電廠電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的探討

1、電廠電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的探討        摘要：為適應(yīng)電力市場(chǎng)改革、火電廠指標(biāo)考核及日常電能量統(tǒng)計(jì)、平衡率的需要，在火電廠建立一套穩(wěn)定可靠的電能量自動(dòng)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(dòng)采集系統(tǒng)的建設(shè)為例，探討了火電廠電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的建設(shè)的若干問(wèn)題。關(guān)鍵詞：電廠電能量 自動(dòng)采集系統(tǒng) 平衡率在電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，買賣雙方交易的物理量是電能量，對(duì)發(fā)、供電量、聯(lián)絡(luò)線交換電量、網(wǎng)損（線損）電量及分時(shí)、分類電量的采集、監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)、分析、運(yùn)算是電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的主要內(nèi)容；建設(shè)電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力市

2、場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。對(duì)火力發(fā)電廠，主要對(duì)發(fā)、供電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)機(jī)組平衡率、交接班電量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，以加強(qiáng)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(shí)抄表，人工錄入進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算；這種人工抄表、統(tǒng)計(jì)不能滿足實(shí)時(shí)、分時(shí)及動(dòng)態(tài)分析管理的要求，電能量采集方式的改變已勢(shì)在必行。江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動(dòng)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(jī)組的全部電能量數(shù)據(jù)，完成了電能量的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、總加計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、報(bào)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(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性；系統(tǒng)對(duì)全公司發(fā)電情況和各類平衡率進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，

3、提高了統(tǒng)計(jì)計(jì)算速度和自動(dòng)化水平；利用系統(tǒng)進(jìn)行分班次考核，提高了的管理水平和效率；各部門可通過(guò)Web查看所有數(shù)據(jù)和報(bào)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之間采用通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主站采用南京華瑞杰自動(dòng)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(dòng)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(jī)作為硬件平臺(tái)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用雙機(jī)備份，互為熱備用，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性；前置機(jī)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，連接GPS用于全網(wǎng)對(duì)時(shí)，后置機(jī)負(fù)責(zé)處理并保

4、存數(shù)據(jù)，報(bào)表工作站負(fù)責(zé)所有報(bào)表的編輯和打印，Web服務(wù)器提供Web瀏覽，各MIS工作站通過(guò)Web可查看所有數(shù)據(jù)和報(bào)表；主網(wǎng)采用10/100M網(wǎng)，由交換機(jī)來(lái)連接服務(wù)器和所有計(jì)算機(jī)。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(kù)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(bào)表工具生成圖文并茂的圖形報(bào)表。1.2主站系統(tǒng)主要功能模塊（1）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)COM-2000數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)系統(tǒng)

5、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(kù)大致分四部分，即系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)(檔案信息庫(kù))、原始數(shù)據(jù)庫(kù)、二次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和公式統(tǒng)計(jì)庫(kù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)主要數(shù)據(jù)來(lái)源于各采集終端的電表數(shù)據(jù)，二次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)主要存放來(lái)源于原始數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。公式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源于二次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，存放了公式的計(jì)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(lái)自Internet/Intranet的WEB服務(wù)請(qǐng)求，提供客戶端請(qǐng)求的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)和WEB頁(yè)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(dòng)采集系統(tǒng)對(duì)采集終端數(shù)據(jù)的采集和處

6、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，隨輸隨用，響應(yīng)性好。具體功能為：對(duì)所接收的報(bào)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(kù)?？杉磿r(shí)查看通訊狀況及具體通訊報(bào)文。（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及公式管理系統(tǒng)該系統(tǒng)完成統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式的設(shè)定和定時(shí)統(tǒng)計(jì)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(shí)統(tǒng)計(jì)任務(wù)。（5）報(bào)表圖形設(shè)置顯示打印系統(tǒng)用戶可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置報(bào)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(bào)表數(shù)據(jù)的定時(shí)打印，并可根據(jù)用戶要求對(duì)任意電表、任意采集終端或全廠的數(shù)據(jù)的顯示及打印。（6）終端、電表參數(shù)設(shè)置下裝及召

7、喚系統(tǒng)該系統(tǒng)完成從主站對(duì)采集終端中各電表的基值、轉(zhuǎn)比、時(shí)段方案、PT、CT等參數(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(gè)系統(tǒng)中各個(gè)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(shí)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(dòng)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(gè)平臺(tái)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(duì)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

