電廠(chǎng)電能量自動(dòng)采集系統的探討

摘要：為適應電力市場(chǎng)發(fā)展改革、火電廠(chǎng)指標考核及日常電能量統計、平衡率計算的需要，在火電廠(chǎng)建立一套穩定可靠的電能量自動(dòng)采集系統已成為必然。本文以江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動(dòng)采集系統的建設為例，探討了火電廠(chǎng)電能量自動(dòng)采集系統的建設的若干問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：電廠(chǎng)　電能量 自動(dòng)采集系統 平衡率 　　在電力市場(chǎng)運營(yíng)過(guò)程中，買(mǎi)賣(mài)雙方交易的物理量是電能量，對發(fā)、供電量、聯(lián)絡(luò )線(xiàn)交換電量、網(wǎng)損（線(xiàn)損）電量及分時(shí)、分類(lèi)電量的采集、監視、統計、分析、運算是電力市場(chǎng)運營(yíng)的主要內容；建設電能量自動(dòng)采集系統是實(shí)現電力市場(chǎng)運營(yíng)的基礎。對火力發(fā)電廠(chǎng)，主要對發(fā)、供電量進(jìn)行統計，對機組平衡率、交接班電量等進(jìn)行統計計算，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，傳統的方式是每次交接班時(shí)抄表，人工錄入進(jìn)行統計計算；這種人工抄表、統計不能滿(mǎn)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在必行。江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動(dòng)采集系統于2001年9月底基本建成。該系統已采集了所有機組的全部電能量數據，完成了電能量的自動(dòng)采集、存儲、總加計算、統計、報表打印等功能；系統代替了人工抄表，提高了數據的同步性、及時(shí)性、準確性和完整性；系統對全公司發(fā)電情況和各類(lèi)平衡率進(jìn)行自動(dòng)統計，提高了統計計算速度和自動(dòng)化水平；利用系統進(jìn)行分班次考核，提高了企業(yè)的管理水平和效率；各部門(mén)可通過(guò)Web查看所有數據和報表，進(jìn)行不同的二次開(kāi)發(fā)，提高了電能數據的利用率。系統（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(wǎng)絡(luò )通信方式進(jìn)行數據傳輸。主站采用南京華瑞杰自動(dòng)化設備有限公司的COM-2000系統、廠(chǎng)站采用該公司的MPE-III電能量遠方數據終端。 1、江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動(dòng)采集系統配置
1.1主站系統配置
　　該系統采用高性能的PC機作為硬件平臺，系統的數據庫服務(wù)器采用雙機備份，互為熱備用，并保持數據的一致性；前置機負責采集數據，連接GPS用于全網(wǎng)對時(shí)，后置機負責處理并保存數據，報表工作站負責所有報表的編輯和打印，Web服務(wù)器提供Web瀏覽，各MIS工作站通過(guò)Web可查看所有數據和報表；主網(wǎng)采用10/100M網(wǎng)，由交換機來(lái)連接服務(wù)器和所有計算機。
　　系統操作系統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，數據庫采用具有Client/Server模式的商用數據管理系統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主站系統主要功能模塊
　�。�1）數據庫管理系統
　　COM-2000數據庫管理系統采用標準的商用數據管理系統。數據處理是整個(gè)系統的核心，它涉及到數據結構、數據存取、數據維護、數據共享等多方面的管理
　　數據庫大致分四部分，即系統信息數據庫(檔案信息庫)、原始數據庫、二次統計數據庫和公式統計庫。系統數據庫存放了有關(guān)系統的配置、參數等信息，原始數據庫主要數據來(lái)源于各采集終端的電表數據，二次統計數據庫主要存放來(lái)源于原始數據庫，經(jīng)過(guò)計算、統計的數據。公式統計數據庫來(lái)源于二次統計數據庫，存放了公式的計算結果。
　�。�2）WEB服務(wù)管理系統
WEB服務(wù)管理系統響應來(lái)自Internet/Intranet的WEB服務(wù)請求，提供客戶(hù)端請求的數據庫數據和WEB頁(yè)面格式。
　�。�3）前置通訊及數據處理管理系統
