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摘要：电能量采集系统的投运为降低人工抄表的工作量和出错率，实现自动化表和数据网络传输提供了强有力的技术支持。以萧山供电局电能量自动采集系统的建设和应用为例，探讨了供电企业电能量采集系统建设应用的若干问题。
关键词：电能量；采集系统；电量平衡
作者简介：周锋（1981-），男，湖北襄阳人，杭州萧山供电局生技部，助理工程师；罗曼（1982-），女，四川成都人，杭州萧山供电局调度所，助理工程师。（浙江 杭州 311201）
中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）18-0098-02
电能量采集系统投产前，萧山供电局（以下简称“我局”）无人值守变电站一个月只抄一次电量，不能及时发现计量回路或表计故障，同时也无法实现对电量的日清月结。电能量采集系统投入使用后确保了我局电量数据传输的快速和准确，极大地支持了我局的生产经营工作。
一、电能量自动采集系统的配置
电能量系统建设是一个复杂的系统性工作，横跨生产、经营两条路线，涉及多个部门、多个专业。为此，我局专门成立了地区电能量采集系统实用化工作领导小组和工作小组。电能量系统的整个实施过程分为项目需求分析、项目启动、厂站电能量采集装置改造和电度表接入、主站系统试运行考核、实用化考核五个阶段，历时一年半，到2009年12月，萧山电网电能量采集系统已具备了较大规模。
1.硬件配置
萧山电网电能量采集系统主要由三部分组成：电能量采集主站系统、电能量采集厂站系统和通信网络。系统配置图如图1所示。
（1）主站系统配置。主站硬件主要包括两台数据库服务器、一台WEB服务器、两台采集服务器、两台维护工作站、一台计算服务器，具体配置如表1所示。主站系统采用双服务器、双前置机双网冗余方式。两台采集机互为备用，并能在数据库服务器或网络故障时，将数据保存在本机磁盘，待数据库或网络故障恢复后，自动将数据导入到数据库。由于我局厂站较多负荷较重，因此没有采用普遍使用的将计算功能放在采集服务器中的模式，而是单独设置一台计算服务器负责计算处理采集服务器传来的数据，采集机A主要采集110kV厂站数据，采集机B主要采集220kV厂站、35kV厂站和电厂数据。由于电量采集系统位于二次安防的II区，因此我们的WEB服务器通过专用安全隔离设备与内网隔离。外网业务需通过反向隔离传入内网，内网计算完成后通过正向隔离进行内外网数据同步。
（2）厂站系统配置。电能量采集厂站系统目前主要采用浙江创维公司生产的电能量采集终端ERTU-2000C。ERTU通过多条RS-485总线与多功能电能表连接，每15分钟采集一次（可调）每只电能表的正、反向有无功的尖、峰、平、谷、总电能量窗口值，装置具有接收主站发送的对时命令，使所有ERTU及电能表与主站时钟一致。可根据用户的权限进行远方维护或改变终端的配置。
（3）通信网络。我局由于部分变电站投产较早，通讯设备陈旧，SDH通信设备提供的以太网口不够使用，所以目前我们采用SDH通信设备提供的2M口，通过协议转换器和ERTU提供的10M以太网口连接，通信协议使用国际规约IEC60870-5-102。
（4）运行中的问题和解决方案。我局的主站硬件设备配置比较合理，两年来运行可靠，基本无故障。但经过两年的运行我们发现，虽然通信设备提供的2M口非常稳定，但连接2M口与以太网口的协议转换器故障率相对较高，所以我们建议有条件的单位直接用以太网口接入通信设备，省去协议转换这个中间环节。
2.电能量采集系统主要功能模块
为了与市局接口，电网电能量采集主站系统软件方面我们采用了烟台东方电子威斯顿公司的DF6100系统。
