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摘要：介绍目前智能变电站电能量采集系统的组成和功能，分析电能量采集系统的主要技术特点，并以智能电网中电能量采集系统的典型应用为例，介绍其实际应用场景。
关键词：智能变电站；电能量采集；应用
1引言
近年来，由于我国经济的快速发展，全国的用电量在逐年增加，给电力行业带来机遇的同时也带来较大的挑战，基于此背景，电力行业的体制改革在持续进行并不断深入，已经实现了竞价上网、大用户与发电企业直接交易、跨省区电能交易等机制，大大促进了电力行业的市场化进程。在进行电能交易的过程中，电能量计量系统为电网关口结算提供了最基础的数据，并且为电厂上下网和联络先关口点电能量的计量，电能的分时段存储、采集和处理，以及电能的计算和分析提出了基本数据，其运行的可靠性、数据的准确性等直接关系这电力交易的公平和公正，并为电力系统的优化和改进提供数据支撑。
2变电站电能量采集概述
变电站电能量采集系统主要由主站系统、厂站系统和信道等部分组成，其中主站系统包括终端服务器、数据库服务器、报表工作站和相关的网络设备等，其主要具有数据采集、数据库应用、档案管理、数据统计分析、线损和曲线分析、多系统的集成和资源共享等功能；而厂站系统主要包括电能表、采集终端和相关软件等，其与主站采用网络信道连接，并将采集到的电压、电流等信息发送给主站进行存储和处理；信道则是以光纤为介质的传输通道，主要进行采集终端和采集系统之间的数据传输、采集系统与主站之间的数据传输，以及各通信设备和采集终端以及主站服务器之间的数据传输。我国于2014年颁布《变电站电能量采集终端技术规范》，对其系统和关键设备做出了详细的规定和具体要求，具体分析如下。
3电能量采集主要技术特点分析
3.1电源和模块的要求
对于智能变电站中应用的电能量采集系统，其采集终端能够同时支持交流和直流供电的模式，提高其设备现场运行的适应能力；而且具有双电源冗余热备，确保在主电源发生故障时能够在规定时间内却换到备用电源供电模式，保证设备的不间断运行，此外系统中还具有过电流和过电压保护、直流反极性输入保护等措施。
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电能量采集系统的终端设备采用的是模块化的设计，各个模块之间相互独立、互不影响，并支持热插拔的功能，在其中某一模块发生故障时，能够对故障模块进行隔离并发出报警信号，而且在对故障模块进行检修的过程中不影响其他模块的正常运行。其主要的硬件模块有上行主站通信模块、下行抄表通信模块和对时模块等，其共同保障设备运行的可靠性。
3.2外部通信
此系统的外部通信模式为以以太网接口为主的上行主站通信模式，以及以RS485接口为主的下行抄表通信模式。前者的接口或通信口不少与4路，而且具有冗余配置，每个网口支持不少于8个主站的并发采集，而且对不同主站的不同参数配置具有良好的兼容性。而后一种模式中，具有不少于8路RS485接口，每路RS485接口可抄读不少于32块智能电能表，而且能够根据实际情况和接入智能电能表的分布和距离情况等，采用分组方式接入采集终端的多个RS485接口。
3.3时间同步
电能量计量系统对采集终端和智能电能表的时钟的准确度有着较高的要求，其直接影响着数据采集和电能计量与结算的准确度，所以此系统中的终端可以支持多种时间同步方式，如站内同一时钟对时、系统主站对时和本地对时等同步方式，且站内同一时钟源通常来自于卫星时钟，其与终端定时进行对时时，采用的是网络对时NTP或串口对时报文，其对时精度较高，最高可以达到1ms的级别；此外可以采用系统主站规约对时的方式，其对时精度也能达到1s级别。除此之外，时间同步功能还具有以下特点：一是在站内拥有不止一个时钟源时，采集终端能够对唯一的时钟源进行响应，并可以优先采用全站统一的时钟系统进行对时，此外还要求终端时钟电路具有独立的自备电源，在失去同步时钟源之后，能够保证其自走时精度和稳定性满足日守时误差≤±1s。
3.4软件功能
在此系统中，其软件功能主要有数据采集、数据管理和存储、参数设置和查询、事件记录、数据传输、本地功能和终端维护功能等。对于采集终端缺省的采集周期，规范规定为15min，实际运行中通常都可以满足，而且要求系统在满足这一规定的同时，其整体运行性能以及电力调度数据网的传输压力不应有太大的波动。对于采集终端的采集方式，需在智能电能表抄读失败时，终端可以将失败前最后一个周期内的电能示值数据进行上传，并对此数据做出标记，同时启动异常处理流程，来确保终端抄表的可靠性。
4适应智能电网的典型应用
如图4.1所示，采集终端根据电力二次系统安全防护总体方案部署在电力二次系统安全 II 区。其下行抄表方式既可以通过RS485与智能电能表进行通信，也支持以太网接口通过 MMS方式与数字化电能表通信。采集终端提供网络接口通过防火墙与其他安全I区网关服务器进行通信，如站内总控单元等，通信规约根据站内要求支持DL/T 719或DL/T 860等采集终端将根据电能量计量系统网络架构与主站进行通信，所需纵向加密装置等安全措施需根据电力二次系统安全防护要求进行部署。
图4.1 电能量采集终端通信架构
图4.1的通信架构可以满足常规变电站和智能变电站应用，并且同时满足常规变电站分步改造为智能变电站的过渡应用，具有较强的应用场景。
5结语
总而言之，随着经济的快速发展，电力系统的不断更新对变电站提出了更高的要求，合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础，电能量采集管理系统是变电站发展之本，能够为用户提供准确、可靠的数据信息，该系统的组成比较复杂，涉及到硬件、软件以及其他的通信系统，在变电站中的应用还存在很多的问题，这就需要科研工作人员不断探讨并解决电能量采集管理系统建设中存在的不足，完善系统功能，才能保证变电站安全、可靠的运行。
参考文献：
[1] 戴太文. 智能化变电站中电能量计量方案的探讨[J]. 通讯世界, 2014(3):63-64.
[2] 金勇. 电能量远方终端在智能变电站中的应用研究[J]. 电子技术与软件工程, 2015(5):18-18.
论文作者:陈鲁娜
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/6
标签：电能论文; 终端论文; 变电站论文; 系统论文; 主站论文; 智能论文; 通信论文; 《防护工程》2017年第28期论文;