此系統完成電能量自動(dòng)采集系統對采集終端數據的采集和處理，數據采集采用大容量高速數據傳輸部件，保證準確性。全部操作均為在線(xiàn)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約轉換、系數處理和合理性檢查，將處理結果交給數據庫�？杉磿r(shí)查看通訊狀況及具體通訊報文。
　�。�4）數據統計及公式管理系統
該系統完成統計計算公式的設定和定時(shí)統計任務(wù)，如班次電量、日電量、月電量、年電量及電能量總加、平衡、線(xiàn)損、變損等數據的定時(shí)統計任務(wù)。
　�。�5）報表圖形設置顯示打印系統
用戶(hù)可根據實(shí)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、年電量等報表數據的定時(shí)打印，并可根據用戶(hù)要求對任意電表、任意采集終端或全廠(chǎng)的歷史數據的顯示及打印。
　�。�6）終端、電表參數設置下裝及召喚系統
該系統完成從主站對采集終端中各電表的基值、轉比、時(shí)段方案、PT、CT等參數的在線(xiàn)設置和下裝，并在線(xiàn)查看終端、電表狀態(tài)和參數。
　�。�7）內部網(wǎng)絡(luò )通訊管理系統
該系統是整個(gè)系統中各個(gè)子系統之間的紐帶，其功能為：在操作系統所提供的網(wǎng)絡(luò )支持的基礎上實(shí)現面向應用的高層網(wǎng)絡(luò )通訊；根據應用所定義的數據流動(dòng)模式確定數據流向，提高應用的通信效率。該系統采用完全的Client/Server模式，基于TCP/TP協(xié)議，保證了整個(gè)平臺在不同網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議之間的可移植性。
　�。�8）告警管理系統
該系統根據用戶(hù)的要求和數據處理的結果，以及設備狀態(tài)的變化，對系統中發(fā)生的特定變化進(jìn)行提示和告警。如電量值越界、設備異常等，可進(jìn)行彈出提示框、語(yǔ)音等多種方式告警，對告警信息，可進(jìn)行打印和保存，可分時(shí)段查詢(xún)和檢索。
　�。�9）遠程診斷管理系統
該系統用以完成對用戶(hù)已投運的系統的診斷和維護。系統可通過(guò)撥號MODEM和用戶(hù)系統連接，對其運行情況進(jìn)行分析診斷；可遠程更新系統程序，排除系統故障；并可遠程發(fā)布系統更新消息，提高系統使用水平。
　�。�10）安全機制管理系統
該系統完成安全性校核，防止非法操作。對使用用戶(hù)進(jìn)行分級管理，根據用戶(hù)的類(lèi)別賦予不同的操作權限；在進(jìn)行關(guān)鍵操作時(shí)，對使用者身份的操作權限進(jìn)行合法性檢查；記錄關(guān)鍵操作過(guò)程，提高系統管理水平。
1.3電能量采集裝置
　　采用MPE-III電能量遠方數據終端，裝置采用交、直流雙電源，同時(shí)對全廠(chǎng)的脈沖和數字電表進(jìn)行采集。每時(shí)段的電能量均帶時(shí)標，并保留1個(gè)月；采用Polling方式實(shí)現遠程通信；具備接受當地或遠方參數下裝、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
　　主站系統與遠方電能量采集終端之間的通信方式采用網(wǎng)絡(luò )方式通訊，由于距離較小，各采集終端直接連接在主站系統網(wǎng)絡(luò )交換機上。電能量采集終端與電能表之間直接通過(guò)RS-485口進(jìn)行數據傳輸，對脈沖電表增加脈沖采集板。
2、火電廠(chǎng)電能量自動(dòng)采集系統建設中的幾個(gè)問(wèn)題
2.1主站系統建設
　�。�1） 電能量自動(dòng)采集系統有別于SCADA/EMS系統。當電力工業(yè)轉向市場(chǎng)化運營(yíng)后，電網(wǎng)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)工作將更加細化，電能量自動(dòng)采集系統必將成為一個(gè)獨立的系統。
　�。�2）電能量自動(dòng)采集系統的建設，必須符合相應的國家計量管理標準和技術(shù)規范。
　�。�3）數據庫的設計。在選用數據庫時(shí)，一方面要考慮性能和功能；另一方面，還要考慮和現有調度自動(dòng)化系統數據庫的繼承，以及開(kāi)放平臺和數據接口等問(wèn)題。電能量自動(dòng)采集系統數據庫內容的設計，要涉及到今后兼容的問(wèn)題。我國的電能量自動(dòng)采集系統從無(wú)到有，市場(chǎng)規則一定會(huì )不斷的修改和完善，應盡量減少和避免數據庫結構和內容的變動(dòng)。完善的數據庫系統是研究和設計電能量自動(dòng)采集系統的一項重要工作。