电能量系统实现的数据流图如图2所示。其主要功能模块如下所述。
（1）数据定义与采集。这部分工作主要在“采集参数维护”模块中完成，在这里，我们可以在线修改或定义信息体的名称、地址、挂表位置、电压等级、存储周期（不同的数据可以设置不同的时间间隔）以及数据处理方式等，并能设定操作、维护权限。
系统可采用定时和随机召唤两种方式批量采集终端的数据。目前，我局一般采用定时召唤的方式，时间间隔为一个小时采集存储一次，手动随机召唤只用在补测数据中。为了保证数据的完整性和连续性，我们还开放了数据修补功能，并对所修补的数据加以标记，以保证原始数据的准确性和不可修改性。
（2）计量业务。“计量业务”模块中我们可以完成PT、CT和表计基础参数的定义，当有“装表”、“换表”和“换CT”等计量装置变更业务时该模块中有相应的修改流程。
此外，该模块还具备旁路替代自动识别和旁路电能量自动加入被取代线路电能量的功能，旁路电能量时标与被取代线路电能量时标可做到无时标接缝，通过与SCADA做接口，可实现旁路自动替代计量功能。
（3）电力数据统计分析与归档。在“考核参数维护”模块中可以方便地对每月电量、线损、母线平衡率进行统计分析计算。而且可以做到分层、分区、分电压等级统计分析各类数据。我局目前设置的考核量有：变电站电量平衡、母线电量平衡、变压器损耗等，这些考核量公式的定义与修改均可在该模块中完成。
在归档方面，我局采用了DBTOOLS数据库备份软件，可根据配置实现备份。为了及时保存重要参数，我们将备份周期设置为一月一次。
（4）报表功能。在“简单报表”模块中采用了仿EXCEL界面，支持计算公式的使用，在这里我们定义了如变电站电量日报、变电站电量平衡日报、变电站电量月报等固定格式的报表，这些报表会在新变电站定义完整后自动生成，然后我们按电压等级将其归类后自动发布到WEB界面。
此外，系统中还有“高级报表”模块，可以在这个模块中制作一些格式复杂的报表，同样经过归类这些报表也可自动发布到WEB界面。
（5）基于WEB浏览器的数据查询和业务修改流程。通过浏览器方式，相关部门可方便查询并下载电能量及其相关数据。另外，有权限的用户还可以通过浏览器方式，完成换表、换CT、表码修改、电量修改等业务。当然，有权限的人员也可通过WEB在线建立和修改报表的格式和内容。
（6）运行中的问题和解决方案。在功能模块的应用上我们遇到的问题较硬件方面难查找，主要有以下两点。
1）在工作站上修改线路名称后存盘不成功。在检查了系统后发现计算服务器上的正向隔离程序在上一次重启后其中一项关于参数操作的服务没有启动，启动该程序后存盘正常。
为了实现正向隔离，我们分别在内网计算服务器和外网WEB服务器上开启了八项正向物理隔离程序，对应了八项服务。计算服务器上的这些程序启动后分别到数据库的组发参数表中读取数据，读取一条删除一条，然后将读取的数据通过正向物理隔离发布到WEB服务器上。当我们退出了计算服务器上的参数操作服务程序后，该项服务对应的组发参数表将不再发送数据也不再删除数据，当参数表容量满了后，我们在工作站上修改的参数就存不进这个库了，当然，系统就会提示存盘不成功。由于正反向物理隔离程序的启动与否关系到各个功能模块的应用是否正常，因此后来我们将这些程序的启动加到了开机自动启动项中。
2）报表发布数据缺失。我们在分析了报表数据后发现确缺失的均为“数据止码”，由于我们设置头一天止码的采集时间为第二天的0∶40，报表发布时间为第二天临晨6∶00，因此我们怀疑数据采集任务在0∶40至6∶00均是失败的，查看了数据采集日志，以红山电厂采集日志为例：图3中“产生时间”是指执行这个通信任务的时间。“采集数据对应时间”中第一个时间和第二个时间一起表示所取数据的时间段，第三个时间是指数据的完成时间，如果成功取到数据，这个时间应该与第二个时间相同。由图3可知红山电厂4月1日的止码数据从0∶40开始采集，到6∶40才采集成功，而4月1日日报表发布时间是4月2日6∶00。因此红山电厂4月1日的报表就出现了“数据止码”缺失。
