(东北电力大学 吉林省吉林市 132000)
摘要：通过母线电量平衡分析系统的应用．可实现全面准确及时地掌握全厂发电和用电环节的电能量生产和消耗情况；实时监视母线电量平衡,为生产人员优化厂用电运行方式提供了实时的数据支持，达到降低厂用电率,实现机组经济运行的生产目标。
关健词：厂用电率；母线电量平衡；应用
随着国家对节能减排工作的大力倡导和越来越严重的资源和环境的制约，发电企业走节约、清洁、安全、高效的发展之路，是现实的必然选择。对于发电厂，如何合理安排厂用电的运行方式，尽量降低厂用电率是顺应节能减排的大政方针和增加发电厂效益的必由之路。
一、现状及项目提出
某电厂2× 300MW供热机组在2006年投运后已建设了关口电能计费系统，能够用来对全厂上网电量进行实时采集监视和统计，并与电网公司准确核对上网电量数据，但此系统只是一个简单的关口电量计量系统，在实际中存在无法全面准确地掌握电厂各发电和用电环节的电能量消耗情况；运行各值值班人员调整随意性较大，没有量化的考核标准，在同种负荷工况下值际间的辅机单耗和发电厂用差别较大，更不具备为运行人员提供最佳经济运行方式的指导功能，因此有必要结合关口电量计费系统，建设针对全厂的电量监视考核系统。
二、 母线电量平衡分析系统平台
母线电量平衡监视系统．可以对不同电压等级母线的电量平衡作统计分析，通过报表、曲线、图形等显不方式来观察数据的变化情况，对于不平衡率越限等进行告警，为运行在各种不同工况下合理安排运行方式提供重要的实时数据，从而最大限度的节约厂用电。
1.系统结构
母线电量平衡分析系统由多功能电能表、电能量计费远方终端、系统服务器、客户浏览器等组成。为了将厂用电电表效据采集回来．需要增加两台电量采集器．新增一台终瑞服务器（即网络转串口设备），通过R485实现数据远传。运用新安装系统对接收的数据进行比对分析，从而对电厂内部各机组和各用电环节的电能量消耗情况及时准确地掌握，以达到有效降低厂用电率，实现节能增效目的。
2.系统的技术要求
2.1分层分布式开放系统
系统全面采用国际和工业标准作为系统的基础支撑平台，如：操作系统支持WINDOWS NT；采用Oracle商用数据库系统；遵循网络通信TCP/IP协议等。同时采用针对电力系统的面向对象的数据和程序设计，采用模块化的程序结构以及三层体系结构、组件技术，方便系统功能的扩充以及用户的二次开发，将系统的开放性延伸到应用系统。
2.2采用实时数据库技术
系统的数据库由实时数据库和商用数据库两部分构成，以实现数据的快速响应和降低商用数据库的负担。提供专门的数据库管理模块进行数据的自动维护，以保证两部分数据库的数据的协调性和一致性。提供给用户的是统一的数据库访问接口。
2.3数据的完整性保证手段
系统数据采集可扩展为互为热备用的主、备前置机完成，能够对未及时采集到的电量原始数据进行自动补测。在通道故障的情况下可采用便携式抄表器到现场抄表，并提供数据上装界面将抄回的电量原始数据批量录入主站，上装界面提供对上装数据的合法性校验。同时提供自动、手工电量原始数据修补的手段，所有修改的电量原始数据均打上相应的标记。
2.4数据的准确性保证手段
系统在数据采集、传输、存储、计算及使用等环节上均采用可靠的技术手段确保数据的准确性。系统不仅在采集的原始电量数据带时标，一些相关参数（如CT、PT变比，电表的转比等）也带时标，记录表计、CT、PT的更换时间，系统能够根据当时的采集数据和参数计算出任一段时间内的一次侧电量数据。系统具有较强的数据校验手段，如主校表校核、时段数据和总数据校核、越限检查、母线平衡校核、是否已经旁路替代等，以保证数据的准确可靠性。
2.5系统的可靠性保证手段
系统可扩展为冗余的双以太网结构，并采用网络均衡负荷技术，能保证24小时不间断运行。软件未来能够扩展采用集群技术以保证系统的可靠运行。
2.6系统的可维护性
系统支持通过远程拨号对主站系统进行远程维护，支持主站对厂站终端进行系统维护，包括参数查询和下装、对终端软件升级等。同时提供对系统工况的监视，对各种异常可以进行定制的告警。
2.7人机界面
系统可以通过组态工具在线生成潮流图、接线图、地理图、曲线、棒图、饼图、工况图等，编辑状态和实时显示状态可方便地在线切换。人机界面的操作及菜单系统风格应保持统一，用户操作步骤一致。画面支持分层、漫游、无级缩放，可利用移动和放置软功能键，实现窗口之间的切换。
2.8报表系统
采用与Excel兼容的报表系统，界面风格和操作与EXCEL类似，方便用户使用，并且支持报表存储为EXCEL文件格式。
报表系统允许图形和表格混合制作，图文并茂，并具有打印预览功能。支持报表模板，同时用户也可灵活定义报表的格式，并使用多种数学函数、统计函数、时间和日期函数，制作各种复杂的报表。
报表系统提供数据定义工具方便用户定义报表与数据库数据的连结，并支持原始数据库、应用数据库的任意数据全开放上报表。
