电能量采集与管理系统

中国.西安博能电力技术有限公司本文的目的在于对目前正在发展的电能量采集与管理系统（也可以称为负荷控制与管理系统）及它所涉及的技术、产品给予一个简单地介绍。

1．电力需求侧管理和电能量采集与管理系统电力需求侧管理(Demand Side Management，简称DSM)是指通过提高终端用电效率和优化用电方式，在完成同样用电功能的同时减少电量消耗和电力需求，达到节约能源和保护环境，实现低成本电力服务所进行的用电管理活动。

电力需求侧管理发源于美国。

1973年第一次世界石油危机爆发后，燃料价格飞涨，美国能源界意识到单纯依靠能源供应很难满足不断增长的能源需求，还应该考虑需求侧的节约。

电力需求侧管理正是适应这一变化而兴起的新的能源管理方法。

这期间，美国建立了同时将供应方和需求方两种资源，作为一个整体进行综合资源规划(IRP)的新理念，对供电方案和节电方案进行技术筛选和成本效益分析，形成综合规划方案。

第二次石油危机爆发后，更多国家开始重视电力需求侧管理的研究和应用，目前已逐渐扩散到加拿大、欧盟国家、日本、巴西等30多个国家和地区。

20世纪90年代初，电力需求侧管理被引入我国。

1996年—2000年间，各省(区、市)先后开展了多种电力需求侧管理示范项目，取得了一定的经验。

2002年以来，随着电力供需紧张，电力需求侧管理进一步得到了全社会的普遍关注。

电力需求侧管理在我国进入了一个较快发展的时期，国家有关政府部门及部分省级政府出台了很多关于电力需求侧管理的政策，对实施有序用电、提高能效、缓解电力供需矛盾发挥了积极的作用。

电能采集与管理系统是电力需求侧管理的重要组成部分，为电力需求侧管理提供了强有力的技术支持，主要实现以下功能：·远方抄表·供电质量监测及线损分析·负荷管理及控制功能削峰填谷协助电网削峰填谷·协助电网配变监测和查、、防窃电·配变监测和查·实现购电控·负荷预测其它自动化系统提供基础数据·为电力营销系统和电力营销系统和其它自动化系统提供基础数据如果把电源建设作为第一资源，应用电能量采集与管理系统，强化电力需求侧管理，则应是第二资源开发。

它通过实时采集、分析、处理用电客户侧的用电信息，使电力负荷“看得见，控得住”。

系统的电价管理功能可以帮助供电部门通过实施合理电价制度（容量电价、峰谷电价、分时电价、季节性电价等），改变终端客户的用电方式，削峰填谷，最大限度地实现计划用电。

系统的购电控功能实现了电力预付费，有力地保证了电费的回收，提高了供电企业的经济效益。

系统的查、防窃电功能对降低线损，提高供电企业的经济效益有直接的作用。

系统的负荷控制与管理功能可以使供电单位在电力供应总体不足的情况下，方便地控制用电单位的总用电量或负荷，从而保证了电网的安全和供电的质量。

系统配变监测、负荷预测功能可以有效地提升供电企业的管理水平，为即将到来的电网商业化运行提供必需的基础平台。

2．电能量采集与管理系统的体系结构2.1 系统组成整个系统由主站、通讯网络、电网末端监测网络组成。

主站：根据系统管理的规模可以由一台或组成网络的多台计算机及外设组成，负责管理整个系统、通过通讯网络发出数据采集、存储、分析、管理的各种指令。

通讯网络：系统可以支持多种通讯网络，如GPRS、CDMA，公用电话网等。

电网末端监测网络：完整的电网末端监测网络由终端和计量点的电能表构成。

按照监测对象的不同有三种类型的终端：负控终端、配变监测仪、集中器。

负控终端：用于大客户，即专变的监测和用电控制。

配变监测仪：主要用于公变的监测，可能辅以无功补偿，一般不控制跳闸。

集中器：用于居民用户集中抄表，下行通讯信道通常使用485口或载波。

目前这三种设备有合并趋势。

2.1 系统结构图GPRSGPRS//CDMA磁盘阵列路由器终端配变终端GPRS电表WEBWEB工作站防火墙前置机（主）电表WEBWEB工作站工作站前置机（备）防火墙电表……电表电表数据库服务器数据库服务器应用服务器集中器……电表电表3．主站3.1 系统组成模块采集前置机：运行在主（备）前置机上，实现对采集终端的数据采集功能，完成主站系统与采集终端的数据通讯、数据处理和通道管理等功能。

应用管理：如果是C/S系统，运行在各客户端计算机上，如果是B/S系统，运行在WEB服务器上，各客户端可直接通过IE进行访问。

实现系统管理、档案管理、终端远程维护、负荷控制、告警事项和数据统计分析等功能。

计算服务：运行在应用服务器上，主要完成电量的统计和全局、分局、供电所、线路等层次的负荷计算等功能。

3.2 主要功能3.2.1 数据采集1) 数据采集支持GPRS/CDMA或电话网，同时支持网络、SMS等通信方式。

2) 支持各种数据传输规约如国电规约、浙江规约、广电规约等。

3) 系统应支持多采集服务器负载均衡、多线程并发的通信调度管理机制。

4) 系统支持灵活配置多个通道互为备用，多通道根据任务繁重程度自动均衡负载。

5) 系统可定时和随时抄录远方数据，根据应用需要可灵活制定抄表策略。

6) 对因主站系统故障未能抄录的数据，在系统恢复正常时，能够自动补测。

7) 表计异常、现场终端故障应能及时主动上报。

8) 系统支持远程升级终端软件功能，支持远程升级终端程序。

9) 主站系统支持采集以下数据项目：日负荷曲线：00:15～24:00每15分钟的总有功、无功功率；正反向有功总、尖、峰、平、谷等各费率电量；正反向无功、四象限无功；A、B、C三相电压、电流、功率、功率因数；失压记录、失流记录、断相记录；其他事件记录：过压、不平衡、逆相序、上/断电、超功率、清需量、系统清零、校时等。

