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電廠電能量自動采集系統(tǒng)的探討
摘要：為適應電力市場發(fā)展改革、火電廠指標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)的建設為例，探討了火電廠電能量自動采集系統(tǒng)的建設的若干問題。關鍵詞：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)絡線交換電量、網損（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容；建設電能量自動采集系統(tǒng)是實現(xiàn)電力市場運營的基礎。對火力發(fā)電廠，主要對發(fā)、供電量進行統(tǒng)計，對機組平衡率、交接班電量等進行統(tǒng)計計算，以加強管理，并采取相應措施降低損耗，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，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)據的同步性、及時性、準確性和完整性；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)進行分班次考核，提高了企業(yè)的管理水平和效率；各部門可通過Web查看所有數(shù)據和報表，進行不同的二次開發(fā)，提高了電能數(shù)據的利用率。系統(tǒng)（如圖1所示）分主站和采集終端（ERTU）兩部分，主站與ERTU之間采用網絡通信方式進行數(shù)據傳輸。主站采用南京華瑞杰自動化設備有限公司的COM-2000系統(tǒng)、廠站采用該公司的MPE-III電能量遠方數(shù)據終端。 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)據庫服務器采用雙機備份，互為熱備用，并保持數(shù)據的一致性；前置機負責采集數(shù)據，連接GPS用于全網對時，后置機負責處理并保存數(shù)據，報表工作站負責所有報表的編輯和打印，Web服務器提供Web瀏覽，各MIS工作站通過Web可查看所有數(shù)據和報表；主網采用10/100M網，由交換機來連接服務器和所有計算機。
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，網絡通信采用TCP/TP協(xié)議，數(shù)據庫采用具有Client/Server模式的商用數(shù)據管理系統(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)據庫管理系統(tǒng)
COM-2000數(shù)據庫管理系統(tǒng)采用標準的商用數(shù)據管理系統(tǒng)。數(shù)據處理是整個系統(tǒng)的核心，它涉及到數(shù)據結構、數(shù)據存取、數(shù)據維護、數(shù)據共享等多方面的管理
數(shù)據庫大致分四部分，即系統(tǒng)信息數(shù)據庫(檔案信息庫)、原始數(shù)據庫、二次統(tǒng)計數(shù)據庫和公式統(tǒng)計庫。系統(tǒng)數(shù)據庫存放了有關系統(tǒng)的配置、參數(shù)等信息，原始數(shù)據庫主要數(shù)據來源于各采集終端的電表數(shù)據，二次統(tǒng)計數(shù)據庫主要存放來源于原始數(shù)據庫，經過計算、統(tǒng)計的數(shù)據。公式統(tǒng)計數(shù)據庫來源于二次統(tǒng)計數(shù)據庫，存放了公式的計算結果。
�。�2）WEB服務管理系統(tǒng)
WEB服務管理系統(tǒng)響應來自Internet/Intranet的WEB服務請求，提供客戶端請求的數(shù)據庫數(shù)據和WEB頁面格式。
�。�3）前置通訊及數(shù)據處理管理系統(tǒng)
此系統(tǒng)完成電能量自動采集系統(tǒng)對采集終端數(shù)據的采集和處理，數(shù)據采集采用大容量高速數(shù)據傳輸部件，保證準確性。全部操作均為在線完成，隨輸隨用，響應性好。具體功能為：對所接收的報文完成規(guī)約轉換、系數(shù)處理和合理性檢查，將處理結果交給數(shù)據庫。可即時查看通訊狀況及具體通訊報文。
（4）數(shù)據統(tǒng)計及公式管理系統(tǒng)
該系統(tǒng)完成統(tǒng)計計算公式的設定和定時統(tǒng)計任務，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)據的定時統(tǒng)計任務。
�。�5）報表圖形設置顯示打印系統(tǒng)
用戶可根據實際需要設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)據的定時打印，并可根據用戶要求對任意電表、任意采集終端或全廠的歷史數(shù)據的顯示及打印。
�。�6）終端、電表參數(shù)設置下裝及召喚系統(tǒng)
該系統(tǒng)完成從主站對采集終端中各電表的基值、轉比、時段方案、PT、CT等參數(shù)的在線設置和下裝，并在線查看終端、電表狀態(tài)和參數(shù)。
（7）內部網絡通訊管理系統(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)所提供的網絡支持的基礎上實現(xiàn)面向應用的高層網絡通訊；根據應用所定義的數(shù)據流動模式確定數(shù)據流向，提高應用的通信效率。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絡通信協(xié)議之間的可移植性。
�。�8）告警管理系統(tǒng)
該系統(tǒng)根據用戶的要求和數(shù)據處理的結果，以及設備狀態(tài)的變化，對系統(tǒng)中發(fā)生的特定變化進行提示和告警。如電量值越界、設備異常等，可進行彈出提示框、語音等多種方式告警，對告警信息，可進行打印和保存，可分時段查詢和檢索。