3系统功能要求
系统具备多功能电子电能表的电能量值、故障状态的采集、传输、合理性检查、存储、统计分析、考核结算、对时以及报表打印、WEB浏览、系统自诊断、告警、安全监察等功能。支持旁路代供、换表、PTCT更换等业务，合理安排厂用电运行方式，及时提出降低厂用电率的厂用电运行方式方案。和其他系统接口，能够使有关部门和领导及时了解全厂发电用电情况等。
3.1数据采集与处理.数据采集系统能够与厂内各电量采集终端通信，对电厂内各计量关口电量、厂用电量及其他量信息进行自动采集，并可靠地将采集的带时标时段的数据进行统计分析、存储、打印等处理。
3.2数据库管理
系统数据库管理包括对历史数据库和实时数据库的管理，历史数据库和实时数据库均支持冗余双服务器热备用机制，冗余服务器之间自动的保持数据的一致性。
3.2.1实时数据库
1)具备真正的数据库管理系统，能提供规范的数据库管理服务，为用户自定义数据库表提供开放基础。
2)采用CLIENT/SERVER体系结构，数据库网络共享。
3)具备标准SQL访问机制。
4)具有严密的双服务器一致性。系统支持不同类型的实时数据库或同一实时数据库的备份或镜像，分布在不同的网络节点上。数据库的信息由用户自己通过人机交互界面进行设置。
3.2.2历史数据库
采用通用的商用关系型数据库以便为数据库开放访问提供良好的基础，商用数据库支持ORACLE、Sybase等。
3.2.3数据存储归档
系统采用商用数据库存储历史数据。存储的数据类型包括：电能量数据、瞬时量数据、负荷曲线、考核数据等。
系统能够支持自动或人工备份，能够定时或随机将数据转存到光盘等大容量存储介质上作为长期存档资料，对历史数据可进行查询、修改和打印。支持分类数据备份。历史数据的备份可定义时间段。备份的数据可以重新导入数据库中参与统计分析。
数据库分为原始数据库和运行数据库，原始数据库中的数据不作任何修改，确保历史数据可查，为鉴别数据处理中的问题提供依据。运行数据库是原始数据库的派生库，在运行数据库中进行有效数据处理，包括数据修改，并保存所有修改记录。
用户可人工向数据库输入各类数据（如电量计划值、限值等），这些数据可以与电能量数据一样参与各类计算及处理，电量数据修改以后必须在数据库中置人工标志。采用授权人和操作人分离的数据修改机制，只能修改原始采集数据的副本数据，并将修改过程存入数据库中。
各种数据的来源都有相应信息状态标志。和其它系统交换数据都应进行数据合法性检查，确保数据进入系统时经过过滤。
采用多级存储机制，防止数据的丢失。（系统除在数据库中保存有采集数据外，前置机中亦保存当天的采集数据）
此外，系统提供对表计、终端、通道以及一次设备的文档数据的管理，可方便地输入、保存和查询这些设备的文档信息，方便用户的使用和管理。
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3.2.4数据安全
电能量计量计费系统会与其它系统如EMS、MIS等进行联网，所以安全性特别重要。系统采用多级安全管理策略。
在用户一级，应采用口令和权限管理机制。给每个用户分配一个用户名和口令，并且每个用户都赋予一定的权限。防火墙技术，以防止黑客进入系统。
主站可设置不同等级的操作权限，保证系统的安全性，以防止非法设置参数及修改原始数据和统计模型。系统应用程序自动生成登录事件记录，所有运行人员在系统中的操作行为都记录在事件登录中。采用授权人和操作人分离的数据修改机制，只能修改原始采集数据的副本数据，并对将修改过程存入数据库中，同时置数据修改标志。对重要信息的操作（如，周期删除硬盘原始数据文件），系统能将操作内容、时间、结果及操作人员姓名登录，保存1年以上的档案（可转存到其它介质，保存数年），供查阅或打印。
3.2.4数据校验
1)对计量终端或其它系统传送来的电量数据进行合理性及完整性检验，对错误数据及异常数据能自动辨识、告警并做出标记。
2)系统提供多种自动或人工的数据修补与矫正方法，确保数据的正确性、完整性和可用性。同时所有修补数据均加以特殊标记，确保原始数据的准确性和不可修改。
3)数据校核可包括主备表校核、母线平衡校核、时段数据和总数据校核、越限检查、是否已经旁路替代等。
4)除了对电量数据本身进行校验外，对其它相关信息也进行处理，如发现电表异常（如PT失压，电表内部故障等）系统给出告警信息，并对相应的电量数据置异常标记。
3.2.5报表管理
1)系统能方便地制作各种格式灵活的报表，支持运算公式，能方便地生成各种统计和分析报表；
2)系统具有可在报表上对报表数据进行修改的功能，修改数据根据标记区别显示；
3)系统应提供电能量采集点、考核单位、区域、电厂、母线等各个层次上的电量原始数据、统计结果报表。提供历史数据日、月、年或任意时间段报表.