我们继续查找采集任务多次不成功原因，发现红山电厂与110kV昭东变出现通信交替中断。因此，我们怀疑数据通信中出现了冲突，通过采集机查看这两个变电站IP地址和物理地址，发现两者的物理地址相同。此后，我们又查找了所有厂站的ERTU物理地址，发现不稳定的厂站均有ERTU物理地址冲突的问题，修改冲突的物理地址后，该问题得到了解决。
这里特别要注意的是：创维公司生产的电能量采集终端ERTU-2000C出厂时均设置了同样的物理地址，厂家安装时一定要对物理地址进行有规划的修改，否则会严重影响数据通信。
二、电能量采集系统的特点
（1）系统采用了目前流行的B/C/S的三层结构模式（即瘦客户模式），客户端全部通过WEB实现数据的审核、确认和查看，免除了系统安装，环境配置的烦恼。
（2）系统报表丰富。系统在建设初期就对相关应用人员进行了深入的調查，所有表均基于EXCEL格式的报表，且按照目前业务中的格式进行制作。
（3）开发了业务流程操作。为加强本系统的实用化，参考我局的换表计、CT、电量追补、电表投运等流程，本系统进行了业务流程设计。
（4）跨软、硬件平台的网络分布式结构，系统具有良好的扩充性。
（5）独特的系统数据应用分级管理设计，系统权限管理采用角色与权限绑定，通过为不同部门的操作员授予角色，实现对系统参数维护、数据浏览、报表查看等权限的分级控制，从而实现了企业内部分级管理。
三、结语
电能量采集系统的投运，改变了传统的电量计量管理模式，提高了工作效率，系统的实时性和准确性较好，实现了数据实时刷新，通过数据的分析和共享，带来了变电运行、线损管理、电网经济运行等诸多领域的变革，是建设更加智能的电网不可或缺的一步。
（责任编辑：刘辉）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：电能量；采集系统；电量平衡
作者简介：周锋（1981-），男，湖北襄阳人，杭州萧山供电局生技部，助理工程师；罗曼（1982-），女，四川成都人，杭州萧山供电局调度所，助理工程师。（浙江 杭州 311201）
中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）18-0098-02
电能量采集系统投产前，萧山供电局（以下简称“我局”）无人值守变电站一个月只抄一次电量，不能及时发现计量回路或表计故障，同时也无法实现对电量的日清月结。电能量采集系统投入使用后确保了我局电量数据传输的快速和准确，极大地支持了我局的生产经营工作。
一、电能量自动采集系统的配置
电能量系统建设是一个复杂的系统性工作，横跨生产、经营两条路线，涉及多个部门、多个专业。为此，我局专门成立了地区电能量采集系统实用化工作领导小组和工作小组。电能量系统的整个实施过程分为项目需求分析、项目启动、厂站电能量采集装置改造和电度表接入、主站系统试运行考核、实用化考核五个阶段，历时一年半，到2009年12月，萧山电网电能量采集系统已具备了较大规模。
1.硬件配置
萧山电网电能量采集系统主要由三部分组成：电能量采集主站系统、电能量采集厂站系统和通信网络。系统配置图如图1所示。
