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深圳供电局有限公司 518000
摘要：智能电网的快速推进，电能自动化系统的采用为供电企业对用户用电信息的采集、分析、在线监控提供了高效、准确的数据信息。本文介绍了计量自动化系统数据采集、处理方式，及在变电站中使用特点，取得较好的应用效果。
关键词：计量自动化；数据采集；电能监控；在线监测
电力技术的不断推陈出新，传统的计量方式已不能满足供电企业对用电信息采集的需要，受益于电子技术和通信技术的快速发展，及国家对智能电网的大力推进，新的智能化、自动化计量系统在电网改造中大量采用。电能计量自动化系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术为一体的综合性实时信息采集与分析处理系统，涵盖全网各种计量点及采集终端，集信息采集、监控、分析和计量管理于一体。其主要功能是为供电企业提供统一的主站系统，完成对电厂、变电站、公变、专变、低压集抄等发电侧、供电侧、配电侧、售电侧的综合性统一的数据采集监控，为有序用电、远程抄表、负荷控制、预购电、电费结算、市场管理等业务提供实时数据支撑，实现发、供、配、售各侧电能信息的自动化数据管理与分析应用；对电网自动化设备在运行期间的全生命周期管理，为电网安全运行提供数据支持
1 计量自动化系统总体架构
计量自动化系统实现对关口电量和用户用电信息的全面采集、在线监控和综合应用，为电网企业经营管理和分析决策提供及时、准确的基础数据。系统总体分为设备采集层、通信信道层、前置采集层、物理隔离层、数据处理层、业务应用层。其中主站系统包括除设备采集层和通信信道层以外的所有环节。
2 数据采集
计量自动化系统采集对象主要分为电力用户类（主要包括目前的需求侧系统和低压集中抄表系统中的采集对象）和关口类（主要包括目前的统调电厂、变电站电量采集系统和地方电厂信息管理系统中的采集对象，以及公用配变考核采集点）。
鉴于计量自动化系统终端种类众多、数量庞大且存在多种通信协议，为了方便管理和扩展，需建立数据采集统一平台。数据采集是主站系统的核心部分，是开展数据分析和应用的基础，对数据的准确性、实时性、扩展性等均有很高的要求。系统采集的主要数据类型有以下7 种。①电能数据：包括实时和冻结电能量等。②模拟量：包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波、最大需量等。③状态量：包括开关状态、终端及计量设备工况信息。④电能质量统计数据：包括电压、功率因数、谐波等数据的合格率统计数据。⑤事件记录数据：包括终端和表计的事件记录数据。⑥台区线损统计数据。⑦其他数据：各种终端预设参数、剩余电量电费等信息等。
系统的主要采集方式有以下3 种。
1）定时采集。系统定时自动采集（或终端主动上传）终端记录的各类用电数据，对采集失败的终端数据自动补采，并给出相应运行记录。
2）随机采集。系统可以对指定终端的指定数据进行随机数据采集。
3）事件响应。响应方式按信道不同分为：①在全双工信道方式下，终端检测到客户端事件后主动向主站传送告警等事件记录；②“主站—终端”主从通信方式下，与主站通信时随上行报文向主站发出事件响应请求，主站响应终端请求并召测相应的事件记录。
3 数据处理
主站系统可对采集到的数据及时进行检查，分析其完整性、正确性，如发现异常数据或不完整数据，可按设置发出告警和提示。对于有误并且不可以重新采集的数据，系统支持主副表、线路对端、变压器三侧、母平等多数据源校核与替代，提供多种异常数据修补方案，可自动/手动做数据修补。但必须对修正的数据标注质量位，并形成、记录修正事件，同时要在系统中保存原始数据和修正数据，保证原始数据不被覆盖，提供电能数据的可追溯性。
