电能量远程计量系统在电力计量中的应用

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【摘 要】为适应商业化运营的需要，建设一个基于电量自动采集的电能量远程计量及综合应用系统十分必要。从目前电力企业的计算机应用状况来看，各信息系统相对独立，形成了许多数据孤岛，难以实现对电力经营全过程的支持。

【关键词】电力系统；电能计量；自动采集；网损

1.引言

本文提出的电能量远程计量系统充分利用现代通信技术、信息处理、储存及技术，实现关口数据、变电站、电厂、配电变压器、大用户、居民小区等计量点数据的远程自动采集；同时与负荷控制系统、调度管理系统（DMS）、电力营销系统（SG186）、能量管理系统（EMS）等实现互联互通；在数据中心平台上通过处理和挖掘数据，实现电能量的自动统计、数据共享、考核结算、全网网损计算与分析、用电监查、防窃电、营销决策支持、营销自动化技术支持等应用功能。

2.电能量远程计量系统的体系结构

2.1 系统构成

远程计量系统可采用分层、分布式结构，由主站、计量点电量采集终端和通信网络组成。主站的结构为分布式局域网络，数据采集系统通过配置不同的通信模块以网络、模拟或数字专线/拨号、全球移动通信系统（GSM）、通用分组无线业务（GPRS）或光纤等方式与采集终端通信，同时抄录站端采集装置的信息。数据传输采用主站召唤方式和终端主动上报方式。

2.2 系统主站

2.2.1 硬件平台 主站包括数据库服务器、前置机、工作站和网关机。数据库服务器采用冗余双机集群互为热备用工作方式，前置机采用双机平衡工作方式。主站网络采用冗余的高速双网结构，分为内网、安全区、信息网、变电站四部分。

2.2.2 软件平台 系统软件按三层浏览器/服务器及客户机/服务器结构、模块化、分布式设计，实现业务与数据分离。底层包括支持平台及服务器模块；中间层具有访问底层的统一接口；应用层通过中间层对底层进行访问。系统模块采用跨平台设计，其中对重要模块实现主辅备份。

2.2.3 系统软件模块 可以设置成包括软总线模块、控制台模块、前置通信模块、Web 应用模块、事项管理模块、线损计算与分析模块、负荷分析模块、配变监测模块、图形化人机会话模块、数据处理模块和其他模块等功能区。

2.2.4 系统安全性考虑 （1）网络安全。采用防火墙实现内外网隔离，将与其它系统互联的服务器放在防火墙的安全区，允许内网其它系统相关计算机的访问，同时也能访问其它系统，其它系统不能直接访问本系统的内网。（2）系统设计方面。系统有完备的用户权限管理功能，为每一个功能设置一个权限，并由系统管理员根据需要分配给相关部门的相关用户，每一个用户又有各自的密码保护，这样能有效地防止非法用户的入侵以及非法操作；对于原始数据在技术上保证其不可修改；在经过修改的其它数据上打上修改标志，并记录修改的人员与时间；使用本系统提供的开发接口访问本系统数据时，必须先进行用户认证，使认证失败的连接不能访问系统数据；而且对不同用户分配只读、读/写等功能权限；系统应用程序自动生成登录事件记录，包括登录的用户名、登录时间、登录IP 以及相应的执行操作等，并生成完整的日志。

2.3 电量采集终端

电量采集终端包括变电站电量采集终端、配变和大用户采集终端、居民小区电量采集终端等。其主要功能是采集、存储电能表的数据；事项记录；系统自检和自恢复；校时；维护；监测系统运营状况等。

3.电能量远程计量系统的功能

3.1 电能量数据采集与分析

完成变电站、配变、高压客户和居民小区电能表数据的采集。其中电能表数据主要包括多费率的窗口值、电流、电压、功率、最大需求量、电表运行事项等。变电站采集终端根据需求对表计的各种数据进行有选择地采集并按指定采集电表数据及实现各种数据的统计，如电压合格率、供电可靠性的统计数据、日最大、最小值统计数据等。