管理系统管理3.2.2 系统1) 权限管理为了提供系统的安全性和可靠性，每个能访问系统的用户必须有一定的权限，进入系统前要进行身份验证，非法用户则不允许进入系统；用户在进行某些操作时也会进行权限验证，没有权限则不能进行相关操作本模块完成操作用户的增加、删除、修改和授权2) 操作日志用户访问系统、进行某些操作、系统运行事项都会有日志记录，用户可以对日志记录进行分析来了解系统的运行状况，对过期日志定期手工清理，以提高系统的安全性和稳定性。

日志允许进行查询分析记录日志操作的操作主要有：用户登录退出系统用户档案维护用户修改配置3.2.3 档案管理系统应提供档案管理功能，对设备（如用户计量设备、现场终端）、参数、抄表方案等资料进行规范化管理，对系统各种参数进行配置和修改，如电表相关参数、、现场终端的参数等。

用户档案数据可支持从其他系统如电力营销系统导入，同时支持授权人工手动录入。

1) 通讯端口维护完成通讯端口的增加、删除、修改和配置。

2) 系统参数维护用户建档提供分局—>供电所—>线路—>台区—>用户的分层管理。

终端维护完成采集终端的增加、删除、修改和配置，能打印终端信息，支持终端查询计量点维护完成计量点的增加、删除、修改和配置，计量功能：查看计量变更记录，最新计量信息、装表、换表操作。

3) 基本参数维护完成系统基本参数的增加、删除和修改，基本参数包括：电压类别、费率类别、电能表类别、通讯类别、通讯规约类别等；这些参数是系统运行的基础，系统基本参数以及参数项只能由系统管理员维护。

3.2.4 计量监测及报警1) 防窃电管理，系统应支持以下窃电方式的报警：计量柜、电能表、端子盖非法开启（计量装置封印管理，非授权人开启报警）。

检测电压回路的失压、断相。

电压回路逆相序。

电流反极性。

零序电流超标电表运行参数变动记录及报警。

2) 系统能提供多种报警手段，对各种异常情况进行报警，主要对下列情况进行报警：数据异常、数据越限通信异常失压、失流、断相等3) 报警方式文字报警：报警内容包括报警类型、发生时间及相关信息。

支持短消息或Email等方式远程报警4) 报警信息处理支持报警信息按定义的业务流程进行流转，由相关人员进行相应的处理和反馈。

3.2.5 负荷控制1) 支持主站远程进行各种负荷控制操作。

2) 定值设置：可以在终端设置功率定值（功控）和电量定值（电控），定值和时段（时控）能由主站远程设置。

3) 自动控制：在时间段、定值都符合要求的条件下，系统发出预跳闸命令，同时支持以短信方式告警发送到预定号码手机，在设定时间内，若负荷未降到定值以下，则发出跳闸命令。

4) 遥控功能：具备主站远程跳闸功能。

5) 主站可对终端编组进行群组遥控或单个终端遥控。

3.2 .6 预付费管理1) 主站支持远程对终端或表计进行预付费（购电控）控制操作。

2) 预付费金额额度、上下浮动系数、报警级别等可远程设置。

3) 控制过程：在用户剩余电量低于设定电量时，终端自动报警到主站，同时支持以短信方式告警发送到预定用户手机，在剩余电量为0或欠费一定电量时，终端会自动发出跳闸命令并上报跳闸告警。

4) 用户预付费情况可在线查询。

3.2.7 数据统计分析1) 实时统计：实现各层次对象的当前最新负荷和终端设备的实时监测和统计。

2) 负荷分析：实现各层次对象的日、月负荷数据的统计和对比分析。

3) 电量分析：按规定的不同时段、不同区段、不同类别分别对电量进行对比分析。

4) 极值分析：累计时段内功率、电压、电流、功率因数各自对应的最大、最小值及具体发生时间等。

5) 供电可靠性分析：累计停电时间、停电次数、可靠性（%）。

6) 供电质量分析：用户关联表计的对应电压、功率因数、停电时间、越限时间、合格率（%）等。

3.2.8 报表管理系统应提供专用和通用（如Excel）的电子制表功能。

报表内容主要包含以下部分：原始数据报表用户管理报表用户负荷曲线统计报表电量分析比对报表报警信息报表3.2.9 曲线及图形人机接口处理应操作方便，直观和快速，画面显示与操作具备以下功能：1) 可实现实时及历史数据显示、设备参数显示、查询等。

2) 具有96点（可调）用户电量曲线及计划电量曲线，具有任意计量点电量及计算电量的曲线趋势图，并可按小时、日、月、年显示电量曲线。

3) 系统有多种显示方式，例如数值、棒图、曲线趋势图、表格、饼图等。

4) 实现在线数据查询、拷贝和打印历史文档功能。

5) 所绘制的曲线包含以下几类：电量曲线功率曲线电流、电压曲线系统接口接口3.2.10 系统能够与以下系统实现数据授权接口，并提供所有与之相关的应用接口程序。

1) 和电力营销系统的接口2) 和配网自动化系统接口3) 和GIS系统的接口4．终端终端是电能量采集与管理系统的主要组成部分。

通过RS-485或载波方式，采集各计量点电表数据，并存储于终端中，经终端处理后，通过适当的通道，如：以太网络、电话网络、GPRS/CDMA等方式发送给系统主站（通过前置机），主站也可以远程控制终端执行各种控制命令。