電力事業(yè)的發(fā)展需要強大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，我國電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)近些年越來越先進，本文主要探討用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能特點以及工作原理。

　　《電力系統(tǒng)裝備》Electric Power System Equipment(月刊)2002年創(chuàng)刊，是一本面向電力工業(yè)和電力設(shè)備產(chǎn)業(yè)，集指導(dǎo)性、信息性、技術(shù)性、實用性于一體的大型綜合性月刊。經(jīng)過不斷發(fā)展壯大，已成為真正縮短電力設(shè)備供應(yīng)商與用戶間聯(lián)絡(luò)的新干線。&&雜志內(nèi)容涵蓋電力生產(chǎn)、傳輸、使用及電力設(shè)備制造等領(lǐng)域。

　　用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以定時采集不同用電等級電能表的電量、負(fù)荷曲線及功率等數(shù)據(jù)，并進行存儲，實現(xiàn)對變電站、大用戶等用電情況的實時監(jiān)控，該系統(tǒng)的設(shè)計使用可以有效降低抄表誤差，并實現(xiàn)線損及母線平衡的實時計算，自動生成報表，在降低勞動強度的同時，可顯著提高勞動生產(chǎn)率，提高經(jīng)濟效益，將會使電力營業(yè)管理更加現(xiàn)代化、智能化。

　　1、引言

　　隨著電力市場的商業(yè)化運營的發(fā)展，迫切需要實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的自動化的采集、管理等，所以設(shè)計一套可以實現(xiàn)對變電站、大用戶等用電數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效提高電力運營的效率。本文所介紹的用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，集先進性、精確性和實時性于一體，完全可以滿足用戶的不同需求。

　　2、用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能與特點

　　用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由服務(wù)器群、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等組成，如下圖：

　　采用這種模塊化設(shè)計模式，可以極大程度的方便系統(tǒng)的擴展和裁剪，以適應(yīng)不同用戶的需求，最大程度的將系統(tǒng)的性能發(fā)揮到最佳。所以該系統(tǒng)有以下特點：

　　2.1、開放性

　　設(shè)計時采用基于國際標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺和商用數(shù)據(jù)庫，能支持與相關(guān)的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)庫訪問，向這些系統(tǒng)提供計量(計費)數(shù)據(jù)。分層開放式跨平臺跨數(shù)據(jù)庫設(shè)計，可以按照電力系統(tǒng)關(guān)口表和大用戶分別管理，采集的電量數(shù)據(jù)和負(fù)控數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綒v史數(shù)據(jù)庫，通過對于所有計量點和監(jiān)控點的相關(guān)數(shù)據(jù)定義、管理，與采集數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、計算、處理，并提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。

　　數(shù)據(jù)庫管理模塊可采用面向電網(wǎng)的定義方式，使其具備對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的表述能力，保證重要關(guān)口表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)庫可采用雙服務(wù)器集群機制，保證數(shù)據(jù)高可用性。

　　2.2、靈活性

　　該系統(tǒng)可支持多種規(guī)約和通信手段，以支持多種電能表的接入，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展;可支持多種數(shù)據(jù)采集方式，接收不同來源的數(shù)據(jù)，以支持電力市場運營結(jié)算所需的大量的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集和處理要求。

　　2.3、方便性

　　支持客戶服務(wù)器，具有友好的用戶界面，方便的可編程，可維護性能。用戶可分級對時段、處理方式、運算輸出等數(shù)據(jù)參數(shù)進行定義，并能方便的查詢、處理、分析和結(jié)算。所提供的操作系統(tǒng)，窗口環(huán)境、高級語言、作圖軟件和計算機數(shù)據(jù)通信軟件

　　應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。用戶界面是國際流行的WINDOWS風(fēng)格，具有漢字顯示和打印功能，使用戶操作簡便快捷。

　　2.4、可擴展性

　　系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方式，充分考慮了不同用戶的不同需求，或者同一用戶今后規(guī)模及功能擴展的需要。隨變用戶規(guī)模和系統(tǒng)的擴大、采集點的增多，通過增加系統(tǒng)廠站數(shù)目和采集點數(shù)目就可完成，不影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

　　系統(tǒng)具備硬、軟件的擴充功能，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴展和功能的升級，系統(tǒng)所提供的支持軟件能支持用戶進一步開發(fā)應(yīng)用軟件，以期實現(xiàn)原系統(tǒng)的增值。