3.2 网损的自动生成与分析

系统可设为以下几个主要功能：

（1）数据输入方式。实现基于网络示意图的网络参数输入。（2）输电网理论线损计算。包括网络拓扑、状态估计、潮流计算、线损计算。（3）配电网理论线损计算。可采用等值电阻法、计算精度较高的均方根电流法、解决弱环网问题的改进迭代法。（4）低压电网理论线损计算。可采用台区损失法、电压损失法等。（5）理论线损与统计线损的比较。按电压等级分别列出变压器、线路等的损耗，并与上一年以及历年的分压线损及分类线损进行比较。（6）提供降损决策分析。为调整电压降损、送电线路升压降损、并联无功补偿、增加并列线路降损、增大导线截面积降损等提供多种决策综合分析。

3.3 变电站母线平衡统计分析

通过采集变电站母线上计量点、考核点的电表数据，按照母线运行情况计算母线输入电量、输出电量和不平衡电量，进而计算母线的不平衡率。

3.4 负荷管理

（1）配变管理。通过对安装于公用配电变压器上的终端设备，实现了对变压器的实时监测管理，以及时发现变压器的异常或不合理、不经济的运行现象。（2）并网点管理。并网点用户主要指地方小火电、地方小水电、热电厂以及其他各种类型的用户。通过监测并网点用户的发电、上网、下网等计量点的负荷、电量数据，绘制相应的负荷、电量曲线，及时了解其实时的供用电情况，并根据电力企业的实际需求，依据有关规定或协定，对其进行合理监控。（3）计量监察和查、防窃电。包括客户计量装置运行状况的监测、人为窃电行为的监测及异常信息报警。（4）供电质量监测与分析。包括电压合格率统计分析、功率因数统计分析及供电可靠性统计分析。（5）负荷统计分析与预测。包括负荷统计分析、负荷预测、行业用电分析及历史日数据分析。（6）电费管理。包括电费催收、预购电控制等。

3.5 营销决策支持

（1）统计报表生成。设计特定条件，提取合成客户服务层和营销业务层的原始及处理信息，利用报表设计工具形成自助报表。（2）综合查询。查询业扩报装情况；电费应收、实收和欠费情况；电价执行情况和均价水平；客户的电量、电费和电价情况；供电合同的签约和执行情况；电能计量管理情况等。（3）用电需求预测。根据预测对象和预测期的长短确定预测的内容、范围和时间，应选用适当的预测方法和模型；对预测结果进行修正校核，对用数学模型求得的值与实际值进行比较，算出误差，对误差值较大的找出原因并进行修正。（4）营销分析。包括销售分析、市场分析、客户分析等。

3.6 电力市场支持

（1）根据各计量点的电能量数据，对发电厂的发电计划的执行情况进行考核，计算欠发电量、过发电量；考核各时段的发电计划曲线的执行情况，根据考核规则计算奖励电量和惩罚电量等。（2）根据各计量点的电能量数据，对下属各供电公司的购电计划执行情况进行考核，计算奖励电量和惩罚电量以及补偿电量等。（3）根据关口点的电能量数据，对全公司供电量计划的执行情况进行考核，计算奖励电量、惩罚电量以及补偿电量等。

3.7 档案管理

包括与系统相关的各种电力设备参数及它们之间关系的描述，与数据采集有关的采集方法和采集参数描述，与统计有关的统计方法和统计参数描述，与系统管理有关的操作人员、权限设置描述，与系统互联有关的接口描述以及各种设备变更、旁代操作事项的管理等。

4.结语

以电量自动采集为基础的电能量远程计量及综合应用环境集电能量计量计费、网损实时计算与分析、负荷管理、营销决策支持等于一体，其设计特点保证了电能量数据的可靠性、完整性、一致性、及时性和安全性，满足考核结算的要求并实现了信息共享，为电力企业的商业化运营提供了有力的技术支撑。