（1）主站系统配置。主站硬件主要包括两台数据库服务器、一台WEB服务器、两台采集服务器、两台维护工作站、一台计算服务器，具体配置如表1所示。主站系统采用双服务器、双前置机双网冗余方式。两台采集机互为备用，并能在数据库服务器或网络故障时，将数据保存在本机磁盘，待数据库或网络故障恢复后，自动将数据导入到数据库。由于我局厂站较多负荷较重，因此没有采用普遍使用的将计算功能放在采集服务器中的模式，而是单独设置一台计算服务器负责计算处理采集服务器传来的数据，采集机A主要采集110kV厂站数据，采集机B主要采集220kV厂站、35kV厂站和电厂数据。由于电量采集系统位于二次安防的II区，因此我们的WEB服务器通过专用安全隔离设备与内网隔离。外网业务需通过反向隔离传入内网，内网计算完成后通过正向隔离进行内外网数据同步。
（2）厂站系统配置。电能量采集厂站系统目前主要采用浙江创维公司生产的电能量采集终端ERTU-2000C。ERTU通过多条RS-485总线与多功能电能表连接，每15分钟采集一次（可调）每只电能表的正、反向有无功的尖、峰、平、谷、总电能量窗口值，装置具有接收主站发送的对时命令，使所有ERTU及电能表与主站时钟一致。可根据用户的权限进行远方维护或改变终端的配置。
（3）通信网络。我局由于部分变电站投产较早，通讯设备陈旧，SDH通信设备提供的以太网口不够使用，所以目前我们采用SDH通信设备提供的2M口，通过协议转换器和ERTU提供的10M以太网口连接，通信协议使用国际规约IEC60870-5-102。
（4）运行中的问题和解决方案。我局的主站硬件设备配置比较合理，两年来运行可靠，基本无故障。但经过两年的运行我们发现，虽然通信设备提供的2M口非常稳定，但连接2M口与以太网口的协议转换器故障率相对较高，所以我们建议有条件的单位直接用以太网口接入通信设备，省去协议转换这个中间环节。
2.电能量采集系统主要功能模块
为了与市局接口，电网电能量采集主站系统软件方面我们采用了烟台东方电子威斯顿公司的DF6100系统。
电能量系统实现的数据流图如图2所示。其主要功能模块如下所述。
（1）数据定义与采集。这部分工作主要在“采集参数维护”模块中完成，在这里，我们可以在线修改或定义信息体的名称、地址、挂表位置、电压等级、存储周期（不同的数据可以设置不同的时间间隔）以及数据处理方式等，并能设定操作、维护权限。
系统可采用定时和随机召唤两种方式批量采集终端的数据。目前，我局一般采用定时召唤的方式，时间间隔为一个小时采集存储一次，手动随机召唤只用在补测数据中。为了保证数据的完整性和连续性，我们还开放了数据修补功能，并对所修补的数据加以标记，以保证原始数据的准确性和不可修改性。
（2）计量业务。“计量业务”模块中我们可以完成PT、CT和表计基础参数的定义，当有“装表”、“换表”和“换CT”等计量装置变更业务时该模块中有相应的修改流程。
此外，该模块还具备旁路替代自动识别和旁路电能量自动加入被取代线路电能量的功能，旁路电能量时标与被取代线路电能量时标可做到无时标接缝，通过与SCADA做接口，可实现旁路自动替代计量功能。
（3）电力数据统计分析与归档。在“考核参数维护”模块中可以方便地对每月电量、线损、母线平衡率进行统计分析计算。而且可以做到分层、分区、分电压等级统计分析各类数据。我局目前设置的考核量有：变电站电量平衡、母线电量平衡、变压器损耗等，这些考核量公式的定义与修改均可在该模块中完成。
在归档方面，我局采用了DBTOOLS数据库备份软件，可根据配置实现备份。为了及时保存重要参数，我们将备份周期设置为一月一次。
（4）报表功能。在“简单报表”模块中采用了仿EXCEL界面，支持计算公式的使用，在这里我们定义了如变电站电量日报、变电站电量平衡日报、变电站电量月报等固定格式的报表，这些报表会在新变电站定义完整后自动生成，然后我们按电压等级将其归类后自动发布到WEB界面。
此外，系统中还有“高级报表”模块，可以在这个模块中制作一些格式复杂的报表，同样经过归类这些报表也可自动发布到WEB界面。