（9）遠程診斷管理系統(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。系統(tǒng)可通過撥號MODEM和用戶系統(tǒng)連接，對其運行情況進行分析診斷；可遠程更新系統(tǒng)程序，排除系統(tǒng)故障；并可遠程發(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。對使用用戶進行分級管理，根據用戶的類別賦予不同的操作權限；在進行關鍵操作時，對使用者身份的操作權限進行合法性檢查；記錄關鍵操作過程，提高系統(tǒng)管理水平。
1.3電能量采集裝置
采用MPE-III電能量遠方數(shù)據終端，裝置采用交、直流雙電源，同時對全廠的脈沖和數(shù)字電表進行采集。每時段的電能量均帶時標，并保留1個月；采用Polling方式實現(xiàn)遠程通信；具備接受當?shù)鼗蜻h方參數(shù)下裝、自診斷、遠方診斷、自恢復等功能；中文液晶顯示；設置、查看、核對具有密碼保護；具有輸入、輸出電壓、電流保護、防雷保護、直流反極性輸入保護。 1.4通信方式
主站系統(tǒng)與遠方電能量采集終端之間的通信方式采用網絡方式通訊，由于距離較小，各采集終端直接連接在主站系統(tǒng)網絡交換機上。電能量采集終端與電能表之間直接通過RS-485口進行數(shù)據傳輸，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)建設中的幾個問題
2.1主站系統(tǒng)建設
�。�1） 電能量自動采集系統(tǒng)有別于SCADA/EMS系統(tǒng)。當電力工業(yè)轉向市場化運營后，電網的生產和經營工作將更加細化，電能量自動采集系統(tǒng)必將成為一個獨立的系統(tǒng)。
�。�2）電能量自動采集系統(tǒng)的建設，必須符合相應的國家計量管理標準和技術規(guī)范。
（3）數(shù)據庫的設計。在選用數(shù)據庫時，一方面要考慮性能和功能；另一方面，還要考慮和現(xiàn)有調度自動化系統(tǒng)數(shù)據庫的繼承，以及開放平臺和數(shù)據接口等問題。電能量自動采集系統(tǒng)數(shù)據庫內容的設計，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，應盡量減少和避免數(shù)據庫結構和內容的變動。完善的數(shù)據庫系統(tǒng)是研究和設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)應當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)據的完整性。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。特別是在進行分班次電能量統(tǒng)計和結算時，數(shù)據的完整性成為電能量自動采集系統(tǒng)的基礎。系統(tǒng)數(shù)據處理應采用分層處理方式存儲數(shù)據，確保電能量數(shù)據的安全性和完整性。
�。�6）數(shù)據的修改。系統(tǒng)必須保證采集的電能量原始數(shù)據完整準確。存入的原始電能量數(shù)據只能查看，不能修改；各電能量備份數(shù)據有權限才能修改，并保存修改記錄檔案。
（7）數(shù)據的可恢復性。對意外情況引起的系統(tǒng)故障，系統(tǒng)應具有恢復數(shù)據的能力，保證電能量數(shù)據的安全和完整。
�。�8）數(shù)據的及時性。電能量數(shù)據應以5min（或1min）為單位進行帶時標采集、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、售、購是同時進行的，電能量自動采集系統(tǒng)應以標準時鐘（GPS）為基準，以保證各個計量點基于相同的時間基準完成對電能量的計量及電能量數(shù)據帶時標的存儲。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)的軟件和硬件設備應具有良好的容錯能力。當各軟件、硬件功能發(fā)生一般故障，以及運行人員或維護工程師在操作中發(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)的應用功能應當具有很大的靈活性，能夠適應政策和市場的變化，并符合不同用戶的要求。
�。�12）系統(tǒng)的擴展性。系統(tǒng)設計必須采用標準化、模塊化結構，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)的可維護性。電能量自動采集系統(tǒng)的軟件和硬件設備應便于運行維護。系統(tǒng)應具有在線維護處理功能，電能量自動采集系統(tǒng)的維護處理必須在不中斷和不干擾系統(tǒng)正常工作的情況下進行，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)提供標準接口，實現(xiàn)數(shù)據共享。
�。�16）系統(tǒng)的權限管理，系統(tǒng)的安全性、可靠性和數(shù)據的準確性，直接關系到企業(yè)的經濟利益，電能量自動采集系統(tǒng)必須具有嚴格的權限管理功能。 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，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、易于安裝維護等。
�。�2） 電能表與電能量自動采集系統(tǒng)之間能進行自動對時，實現(xiàn)統(tǒng)一時鐘， 3、結論
本文從江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動采集系統(tǒng)建設的實際出發(fā)，就火電廠電能量自動采集系統(tǒng)建設的若干問題進行了探討。電能量自動采集系統(tǒng)是一個相對復雜的系統(tǒng)，涉及到系統(tǒng)設計建設的各個環(huán)節(jié)，并且與企業(yè)的管理模式、電力市場的運行方式緊密聯(lián)系。建設一個穩(wěn)定、可靠、實用的電能量自動采集系統(tǒng)，需要企業(yè)、科研部門和生產廠家密切合作，逐步解決系統(tǒng)建設中出現(xiàn)的能完善電能量自動采集系統(tǒng)的各項性能和指標，滿足我國電力市場運行規(guī)范的要求。
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