電量采集及計(jì)量系統(tǒng)是一個(gè)較新的領(lǐng)域，涉及的專業(yè)多，系統(tǒng)管理的計(jì)量點(diǎn)數(shù)量龐大。本文主要介紹了電力系統(tǒng)自動(dòng)化中電量采集及計(jì)量系統(tǒng)。

　　《電力電子》是由北京電力電子學(xué)會(huì)、IEEE電力電子學(xué)會(huì)北京分會(huì)、中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)共同主辦的一本關(guān)于國內(nèi)外電力電子技術(shù)與市場(chǎng)的專業(yè)期刊。深度報(bào)道及分析國內(nèi)外電力電子技術(shù)各領(lǐng)域的最新發(fā)展，傳播世界各地電力電子的市場(chǎng)信息。

　　1 電量自動(dòng)采集及計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1.1 主站系統(tǒng)構(gòu)成

　　主站系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端服務(wù)器、前置機(jī)、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、Modem 組成。本系統(tǒng)應(yīng)用軟件主要采用Visual C、Visual Basic和Microsoft office等，商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL Server，網(wǎng)絡(luò)通信遵循TCP/IP協(xié)議。

　　系統(tǒng)包括數(shù)十個(gè)變電站，數(shù)百多個(gè)計(jì)量點(diǎn)，應(yīng)用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和控制技術(shù)，采用分層、分布、開放型結(jié)構(gòu)，充分考慮了系統(tǒng)功能的全面性、實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)變電站電能量的自動(dòng)采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、計(jì)費(fèi)、管理、監(jiān)控和WEB發(fā)布功能。目前在局域網(wǎng)上的用戶通過IE瀏覽器即可瀏覽該系統(tǒng)采集的各廠站的電能量數(shù)據(jù);可了解到每天各市各縣的供電量;可全面掌握電子式電能表的各種運(yùn)行參數(shù);可了解到各廠站每天的母線不平衡率、主變線損、全站線損情況。同時(shí)該系統(tǒng)可與全市的大用戶負(fù)荷管理系統(tǒng)接口，可進(jìn)一步了解到各聯(lián)絡(luò)線線損和專線線損情況。

　　系統(tǒng)通過當(dāng)?shù)匾苿?dòng)通訊部門，將手機(jī)卡安裝在用戶端加裝的電量采集終端內(nèi)，利用無線通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)采集用戶計(jì)費(fèi)表的表碼、電流、電壓、功率、失壓記錄等各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、數(shù)據(jù)對(duì)比分析。如果用戶端有竊電行為，預(yù)設(shè)的報(bào)警功能可及時(shí)提醒。

　　1.2 分站系統(tǒng)構(gòu)成

　　分站系統(tǒng)由電能表、電量采集終端、應(yīng)用軟件、Modem構(gòu)成。電能表采集電流、電壓數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算、處理后，存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器，同時(shí)根據(jù)指令，將數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)的RS485 接口(或脈沖輸出、遠(yuǎn)紅外、吸附式遠(yuǎn)紅外光數(shù)據(jù)通信接口)總線送到電量采集終端。電量采集終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中，通過信道發(fā)往主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存，完成對(duì)各廠站各出線和主變的電能表數(shù)值和電量自動(dòng)平衡計(jì)算，同時(shí)還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電量異常情況并及時(shí)報(bào)警。

　　利用220V線路載波、無線、專用線或其他進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)更新、處理、傳輸小于3min，在1-3個(gè)月內(nèi)可存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)保證停電或通道故障時(shí)不丟失數(shù)據(jù)，并且即采即送。集中器連接80個(gè)采集器，采集低壓用戶居民集中區(qū)80路脈沖電能表的脈沖電量，根據(jù)需要按總電能或峰谷電能采集整理成實(shí)時(shí)、歷史的當(dāng)天、本月等電能量數(shù)據(jù)。還可監(jiān)測(cè)各用戶表的功率及需量值，現(xiàn)場(chǎng)保存電能量數(shù)據(jù)。終端備有時(shí)鐘系統(tǒng)作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)保存有并可修改低壓各用戶表的各項(xiàng)參數(shù)，低壓停電后，時(shí)鐘、電能量數(shù)據(jù)、各表參數(shù)長(zhǎng)期保存，不丟失。終端將電能量數(shù)據(jù)信息通過低壓載波機(jī)傳輸至上一級(jí)集中器或通過其它有效通道將信息直傳采集主站。