根据应用功能需求，系统可对采集的原始数据进行分析、计算及统计。系统按区域、行业、线路、自定义群组、单客户等类别，按日、月、年或自定义时间段，分别进行负荷、电能量的分类统计分析。并对监测点的电压、电流、功率、功率因数、谐波等电能质量数据进行越限、合格率等统计分析。系统按变电站计算母线不平衡、变损、线损等，及计算各电厂发电上网电量、网间交换电量、各地区供电量、非统调发电上网电量等。系统将终端、电表及分析得到的数据通过有效组织，以图表、曲线等形式进行展示。系统提供完善的统计数据自动重新计算与逐级更新策略，确保采集数据变化或修改后，统计数据能够及时、准确刷新。电量统计支持分段倍率，以适应现场倍率变化情况。系统还可以根据用户需要，对不同类型的数据（如电量数据、功率、电压、电流等）选择不同的存储策略（包括存储时长、存储结构等）。
4 系统高级应用
4.1 电能监控
通过选择地市、区县公司或变电站，系统可自动统计所有变电站的输入/输出电量及母线电量不平衡率；自动显示选中变电所下所有计量点的输入/输出的表计示数、表计电量及不平衡率。系统支持母线电量平衡排序与母线电量不平衡变电站一览化监控与提示，并可支持用户自行定义计算公式。系统可实现对电厂、变电站关口全方位的在线电能监控，能根据母平、线损、变损突变等分析判断发生故障的计量装置或初步定位。
1）全站电能监控。利用电厂和变电站采集的关口电量数据，全面支持电厂、变电站母线电量平衡、主变损耗的日统计，进行日电量和最新采集前1 h 电量展示和曲线关联。
2）发电上网线路对端电能监控。系统可对电厂发电上网线路、网间联络线两端电量进行图形化和一览化重点监控。同时，系统还可以对地方电厂进行上网线路两端电量进行一览化监控。
系统可以根据采集到的电能量数据信息中的电压、电流、功率（因数）、谐波来评价电网、用户的用电质量状况，便于完善电网供电方案和用户调整用电方式。根据用户的电能数据（电压、电流、谐波、功率等）给出降损、防窃漏电的建议。另外，系统还可以根据用户的用电信息自动分析，可发现用电异常特征，并列出所有异常用电用户，供用电稽查人员参考，打击窃电行为。 4.2 负荷控制
负荷控制是针对不同类型、不同用电性质、不同限荷的用户进行负荷曲线（功率定值）的个性化设置，按不同时期缺电量多少的要求，把终端存储的负荷曲线排列组合成4 类供电方案，由主站进行统一管理（方案存储在终端中，随时接受主站调用），对全系统负荷进行控制，高峰负荷时，实现有序限电、有序用电。在某时段的负荷连续超过定值时（时间可调），终端发送告警信息至主站，并开始越限声光告警。超出时间后，用户负荷还未下降到定值以下，终端第一轮自动跳闸。如跳闸后测量值小于定值，经过某段时间（时间可调）后，给出允许合闸信号；若第一轮动作后负荷仍超定值，则会再次告警，进行第二轮控制，过程同第一轮。在超限告警时间段内，若负荷降至定值以下，且持续时间达到规定值（可调），则取消控制操作。
系统根据编制好的限电控制方案，通过远程控制的技术手段下发限电控制参数到控制终端，限制用电负荷，包括控制投入和控制解除。在限电方案执行之前，应通过语音、文字及短信等方式通知用户；负荷控制状态的改变和控制动作自动生成详细的事件记录并告警，事件记录内容包括动作时间、当时状态及用电情况等；负荷控制有详细的操作记录，操作记录由系统自动生成，不允许修改和删除。在进行负荷控制命令下发各终端时，依据有序用电方案和调度指令负控限电方案执行。
1）遥控：向终端下发遥控跳闸或允许合闸命令，控制客户配电开关。
2）功控：对用户的用电负荷进行有序控制，包括时段控制、厂休控制、营业报停控制、当前功率下浮控制等。
3）电控：根据需要向终端下发月电能量控制投入或解除命令。系统可以记录命令下发前后终端各项数值指标，根据终端返回的信息记录控制成功与否。
4.3 线损分析与监测
系统综合利用统调电厂、各级变电站、地方电厂、专变用户、公变考核点及台区用户的电量信息，全方位地实现全网、分地区、分电压等级、分线、分台区线损在线统计功能。支持日、月、年线损统计与分析，实现线损在线监测。
1）全网与分区线损统计与监测。按供电单位，每日分别统计本供电区域的入网电量和供电量，实现分区网损的在线监控。针对省公司调度范围，每日分别统计电网的统调购电量、网间交换电量和各地市供电量，实现主网损耗的在线监控。支持月、季、年网损的统计。