　�。�4）系統的安全性。電能量自動(dòng)采集系統實(shí)現的功能涉及到企業(yè)的切身利益，系統應當具備很強的抗干擾能力，系統運行必須穩定可靠。
　�。�5）數據的完整性。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(shí)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(gè)過(guò)程中，保證在任何環(huán)節出現故障時(shí)，都不允許丟失數據。特別是在進(jìn)行分班次電能量統計和結算時(shí)，數據的完整性成為電能量自動(dòng)采集系統的基礎。系統數據處理應采用分層處理方式存儲數據，確保電能量數據的安全性和完整性。
　�。�6）數據的修改。系統必須保證采集的電能量原始數據完整準確。存入的原始電能量數據只能查看，不能修改；各電能量備份數據有權限才能修改，并保存修改記錄檔案。
　�。�7）數據的可恢復性。對意外情況引起的系統故障，系統應具有恢復數據的能力，保證電能量數據的安全和完整。
　�。�8）數據的及時(shí)性。電能量數據應以5min（或1min）為單位進(jìn)行帶時(shí)標采集、傳送和存儲，便于電能量的統計、分班次考核。
　�。�9）系統的時(shí)間性，整個(gè)電力系統一直處于電能的發(fā)、變、輸、配、用的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中，電力交易的產(chǎn)、售、購是同時(shí)進(jìn)行的，電能量自動(dòng)采集系統應以標準時(shí)鐘（GPS）為基準，以保證各個(gè)計量點(diǎn)基于相同的時(shí)間基準完成對電能量的計量及電能量數據帶時(shí)標的存儲。主站系統連接GPS時(shí)鐘，系統對采集終端對時(shí)，采集終端對電表對時(shí)（要求電表支持）。
　�。�10）系統的容錯性。電能量自動(dòng)采集系統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(shí)，均不引起系統的主要功能喪失或影響系統的正常運行。
　�。�11）系統的靈活性。目前我國的電力市場(chǎng)有其特殊性，電能量自動(dòng)采集系統的應用功能應當具有很大的靈活性，能夠適應政策和市場(chǎng)的變化，并符合不同用戶(hù)的要求。
　�。�12）系統的擴展性。系統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(jiǎn)單、方便，對系統不造成有害影響。
　�。�13）系統的開(kāi)放性。電能量自動(dòng)采集系統在保證安全的情況下，要求系統的開(kāi)放性強，保證電力市場(chǎng)運營(yíng)的公平、公正、公開(kāi)的原則，提高電力企業(yè)的信譽(yù)。
　�。�14）系統的可維護性。電能量自動(dòng)采集系統的軟件和硬件設備應便于運行維護。系統應具有在線(xiàn)維護處理功能，電能量自動(dòng)采集系統的維護處理必須在不中斷和不干擾系統正常工作的情況下進(jìn)行，確保系統安全。
　�。�15）系統的接口。電能量自動(dòng)采集主站系統要為SCADA、EMS以及MIS等系統提供標準接口，實(shí)現數據共享。
　�。�16）系統的權限管理，系統的安全性、可靠性和數據的準確性，直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟利益，電能量自動(dòng)采集系統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數據通信。 2.3電能表
　�。�1） 電能表是電能量自動(dòng)采集系統的基礎，數量非常大。電能表要求運行穩定可靠、精度高、使用壽命長(cháng)、通信可靠、易于安裝維護等。
　�。�2） 電能表與電能量自動(dòng)采集系統之間能進(jìn)行自動(dòng)對時(shí)，實(shí)現統一時(shí)鐘， 3、結論
　　本文從江蘇新海發(fā)電有限公司電能量自動(dòng)采集系統建設的實(shí)際出發(fā)，就火電廠(chǎng)電能量自動(dòng)采集系統建設的若干問(wèn)題進(jìn)行了探討。電能量自動(dòng)采集系統是一個(gè)相對復雜的系統，涉及到系統設計建設的各個(gè)環(huán)節，并且與企業(yè)的管理模式、電力市場(chǎng)的運行方式緊密聯(lián)系。建設一個(gè)穩定、可靠、實(shí)用的電能量自動(dòng)采集系統，需要企業(yè)、科研部門(mén)和生產(chǎn)廠(chǎng)家密切合作，逐步解決系統建設中出現的能完善電能量自動(dòng)采集系統的各項性能和指標，滿(mǎn)足我國電力市場(chǎng)運行規范的要求。

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