　　在變電站中脈沖電量采集裝置屬于各采集處理層，即可作為BTU型分布式RTU系統(tǒng)的一個(gè)功能組成單元，又可獨(dú)立成為一個(gè)單元。該裝置可采集變電站、發(fā)電廠的128路(可擴(kuò)至256路)脈沖電能表的電能脈沖，并根據(jù)不同種類、不同時(shí)段采集處理成實(shí)時(shí)、歷史的電能量各種數(shù)據(jù)信息。該裝置還能檢測(cè)各開關(guān)線路上的有功、無功功率，最大需量、母線平衡、母線TV 斷路短路故障、記錄并報(bào)警。還可隨時(shí)或定時(shí)自動(dòng)巡回檢測(cè)各站電能量數(shù)據(jù)。裝置對(duì)所有電能量的各項(xiàng)參數(shù)及換表記錄有保存檔案，隨時(shí)可供查閱和修改。裝置中有統(tǒng)一的時(shí)鐘系統(tǒng)，保證在停電時(shí)時(shí)鐘走時(shí)正常，時(shí)鐘和電能量的數(shù)據(jù)可作為計(jì)費(fèi)依據(jù)變電站站端電能量自動(dòng)采集裝置將收集到的所有電能表電能量數(shù)據(jù)信息通過Modem和通信通道，完成對(duì)管理中心站的數(shù)據(jù)傳輸。

　　1.3 信道

　　通道以數(shù)字光纖通道為主信道，以電力載波通道、微波通信、市話通信(市話通信通道在主站、發(fā)電廠、變電站系統(tǒng)中最好避免)和紅外線通信為備用信道。

　　當(dāng)主信道故障時(shí)可自動(dòng)切換到備用信道。通信規(guī)約滿足帶時(shí)標(biāo)電量數(shù)據(jù)的抗干擾性、高可靠性傳送要求，支持IEC-870-5-102規(guī)約等多種計(jì)費(fèi)終端規(guī)約，支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)與電力市場(chǎng)交易、考核、結(jié)算系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。

　　2 電量自動(dòng)采集及計(jì)量系統(tǒng)功能

　　2.1 主站系統(tǒng)功能

　　主站按模塊化設(shè)計(jì)，模塊按功能劃分。主要分為以下幾個(gè)部分：控制部分、數(shù)據(jù)庫管理部分、前置通信部分、數(shù)據(jù)處理部分、報(bào)表處理部分、人機(jī)對(duì)話部分和其它部分。其中數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)的核心，所有的模塊都依賴數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行工作。具體功能如下：

　　(1)為MIS系統(tǒng)提供接口，便于數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)程序方式查詢數(shù)據(jù)和打印報(bào)表，通過n瀏覽器查詢分鐘數(shù)據(jù)、小時(shí)數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)和月數(shù)據(jù)等。

　　(2)具有旁路代自動(dòng)識(shí)別和旁路電能量自動(dòng)加入被代線路電能量的功能，旁路電能量時(shí)標(biāo)與被取代線路電能量時(shí)標(biāo)做到無縫連接。可以通過接受監(jiān)控系統(tǒng)所采集的有關(guān)開關(guān)、刀閘狀態(tài)信號(hào)，或通過人工置入旁路替代操作設(shè)備對(duì)象、時(shí)間，實(shí)現(xiàn)旁路替代時(shí)的電量正確統(tǒng)計(jì)，并能正確處理線路切換期間的電量分流情況，保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

　　(3)管理和經(jīng)營人員通過圖形化方式，通過各廠站的一次接線圖，直觀地查詢各種數(shù)據(jù)及相應(yīng)時(shí)期比較，如電流、功率、購電量、售電量、并以曲線圖進(jìn)行分析。

　　(4)系統(tǒng)具備對(duì)各廠站電量采集終端遠(yuǎn)方查詢、管理功能，如對(duì)終端校時(shí)和參數(shù)設(shè)置。

　　(5)對(duì)用戶的Web服務(wù)器盡可能獨(dú)立起來，服務(wù)器有安全防毒措施，防止病毒侵入。

　　(6)系統(tǒng)能通過視圖可查詢終端的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)視設(shè)備(包括電量采集終端和通道)的運(yùn)行工況，具有故障及錯(cuò)誤情況的報(bào)警和記錄功能，具有遠(yuǎn)程對(duì)電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的測(cè)試和診斷功能。