2）分压线损分析与监测。按电压等级，分级统计全网和各地区每日的500 kV、220 kV和110 kV电压等级的网络损耗。
3）线路线损分析与监测。线路线损包括电厂上网线路、网间联络线路和10 kV供电线路线损。前者通过厂站两端线路电量计算，10 kV供电线路线损根据变电站10 kV线路出口电量和该线路供电的专变用户电量、公变总表电量进行统计，按日统计线路线损电量、线损率，并支持月、年线损电量、线损率的统计；获取线路线损计划指标，计算出实际线损率与计划指标值的差异值。
4）台区线损分析与监测。根据台区公变总表计量的电量和台区下所有用户的抄表电量，按日统计台区线损电量、线损率，并支持月、年台区线损电量、线损率的统计；获取台区线损指标，计算出实际线损率与计划指标值的差异值。
5 结语
通过计量自动化系统的建设，可实现电能量数据与负荷数据的集中监管和经营指标的统计分析，为整个电网的经济、安全、可靠运行提供了数据依据，也为营销分析与辅助决策提供技术支持。
上接第325页
3、PWM程序代码
结束语
总而言之，笔者站在时代浪潮之下，以当下的科学技术发展为契机，对于通用电力系统方面的升级提出了应用单片机进行控制系统的设计方案，并且对硬件系统的设计到其系统软件的方案设计都进行了一系列的初步探讨，虽然略显粗浅，但其脉络与应用方法也较为清晰，笔者希望通过自身的努力可以唤起更多的人力来重视这方面的系统方案设计，从而真正的提高我国通用电力使用的水平，让人民群众可以享受到更好的电力供应服务。
参考文献：
[1]尹亮基于图形化主接线图的电气连通性分析和研究[J].电力系统保护与控制 2013（15）.
[2]赵有铖，赵曼勇，贺春.继电保护故障信息系统建设经验谈[J].继电器 2012（06）.
[3]杨道驰，冯根生，方龙.基于交互式图形系统的电力参数图元的建模[J].电力系保护与控制，2013（14）.
[4]李晓凯，周长健，许和炎.配电网管理中的自动制图的研究[J].继电器，2012（06）.
摘要：智能电网的快速推进，电能自动化系统的采用为供电企业对用户用电信息的采集、分析、在线监控提供了高效、准确的数据信息。本文介绍了计量自动化系统数据采集、处理方式，及在变电站中使用特点，取得较好的应用效果。
关键词：计量自动化；数据采集；电能监控；在线监测
电力技术的不断推陈出新，传统的计量方式已不能满足供电企业对用电信息采集的需要，受益于电子技术和通信技术的快速发展，及国家对智能电网的大力推进，新的智能化、自动化计量系统在电网改造中大量采用。电能计量自动化系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术为一体的综合性实时信息采集与分析处理系统，涵盖全网各种计量点及采集终端，集信息采集、监控、分析和计量管理于一体。其主要功能是为供电企业提供统一的主站系统，完成对电厂、变电站、公变、专变、低压集抄等发电侧、供电侧、配电侧、售电侧的综合性统一的数据采集监控，为有序用电、远程抄表、负荷控制、预购电、电费结算、市场管理等业务提供实时数据支撑，实现发、供、配、售各侧电能信息的自动化数据管理与分析应用；对电网自动化设备在运行期间的全生命周期管理，为电网安全运行提供数据支持
1 计量自动化系统总体架构
计量自动化系统实现对关口电量和用户用电信息的全面采集、在线监控和综合应用，为电网企业经营管理和分析决策提供及时、准确的基础数据。系统总体分为设备采集层、通信信道层、前置采集层、物理隔离层、数据处理层、业务应用层。其中主站系统包括除设备采集层和通信信道层以外的所有环节。
2 数据采集
计量自动化系统采集对象主要分为电力用户类（主要包括目前的需求侧系统和低压集中抄表系统中的采集对象）和关口类（主要包括目前的统调电厂、变电站电量采集系统和地方电厂信息管理系统中的采集对象，以及公用配变考核采集点）。
