等信息，原始數(shù)據(jù)庫主要數(shù)據(jù)來源于各采集終端的電表數(shù)據(jù)，二次統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫主要存放來源于原始數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過計算、統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。公式統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫來源于二次統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，存放了公式的計算結(jié)果。（2）WEB服務(wù)管理系統(tǒng)WEB服務(wù)管理系統(tǒng)響應(yīng)來自Internet/Intranet的WEB服務(wù)請求，提供客戶端請求的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和WEB頁面格式。（3）前置通訊及數(shù)據(jù)處理管理系統(tǒng)此系統(tǒng)完成電能量自動采集系統(tǒng)對采集終端數(shù)據(jù)的采集和處理，數(shù)據(jù)采集采用大容量高速數(shù)據(jù)傳輸部件，保證準(zhǔn)確性。全部操作均為在線完成，隨輸隨

6、用，響應(yīng)性好。具體功能為：對所接收的報文完成規(guī)約轉(zhuǎn)換、系數(shù)處理和合理性檢查，將處理結(jié)果交給數(shù)據(jù)庫?？杉磿r查看通訊狀況及具體通訊報文。（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計及公式管理系統(tǒng)該系統(tǒng)完成統(tǒng)計計算公式的設(shè)定和定時統(tǒng)計任務(wù)，如班次電量、日電量、月電量、年電量及電能量總加、平衡、線損、變損等數(shù)據(jù)的定時統(tǒng)計任務(wù)。（5）報表圖形設(shè)置顯示打印系統(tǒng)用戶可根據(jù)實際需要設(shè)置報表和圖形顯示的格式，完成班次電量、日電量、月電量、年電量等報表數(shù)據(jù)的定時打印，并可根據(jù)用戶要求對任意電表、任意采集終端或全廠的歷史數(shù)據(jù)的顯示及打印。（6）終端、電表參數(shù)設(shè)置下裝及召喚系統(tǒng)該系統(tǒng)完成從主站對采集終端中各電表的基值、轉(zhuǎn)比、時段方案、PT、CT等

7、參數(shù)的在線設(shè)置和下裝，并在線查看終端、電表狀態(tài)和參數(shù)。（7）內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通訊管理系統(tǒng)該系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)之間的紐帶，其功能為：在操作系統(tǒng)所提供的網(wǎng)絡(luò)支持的基礎(chǔ)上實現(xiàn)面向應(yīng)用的高層網(wǎng)絡(luò)通訊；根據(jù)應(yīng)用所定義的數(shù)據(jù)流動模式確定數(shù)據(jù)流向，提高應(yīng)用的通信效率。該系統(tǒng)采用完全的Client/Server模式，基于TCP/TP協(xié)議，保證了整個平臺在不同網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之間的可移植性。（8）告警管理系統(tǒng)該系統(tǒng)根據(jù)用戶的要求和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，以及設(shè)備狀態(tài)的變化，對系統(tǒng)中發(fā)生的特定變化進(jìn)行提示和告警。如電量值越界、設(shè)備異常等，可進(jìn)行彈出提示框、語音等多種方式告警，對告警信息，可進(jìn)行打印和保存，可分時段查詢和檢索。

8、（9）遠(yuǎn)程診斷管理系統(tǒng)該系統(tǒng)用以完成對用戶已投運的系統(tǒng)的診斷和維護(hù)。系統(tǒng)可通過撥號MODEM和用戶系統(tǒng)連接，對其運行情況進(jìn)行分析診斷；可遠(yuǎn)程更新系統(tǒng)程序，排除系統(tǒng)故障；并可遠(yuǎn)程發(fā)布系統(tǒng)更新消息，提高系統(tǒng)使用水平。（10）安全機制管理系統(tǒng)該系統(tǒng)完成安全性校核，防止非法操作。對使用用戶進(jìn)行分級管理，根據(jù)用戶的類別賦予不同的操作權(quán)限；在進(jìn)行關(guān)鍵操作時，對使用者身份的操作權(quán)限進(jìn)行合法性檢查；記錄關(guān)鍵操作過程，提高系統(tǒng)管理水平。1.3電能量采集裝置采用MPE-III電能量遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)終端，裝置采用交、直流雙電源，同時對全廠的脈沖和數(shù)字電表進(jìn)行采集。每時段的電能量均帶時標(biāo)，并保留1個月；采用Polling方式

9、實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信；具備接受當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方參數(shù)下裝、自診斷、遠(yuǎn)方診斷、自恢復(fù)等功能；中文液晶顯示；設(shè)置、查看、核對具有密碼保護(hù)；具有輸入、輸出電壓、電流保護(hù)、防雷保護(hù)、直流反極性輸入保護(hù)。1.4通信方式主站系統(tǒng)與遠(yuǎn)方電能量采集終端之間的通信方式采用網(wǎng)絡(luò)方式通訊，由于距離較小，各采集終端直接連接在主站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機上。電能量采集終端與電能表之間直接通過RS-485口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對脈沖電表增加脈沖采集板。2、火電廠電能量自動采集系統(tǒng)建設(shè)中的幾個問題2.1主站系統(tǒng)建設(shè)（1） 電能量自動采集系統(tǒng)有別于SCADA/EMS系統(tǒng)。當(dāng)電力工業(yè)轉(zhuǎn)向市場化運營后，電網(wǎng)的生產(chǎn)和經(jīng)營工作將更加細(xì)化，電能量自動采集系統(tǒng)必將成為