　　2.5、安全性

　　系統(tǒng)具備完善的安全保密措施和用戶權(quán)限管理功能，擁有自己的用戶體系，只有系統(tǒng)管理員才可增加和刪除用戶、分配用戶權(quán)限，使用客戶端或瀏覽器登陸的用戶必須正確輸入用戶名和相應(yīng)的密碼才能正確進入系統(tǒng)。系統(tǒng)確保作到嚴(yán)格防止非法入侵和嚴(yán)禁對原始數(shù)據(jù)的修改，計算數(shù)據(jù)的修改必須在規(guī)定的權(quán)限范圍內(nèi)進行，并作上永久標(biāo)志。

　　2.6、同步性

　　系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)GPS時鐘為基準(zhǔn)，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對時功能，以保證各個采集點/計量點基于相同時間基準(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。

　　3、用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的搭建

　　用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可根據(jù)需求靈活組成系統(tǒng)，有較大的選擇余地。我們以最簡單的模式來介紹系統(tǒng)的搭建。在這里我們僅選用一臺計算機來實現(xiàn)所有的功能。在該計算機上要分別配合以下幾部分組成來完成：

　　3.1、數(shù)據(jù)采集裝置

　　數(shù)據(jù)采集裝置可選用光纖、Modem模塊、GSM模塊、GPRS模塊等，根據(jù)通訊方式的不同靈活配置。通訊模塊要連接到我們的通訊服務(wù)器(在PC機上安裝)上，然后由抄錄服務(wù)器對通訊服務(wù)器進行控制。

　　3.2、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器(抄錄服務(wù)器)

　　運行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序的程序(也安裝在PC上，根據(jù)系統(tǒng)的大小來選擇硬件設(shè)備)叫做數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器把從通訊服務(wù)器的到的數(shù)據(jù)接收后，進行必要的分析和處理。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器可做冗余處理，如采用兩臺互為主備方式。

　　3.3、歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

　　歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存貯、管理各種歷史數(shù)據(jù)、登陸信息、管理員信息、設(shè)備信息、系統(tǒng)運行信息等。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器也可做冗余處理，采用兩臺互為主備方式。

　　3.4、WEB服務(wù)器

　　在系統(tǒng)擴展時可以增加WEB服務(wù)器，使其成為電業(yè)局企業(yè)網(wǎng)的電量信息節(jié)點，方便有關(guān)部門通過瀏覽器查看各種數(shù)據(jù)。

　　3.5、報表工作站

　　報表工作站用來設(shè)計和打印報表。具有及其強大的制表、圖形、統(tǒng)計、計算、顯示、打印等功能，可滿足各種應(yīng)用需要，既有廣泛的適應(yīng)性。

　　3.6、預(yù)付費工作站

　　預(yù)付費工作站可對終端進行預(yù)付費、負(fù)控的管理和查看，可根據(jù)系統(tǒng)的要求靈活的配置工作站的數(shù)量。

　　3.7、維護工作站

　　維護工作站用來對整個系統(tǒng)進行維護。維護工作站方便系統(tǒng)的維護人員進行各種維護操作。

　　上面所介紹的各個部分，可以集成在一臺計算機中，也可以采用多臺服務(wù)器組成系統(tǒng)。

　　4、用電數(shù)據(jù)采集設(shè)備的選擇

　　4.1、變電站采集終端

　　變電站抄表終端采用先進的單片機技術(shù)，由開關(guān)電源、CPU電路、MODEM板、RS485接口電路和液晶顯示電路組成。開關(guān)電源要選擇輸入范圍在AC 85V～265V之間的電源，輸出+5V和獨立的+12V。CPU是整個設(shè)備的核心，需采用具有耗電少、運行速度快、自帶EPROM、可靠性高等優(yōu)點的器件，以完成數(shù)據(jù)的采集、處理、保持、通信等功能。抄表終端的通信規(guī)約采用規(guī)約庫設(shè)計模式，收錄國際、國內(nèi)主流規(guī)約。抄表終端上還配有大屏幕液晶顯示屏及操作鍵盤，采用菜單操作，漢字顯示，可在現(xiàn)場很方便地進行查詢及設(shè)置。數(shù)據(jù)設(shè)置具有密碼控制，防止非法操作。該終端有如下功能：