8、示框、語(yǔ)音等多種方式告警，對(duì)告警信息，可進(jìn)行打印和保存，可分時(shí)段查詢和檢索。（9）遠(yuǎn)程診斷管理系統(tǒng)該系統(tǒng)用以完成對(duì)用戶已投運(yùn)的系統(tǒng)的診斷和維護(hù)。系統(tǒng)可通過(guò)撥號(hào)MODEM和用戶系統(tǒng)連接，對(duì)其運(yùn)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(jī)制管理系統(tǒng)該系統(tǒng)完成安全性校核，防止非法操作。對(duì)使用用戶進(jìn)行分級(jí)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(shí)，對(duì)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(guò)程，提高系統(tǒng)管理水平。1         1

9、.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(shí)對(duì)全廠的脈沖和數(shù)字電表進(jìn)行采集。每時(shí)段的電能量均帶時(shí)標(biāo)，并保留1個(gè)月；采用Polling方式實(shí)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(duì)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(jī)上。電能量采集終端與電能表之間直接通過(guò)RS-485口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)脈沖電表增加脈沖采集板。2、火電廠電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)建設(shè)

10、中的幾個(gè)問(wèn)題2.1主站系統(tǒng)建設(shè)（1） 電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)有別于SCADA/EMS系統(tǒng)。當(dāng)電力轉(zhuǎn)向市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)后，電網(wǎng)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)工作將更加細(xì)化，電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)必將成為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。（2）電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的建設(shè)，必須符合相應(yīng)的國(guó)家計(jì)量管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。在選用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，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(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的繼承，以及開放平臺(tái)和數(shù)據(jù)接口等問(wèn)題。電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，要涉及到今后兼容的問(wèn)題。我國(guó)的電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)從無(wú)到有，市場(chǎng)規(guī)則一定會(huì)不斷的修改和完善，應(yīng)盡量減少和避免數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的變動(dòng)。完善的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是研究和設(shè)計(jì)電能量

11、自動(dòng)采集系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作。（4）系統(tǒng)的安全性。電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能涉及到的切身利益，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備很強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)運(yùn)行必須穩(wěn)定可靠。（5）數(shù)據(jù)的完整性。由于電能消耗是前后連貫的，因此電能計(jì)量的是一系列隨時(shí)間遞增的電能量累加值，要求在計(jì)量、采集、傳輸、存儲(chǔ)和處理的整個(gè)過(guò)程中，保證在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，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(jì)和結(jié)算時(shí)，數(shù)據(jù)的完整性成為電能量自動(dòng)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(chǔ)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)

12、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(duì)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(shí)性。電能量數(shù)據(jù)應(yīng)以5min（或1min）為單位進(jìn)行帶時(shí)標(biāo)采集、傳送和存儲(chǔ)，便于電能量的統(tǒng)計(jì)、分班次考核。（9）系統(tǒng)的時(shí)間性，整個(gè)電力系統(tǒng)一直處于電能的發(fā)、變、輸、配、用的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中，電力交易的產(chǎn)、售、購(gòu)是同時(shí)進(jìn)行的，電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘（GPS）為基準(zhǔn)，以保證各個(gè)計(jì)量點(diǎn)基于相同的時(shí)間基準(zhǔn)完成對(duì)電能量的計(jì)量及電能量數(shù)據(jù)帶時(shí)標(biāo)的存儲(chǔ)。主站系統(tǒng)連接GPS時(shí)鐘，系統(tǒng)對(duì)采集終端對(duì)時(shí)，采集終端對(duì)電表對(duì)時(shí)（要求電表支持）。（10）系統(tǒng)的容錯(cuò)性

13、。電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)備應(yīng)具有良好的容錯(cuò)能力。當(dāng)各軟件、硬件功能發(fā)生一般故障，以及運(yùn)行人員或維護(hù)工程師在操作中發(fā)生一般性錯(cuò)誤時(shí)，均不引起系統(tǒng)的主要功能喪失或影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（11）系統(tǒng)的靈活性。目前我國(guó)的電力市場(chǎng)有其特殊性，電能量自動(dòng)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(chǎng)的變化，并符合不同用戶的要求。（12）系統(tǒng)的擴(kuò)展性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)，功能擴(kuò)展部分的安裝要簡(jiǎn)單、方便，對(duì)系統(tǒng)不造成有害影響。（13）系統(tǒng)的開放性。電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)在保證安全的情況下，要求系統(tǒng)的開放性強(qiáng)，保證電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的公平、公正、公開的原則，提高電力企業(yè)的信譽(yù)。（14）

14、系統(tǒng)的可維護(hù)性。電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)備應(yīng)便于運(yùn)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(dòng)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(dòng)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(shí)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)的利益，電能量自動(dòng)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(dòng)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)量非常大。電能表要求運(yùn)行穩(wěn)定可靠、精度高、使用壽命長(zhǎng)、通信可靠、易于安裝維護(hù)等。（2） 電能表與電能量自動(dòng)采集系統(tǒng)之間能進(jìn)行自