（5）基于WEB浏览器的数据查询和业务修改流程。通过浏览器方式，相关部门可方便查询并下载电能量及其相关数据。另外，有权限的用户还可以通过浏览器方式，完成换表、换CT、表码修改、电量修改等业务。当然，有权限的人员也可通过WEB在线建立和修改报表的格式和内容。
（6）运行中的问题和解决方案。在功能模块的应用上我们遇到的问题较硬件方面难查找，主要有以下两点。
1）在工作站上修改线路名称后存盘不成功。在检查了系统后发现计算服务器上的正向隔离程序在上一次重启后其中一项关于参数操作的服务没有启动，启动该程序后存盘正常。
为了实现正向隔离，我们分别在内网计算服务器和外网WEB服务器上开启了八项正向物理隔离程序，对应了八项服务。计算服务器上的这些程序启动后分别到数据库的组发参数表中读取数据，读取一条删除一条，然后将读取的数据通过正向物理隔离发布到WEB服务器上。当我们退出了计算服务器上的参数操作服务程序后，该项服务对应的组发参数表将不再发送数据也不再删除数据，当参数表容量满了后，我们在工作站上修改的参数就存不进这个库了，当然，系统就会提示存盘不成功。由于正反向物理隔离程序的启动与否关系到各个功能模块的应用是否正常，因此后来我们将这些程序的启动加到了开机自动启动项中。
2）报表发布数据缺失。我们在分析了报表数据后发现确缺失的均为“数据止码”，由于我们设置头一天止码的采集时间为第二天的0∶40，报表发布时间为第二天临晨6∶00，因此我们怀疑数据采集任务在0∶40至6∶00均是失败的，查看了数据采集日志，以红山电厂采集日志为例：图3中“产生时间”是指执行这个通信任务的时间。“采集数据对应时间”中第一个时间和第二个时间一起表示所取数据的时间段，第三个时间是指数据的完成时间，如果成功取到数据，这个时间应该与第二个时间相同。由图3可知红山电厂4月1日的止码数据从0∶40开始采集，到6∶40才采集成功，而4月1日日报表发布时间是4月2日6∶00。因此红山电厂4月1日的报表就出现了“数据止码”缺失。
我们继续查找采集任务多次不成功原因，发现红山电厂与110kV昭东变出现通信交替中断。因此，我们怀疑数据通信中出现了冲突，通过采集机查看这两个变电站IP地址和物理地址，发现两者的物理地址相同。此后，我们又查找了所有厂站的ERTU物理地址，发现不稳定的厂站均有ERTU物理地址冲突的问题，修改冲突的物理地址后，该问题得到了解决。
这里特别要注意的是：创维公司生产的电能量采集终端ERTU-2000C出厂时均设置了同样的物理地址，厂家安装时一定要对物理地址进行有规划的修改，否则会严重影响数据通信。
二、电能量采集系统的特点
（1）系统采用了目前流行的B/C/S的三层结构模式（即瘦客户模式），客户端全部通过WEB实现数据的审核、确认和查看，免除了系统安装，环境配置的烦恼。
（2）系统报表丰富。系统在建设初期就对相关应用人员进行了深入的調查，所有表均基于EXCEL格式的报表，且按照目前业务中的格式进行制作。
（3）开发了业务流程操作。为加强本系统的实用化，参考我局的换表计、CT、电量追补、电表投运等流程，本系统进行了业务流程设计。
（4）跨软、硬件平台的网络分布式结构，系统具有良好的扩充性。
（5）独特的系统数据应用分级管理设计，系统权限管理采用角色与权限绑定，通过为不同部门的操作员授予角色，实现对系统参数维护、数据浏览、报表查看等权限的分级控制，从而实现了企业内部分级管理。
三、结语
电能量采集系统的投运，改变了传统的电量计量管理模式，提高了工作效率，系统的实时性和准确性较好，实现了数据实时刷新，通过数据的分析和共享，带来了变电运行、线损管理、电网经济运行等诸多领域的变革，是建设更加智能的电网不可或缺的一步。
（责任编辑：刘辉）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文