　　(7)抄表數(shù)據(jù)瀏覽，如能對(duì)電量、失壓、失流、斷相等原始數(shù)據(jù)查看，能計(jì)算日、月電量并以表格和曲線方式顯示。__

　　(8)失壓、斷相、一次接地、TA開路、TV短路等故障，能記錄開始結(jié)束時(shí)間，并從其它保護(hù)或測(cè)量裝置采集保護(hù)電壓、電流數(shù)據(jù)估計(jì)此時(shí)用電量，并發(fā)出告警信號(hào)。

　　(9)自動(dòng)數(shù)據(jù)抄錄和數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)計(jì)算各個(gè)表計(jì)電量、功率、變電站母線不平衡率、變壓器損耗、變電站損耗、用戶電費(fèi)計(jì)算，能打印需要的各種報(bào)表。

　　(10)電費(fèi)自動(dòng)催繳：可設(shè)定催繳開始條件、結(jié)束方式、錄制催繳語音、自動(dòng)生成催繳結(jié)果報(bào)告。

　　(11)電費(fèi)查詢：連接電費(fèi)數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)接聽電話播報(bào)用電量、電費(fèi)、當(dāng)月用電量等信息。

　　(12)對(duì)計(jì)費(fèi)終端傳送來的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性校核，對(duì)不合理數(shù)據(jù)能提示警告。

　　(13)自動(dòng)計(jì)費(fèi)：根據(jù)各種峰谷電價(jià)及不同費(fèi)率進(jìn)行電費(fèi)分類計(jì)算。并可根據(jù)計(jì)算結(jié)果從用戶的銀行帳號(hào)中自動(dòng)劃撥電費(fèi)。

　　2.2 廠站端系統(tǒng)功能

　　廠站的電量采集終端通過RS485總線抄錄數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠采用完整的商用數(shù)據(jù)庫，采集到的數(shù)據(jù)帶時(shí)標(biāo)存儲(chǔ)，最小時(shí)間間隔1min;能夠存儲(chǔ)每天的電量和表底(可存儲(chǔ)2個(gè)月以上);能夠存儲(chǔ)每月的電量和表底(可存儲(chǔ)1年以上);能夠存儲(chǔ)每條分路每種時(shí)段的用電量(可存儲(chǔ)1個(gè)月以上);能夠存儲(chǔ)每條分路半小時(shí)的用電量(可存儲(chǔ)1個(gè)月以上);終端電源異常時(shí)能夠記錄開始和結(jié)束時(shí)間。

　　3 電量自動(dòng)采集及計(jì)量系統(tǒng)的安裝調(diào)試

　　各廠站除具有485接口的電子式三相多功能電能表外，其它電子、機(jī)械表全部改造成具備485 接口的電表并兼容電力部部頒通信協(xié)議DL/T645-1997的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。在主站端對(duì)各廠站的相關(guān)參數(shù)全部設(shè)備安裝完畢后，分別對(duì)各廠站和主站收到的數(shù)據(jù)與電能表實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，直到全部符合要求。經(jīng)過一個(gè)月的試運(yùn)行，系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，方投入正式運(yùn)行。

　　4 系統(tǒng)運(yùn)行要采取的管理制度

　　各廠站、各級(jí)調(diào)度、市場(chǎng)營業(yè)部、供電所應(yīng)將該系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)納入規(guī)章制度。禁止在使用非法軟件連接數(shù)據(jù)庫，修改系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)置，攔截計(jì)算機(jī)病毒對(duì)系統(tǒng)的危害。主站可設(shè)置不同等級(jí)的操作權(quán)限，保證系統(tǒng)的安全性，防止非法設(shè)置參數(shù)，修改原始數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)模型，保證原始數(shù)據(jù)永不丟失。對(duì)重要信息的操作(如周期刪除硬盤原始數(shù)據(jù)文件)，系統(tǒng)能將操作內(nèi)容、時(shí)間、結(jié)果及操作人員姓名登錄，保存一年的檔案，供查閱或打印。系統(tǒng)中所有的操作必須按進(jìn)程調(diào)度程序投入運(yùn)行，進(jìn)程調(diào)度程序可以由操作員經(jīng)過各自密碼進(jìn)入，容易地通過人機(jī)界面監(jiān)控、增加、刪除和激活。系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)備要便于維護(hù)，一般性故障可由工程師、專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)自行處理。軟件留有備份，便于工程師安裝啟動(dòng)。