鉴于计量自动化系统终端种类众多、数量庞大且存在多种通信协议，为了方便管理和扩展，需建立数据采集统一平台。数据采集是主站系统的核心部分，是开展数据分析和应用的基础，对数据的准确性、实时性、扩展性等均有很高的要求。系统采集的主要数据类型有以下7 种。①电能数据：包括实时和冻结电能量等。②模拟量：包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波、最大需量等。③状态量：包括开关状态、终端及计量设备工况信息。④电能质量统计数据：包括电压、功率因数、谐波等数据的合格率统计数据。⑤事件记录数据：包括终端和表计的事件记录数据。⑥台区线损统计数据。⑦其他数据：各种终端预设参数、剩余电量电费等信息等。
系统的主要采集方式有以下3 种。
1）定时采集。系统定时自动采集（或终端主动上传）终端记录的各类用电数据，对采集失败的终端数据自动补采，并给出相应运行记录。
2）随机采集。系统可以对指定终端的指定数据进行随机数据采集。
3）事件响应。响应方式按信道不同分为：①在全双工信道方式下，终端检测到客户端事件后主动向主站传送告警等事件记录；②“主站—终端”主从通信方式下，与主站通信时随上行报文向主站发出事件响应请求，主站响应终端请求并召测相应的事件记录。
3 数据处理
主站系统可对采集到的数据及时进行检查，分析其完整性、正确性，如发现异常数据或不完整数据，可按设置发出告警和提示。对于有误并且不可以重新采集的数据，系统支持主副表、线路对端、变压器三侧、母平等多数据源校核与替代，提供多种异常数据修补方案，可自动/手动做数据修补。但必须对修正的数据标注质量位，并形成、记录修正事件，同时要在系统中保存原始数据和修正数据，保证原始数据不被覆盖，提供电能数据的可追溯性。
根据应用功能需求，系统可对采集的原始数据进行分析、计算及统计。系统按区域、行业、线路、自定义群组、单客户等类别，按日、月、年或自定义时间段，分别进行负荷、电能量的分类统计分析。并对监测点的电压、电流、功率、功率因数、谐波等电能质量数据进行越限、合格率等统计分析。系统按变电站计算母线不平衡、变损、线损等，及计算各电厂发电上网电量、网间交换电量、各地区供电量、非统调发电上网电量等。系统将终端、电表及分析得到的数据通过有效组织，以图表、曲线等形式进行展示。系统提供完善的统计数据自动重新计算与逐级更新策略，确保采集数据变化或修改后，统计数据能够及时、准确刷新。电量统计支持分段倍率，以适应现场倍率变化情况。系统还可以根据用户需要，对不同类型的数据（如电量数据、功率、电压、电流等）选择不同的存储策略（包括存储时长、存储结构等）。
4 系统高级应用
4.1 电能监控
通过选择地市、区县公司或变电站，系统可自动统计所有变电站的输入/输出电量及母线电量不平衡率；自动显示选中变电所下所有计量点的输入/输出的表计示数、表计电量及不平衡率。系统支持母线电量平衡排序与母线电量不平衡变电站一览化监控与提示，并可支持用户自行定义计算公式。系统可实现对电厂、变电站关口全方位的在线电能监控，能根据母平、线损、变损突变等分析判断发生故障的计量装置或初步定位。
1）全站电能监控。利用电厂和变电站采集的关口电量数据，全面支持电厂、变电站母线电量平衡、主变损耗的日统计，进行日电量和最新采集前1 h 电量展示和曲线关联。
2）发电上网线路对端电能监控。系统可对电厂发电上网线路、网间联络线两端电量进行图形化和一览化重点监控。同时，系统还可以对地方电厂进行上网线路两端电量进行一览化监控。
系统可以根据采集到的电能量数据信息中的电压、电流、功率（因数）、谐波来评价电网、用户的用电质量状况，便于完善电网供电方案和用户调整用电方式。根据用户的电能数据（电压、电流、谐波、功率等）给出降损、防窃漏电的建议。另外，系统还可以根据用户的用电信息自动分析，可发现用电异常特征，并列出所有异常用电用户，供用电稽查人员参考，打击窃电行为。 4.2 负荷控制