　　1.多路采集通道，可以最大采集128路數(shù)據(jù)，滿足不同用戶要求。

　　2.豐富數(shù)據(jù)采集，可以采集正向有、無功表底(4費率)、反向有、無功表底(4費率)、4象限無功表底(4費率)、有功功率、無功功率、電壓、電流、正反向日最大需量及發(fā)生時間、正反向月最大需量及發(fā)生時間、總失壓時間、電壓合格率

　　3.數(shù)據(jù)凍結(jié)，每月可凍結(jié)4個抄表日表底，數(shù)據(jù)可存儲1年，抄表日期可任意設(shè)置，用于計算月電量;每日可凍結(jié)1個日表底，數(shù)據(jù)可存儲2個月，凍結(jié)時間可任意設(shè)置，用于計算日電量;可保存2048個點的分鐘表底、實時電壓、電流、功率數(shù)據(jù),間隔5-60分鐘任意設(shè)置，用于生成負(fù)荷曲線

　　4.豐富的通訊接口，可配多路485接口，同時用于主動召測、偵聽等;可配電話線通訊接口，光纖通訊接口等。

　　5.電子表PT失壓監(jiān)測、電子表三相電流不平衡監(jiān)測等。

　　4.2、大用戶采集終端

　　根據(jù)大用戶的使用需求，我們在選擇設(shè)備時要滿足以下要求：

　　1.防竊電功能：

　　終端采用寬電壓標(biāo)準(zhǔn)85V～265V，不管是高壓用戶如10KV帶PT、CT的計量用戶，還是低壓直接計量的用戶，全部可采用表計中的電壓作為抄表器的電源，通訊天線也放到表計箱中，所有抄表設(shè)備全部放到表計箱中，可加鉛封，將電表和抄表器封于其中，防止用戶破壞電表和抄表器，抄表和防竊電的功能一并實現(xiàn)。

　　2.PT斷相監(jiān)測

　　終端監(jiān)測電表上3相PT，若某一項、兩項或三項失壓，抄報終端可在10秒鐘內(nèi)，向后臺軟件手機模塊報警，此功能可有效防止用戶非法操作PT。

　　3.電子表電流平衡度監(jiān)測

　　終端可實時監(jiān)測2相電流或3相電流平衡度，在電流平衡度低于設(shè)定值(可任意設(shè)置)時可報警到后臺和手機;為了防止在用戶停產(chǎn)時負(fù)荷過低造成不平衡報警，可設(shè)置最小電流，當(dāng)用戶各相電流小于該值時可不報警。此功能只適用于電子表，可有效防止用戶非法操作CT。

　　4.高、低負(fù)荷報警

　　對于用戶負(fù)荷比較穩(wěn)定的情況，用戶選擇設(shè)置一個最低負(fù)和最高負(fù)荷值，若用戶負(fù)荷低于設(shè)定低負(fù)荷值或高于設(shè)定高負(fù)荷值均可報警到后臺。

　　5.線路抄表實時線損分析

　　將線路上各個分路廠站的表計數(shù)據(jù)實時發(fā)送到主站，和變電站采集的關(guān)口表的數(shù)據(jù)一起由主站軟件形成線損分析情況表和線損統(tǒng)計指標(biāo)完成情況表。

　　5、結(jié)束

　　本系統(tǒng)可以滿足電能量采集、數(shù)據(jù)分析、實時監(jiān)控等的電力需求。同時可以對數(shù)據(jù)和信息進行深度挖掘、加工、分析，向供電企業(yè)提供各種有效信息，充分發(fā)揮本系統(tǒng)的靈活、快速、準(zhǔn)確、方便的技術(shù)特點，為分析電力市場提供大量及時、可靠、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。有效地控制和降低內(nèi)部損耗以及管理線損，為企業(yè)管理人員提供參考和決策，以便合理調(diào)配人、財、物等資源，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

　　6、參考文獻

　　1)國家電網(wǎng)公司人力資源部 組編 電能(用電)信息采集與監(jiān)控 中國電力出版社

　　2) 陜西省電力公司 編 用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù) 中國電力出版社

　　3) 朱松林 編 變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 中國電力出版社

　　4) 張晶　徐新華 崔仁濤編著 智能電網(wǎng) 用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用 中國電力出版社