10、一個獨立的系統(tǒng)。（2）電能量自動采集系統(tǒng)的建設(shè)，必須符合相應(yīng)的國家計量管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。（3）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。在選用數(shù)據(jù)庫時，一方面要考慮性能和功能；另一方面，還要考慮和現(xiàn)有調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的繼承，以及開放平臺和數(shù)據(jù)接口等問題。電能量自動采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的設(shè)計，要涉及到今后兼容的問題。我國的電能量自動采集系統(tǒng)從無到有，市場規(guī)則一定會不斷的修改和完善，應(yīng)盡量減少和避免數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的變動。完善的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是研究和設(shè)計電能量自動采集系統(tǒng)的一項重要工作。（4）系統(tǒng)的安全性。電能量自動采集系統(tǒng)實現(xiàn)的功能涉及到企業(yè)的切身利益，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備很強的抗干擾能力，系統(tǒng)運行必須穩(wěn)定可靠。（5）數(shù)據(jù)的完整性

11、。由于電能消耗是前后連貫的，因此電能計量的是一系列隨時間遞增的電能量累加值，要求在計量、采集、傳輸、存儲和處理的整個過程中，保證在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，都不允許丟失數(shù)據(jù)。特別是在進(jìn)行分班次電能量統(tǒng)計和結(jié)算時，數(shù)據(jù)的完整性成為電能量自動采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理應(yīng)采用分層處理方式存儲數(shù)據(jù)，確保電能量數(shù)據(jù)的安全性和完整性。（6）數(shù)據(jù)的修改。系統(tǒng)必須保證采集的電能量原始數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確。存入的原始電能量數(shù)據(jù)只能查看，不能修改；各電能量備份數(shù)據(jù)有權(quán)限才能修改，并保存修改記錄檔案。（7）數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性。對意外情況引起的系統(tǒng)故障，系統(tǒng)應(yīng)具有恢復(fù)數(shù)據(jù)的能力，保證電能量數(shù)據(jù)的安全和完整。（8）數(shù)據(jù)的及時性。電能量

12、數(shù)據(jù)應(yīng)以5min（或1min）為單位進(jìn)行帶時標(biāo)采集、傳送和存儲，便于電能量的統(tǒng)計、分班次考核。（9）系統(tǒng)的時間性，整個電力系統(tǒng)一直處于電能的發(fā)、變、輸、配、用的動態(tài)平衡狀態(tài)中，電力交易的產(chǎn)、售、購是同時進(jìn)行的，電能量自動采集系統(tǒng)應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)時鐘（GPS）為基準(zhǔn)，以保證各個計量點基于相同的時間基準(zhǔn)完成對電能量的計量及電能量數(shù)據(jù)帶時標(biāo)的存儲。主站系統(tǒng)連接GPS時鐘，系統(tǒng)對采集終端對時，采集終端對電表對時（要求電表支持）。（10）系統(tǒng)的容錯性。電能量自動采集系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)備應(yīng)具有良好的容錯能力。當(dāng)各軟件、硬件功能發(fā)生一般故障，以及運行人員或維護(hù)工程師在操作中發(fā)生一般性錯誤時，均不引起系統(tǒng)的主要功能喪

13、失或影響系統(tǒng)的正常運行。（11）系統(tǒng)的靈活性。目前我國的電力市場有其特殊性，電能量自動采集系統(tǒng)的應(yīng)用功能應(yīng)當(dāng)具有很大的靈活性，能夠適應(yīng)政策和市場的變化，并符合不同用戶的要求。（12）系統(tǒng)的擴展性。系統(tǒng)設(shè)計必須采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)，功能擴展部分的安裝要簡單、方便，對系統(tǒng)不造成有害影響。（13）系統(tǒng)的開放性。電能量自動采集系統(tǒng)在保證安全的情況下，要求系統(tǒng)的開放性強，保證電力市場運營的公平、公正、公開的原則，提高電力企業(yè)的信譽。（14）系統(tǒng)的可維護(hù)性。電能量自動采集系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)備應(yīng)便于運行維護(hù)。系統(tǒng)應(yīng)具有在線維護(hù)處理功能，電能量自動采集系統(tǒng)的維護(hù)處理必須在不中斷和不干擾系統(tǒng)正常工作的情況下進(jìn)行，確保系統(tǒng)安全。（15）系統(tǒng)的接口。電能量自動采集主站系統(tǒng)要為SCADA、EMS以及MIS等系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。（16）系統(tǒng)的權(quán)限管理，系統(tǒng)的安全性、可靠性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，電能量自動采集系統(tǒng)必須具有嚴(yán)格的權(quán)限管理功能。2.2電能量采集終端（1） 采集終端要求有很高的穩(wěn)定性和可靠性，主要部件應(yīng)有備份。（2） 采集終端與電能表之間的通信宜采用RS-485數(shù)據(jù)通信。2.3電能表（1） 電能表是電能量自動采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)量非常大。電能表要求運行穩(wěn)定可靠、精度高、使用壽命長、通信可靠、易于安裝維護(hù)等。（2） 電能表與電能量自動采集系統(tǒng)之間能進(jìn)行自動對