负荷控制是针对不同类型、不同用电性质、不同限荷的用户进行负荷曲线（功率定值）的个性化设置，按不同时期缺电量多少的要求，把终端存储的负荷曲线排列组合成4 类供电方案，由主站进行统一管理（方案存储在终端中，随时接受主站调用），对全系统负荷进行控制，高峰负荷时，实现有序限电、有序用电。在某时段的负荷连续超过定值时（时间可调），终端发送告警信息至主站，并开始越限声光告警。超出时间后，用户负荷还未下降到定值以下，终端第一轮自动跳闸。如跳闸后测量值小于定值，经过某段时间（时间可调）后，给出允许合闸信号；若第一轮动作后负荷仍超定值，则会再次告警，进行第二轮控制，过程同第一轮。在超限告警时间段内，若负荷降至定值以下，且持续时间达到规定值（可调），则取消控制操作。
系统根据编制好的限电控制方案，通过远程控制的技术手段下发限电控制参数到控制终端，限制用电负荷，包括控制投入和控制解除。在限电方案执行之前，应通过语音、文字及短信等方式通知用户；负荷控制状态的改变和控制动作自动生成详细的事件记录并告警，事件记录内容包括动作时间、当时状态及用电情况等；负荷控制有详细的操作记录，操作记录由系统自动生成，不允许修改和删除。在进行负荷控制命令下发各终端时，依据有序用电方案和调度指令负控限电方案执行。
1）遥控：向终端下发遥控跳闸或允许合闸命令，控制客户配电开关。
2）功控：对用户的用电负荷进行有序控制，包括时段控制、厂休控制、营业报停控制、当前功率下浮控制等。
3）电控：根据需要向终端下发月电能量控制投入或解除命令。系统可以记录命令下发前后终端各项数值指标，根据终端返回的信息记录控制成功与否。
4.3 线损分析与监测
系统综合利用统调电厂、各级变电站、地方电厂、专变用户、公变考核点及台区用户的电量信息，全方位地实现全网、分地区、分电压等级、分线、分台区线损在线统计功能。支持日、月、年线损统计与分析，实现线损在线监测。
1）全网与分区线损统计与监测。按供电单位，每日分别统计本供电区域的入网电量和供电量，实现分区网损的在线监控。针对省公司调度范围，每日分别统计电网的统调购电量、网间交换电量和各地市供电量，实现主网损耗的在线监控。支持月、季、年网损的统计。
2）分压线损分析与监测。按电压等级，分级统计全网和各地区每日的500 kV、220 kV和110 kV电压等级的网络损耗。
3）线路线损分析与监测。线路线损包括电厂上网线路、网间联络线路和10 kV供电线路线损。前者通过厂站两端线路电量计算，10 kV供电线路线损根据变电站10 kV线路出口电量和该线路供电的专变用户电量、公变总表电量进行统计，按日统计线路线损电量、线损率，并支持月、年线损电量、线损率的统计；获取线路线损计划指标，计算出实际线损率与计划指标值的差异值。
4）台区线损分析与监测。根据台区公变总表计量的电量和台区下所有用户的抄表电量，按日统计台区线损电量、线损率，并支持月、年台区线损电量、线损率的统计；获取台区线损指标，计算出实际线损率与计划指标值的差异值。
5 结语
通过计量自动化系统的建设，可实现电能量数据与负荷数据的集中监管和经营指标的统计分析，为整个电网的经济、安全、可靠运行提供了数据依据，也为营销分析与辅助决策提供技术支持。
上接第325页
3、PWM程序代码
结束语
总而言之，笔者站在时代浪潮之下，以当下的科学技术发展为契机，对于通用电力系统方面的升级提出了应用单片机进行控制系统的设计方案，并且对硬件系统的设计到其系统软件的方案设计都进行了一系列的初步探讨，虽然略显粗浅，但其脉络与应用方法也较为清晰，笔者希望通过自身的努力可以唤起更多的人力来重视这方面的系统方案设计，从而真正的提高我国通用电力使用的水平，让人民群众可以享受到更好的电力供应服务。
参考文献：
[1]尹亮基于图形化主接线图的电气连通性分析和研究[J].电力系统保护与控制 2013（15）.
[2]赵有铖，赵曼勇，贺春.继电保护故障信息系统建设经验谈[J].继电器 2012（06）.
[3]杨道驰，冯根生，方龙.基于交互式图形系统的电力参数图元的建模[J].电力系保护与控制，2013（14）.
[4]李晓凯，周长健，许和炎.配电网管理中的自动制图的研究[J].继电器，2012（06）.