4)系统具有定时、召唤和异常情况时自动打印及考屏等功能；
5)报表数据可按不同的选择（不同电量的同一时间，同一电量的不同时间，所有表格数据）转换为曲线和棒图；
3.2.6图形人机界面
系统提供友好的图形人机接口，多窗口技术可同时显示多个窗口的图形，快速直接鼠标控制和多屏技术，所有功能的交互菜单选择可取代大部分的键盘使用，利用移动和放置软功能键（由鼠标和光标构成），实现窗口之间的直观操作。采用国际图形标准产品设计，完整统一的图形规范，所有人机界面的操作及菜单系统风格完全统一，用户操作步骤一致，符合电力系统生产习惯。
系统中可以通过图形工具生成各种潮流图、接线图、曲线、棒图、地理图、饼图、工况图等。用户可通过图形直观地了解系统中所有电量、线损、变损、网损、各电表参数，安装的地理位置以及通道、终端、电表等的运行工况情况。
系统提供友好的全图形人机接口，可实现电网一次接线（包含各种电压等级联络线、变电站的内接线等）的完整图形显示，并可信息同步显示。
3.3厂用电考核和厂用电运行要求
3.3.1厂用电考核
1）能够按照运行人员设定的时间周期自动采集厂用电电能量远方终端的厂用电电能量数据。
2）在电表允许的情况下，能够按照运行人员设定的时间周期自动采集厂用电电能表的其他测量数据，如电压、电流、有功功率、无功功率等。
3）提供可在线修改的运行值班排班界面，能够按照运行人员设定的值班表进行对各执的发电量、厂用电量、厂用电率等分别统计和考核
4）能够自动监视各级母线电量平衡，运行人员可以根据实际情况设定母线电量平衡率限值。
5）能够自动统计分析各级母线损耗、变压器损耗等数据，并结合发电机发电量及线路送出电量自动计算机组或全厂厂用电量和厂用电率。
6）对母线平衡率超出设定的限值能够自动产生报警。
7）对电能量远方终端和电能表通讯故障等能自动报警。
8）能够按照实际需要制作厂用电报表，包括各值统计报表、母线平衡报表、厂用电统计报表等，报表的格式和内容能够在线修改。
3.3.2厂用电运行方案
1）实时比较发电机出力和厂用给水泵、磨煤机、给粉机、风机等负荷，智能判断厂用电所需最佳负荷。
2）能够根据厂用电最佳负荷和厂用电的运行方式，提出厂用电最佳运行方式，供运行人员参考，以及时有效降低厂用电率，实现节能增效目的。
3.4电能量采集设备要求
1）能通过RS485数据口采集厂用电电能表的数据（有功、无功电量）。
2）电能量远方终端采用模块化结构，每个模块设保护机制。
3）电能量远方终端能够至少采集128块电能表的电量数据，每块表2个量，能连续存储35天左右的数据。
4）能根据现场的需要以最少三种积分周期分别采集电量数据，数据采集积分周期为1—60分钟可调。
5）现场运行人员可通过按钮或便携式PC机对处理器的各种运行方式和参数进行修改和设定，亦可远方对参数进行设置和软件远程升级。
6）具有抗电磁干扰及浪涌的抑制能力。
3.5系统数据采集
系统计量点的设置应依据按DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的规定，根据电量大小和内部考核需要的原则，确立计量点及其电能计量装置类别。
4 系统设备配置参数
三 系统应用
将全厂高压厂用电量及其他主要用电负荷自动采集到采集器内，实现了将厂用电量制作在一张报表中管理的功能，对找厂厂用电运行、分析提供了有力的证据。以前我厂厂用电量需要人工抄表．运行人员每值至少抄一次表，一名值班人员需要抄两台机组 所有厂用6KV工作段的低压变压器及高压电动机电度表电量，至少需要 60分钟时间．而且由于各值期间存在时间差，统计回来的电量无法分析实际的厂用电量及电能量损耗。加装了母线电量平衡分析系统后．经过本厂电能量系统自己的网络将本厂所有厂用电量在同一时间采集上来。并将它以报表的形式统一显示．并结合发电机发电量及线路送出电量自动计算出机组或全厂厂用电量和厂用电率；自动统计分析各级母线损耗、变压器损耗等数据。运行人员可以根据实际情况设定母线电量平衡率限值，对母线平衡率超出设定的限值能够自动产生报警，自动监视各级母线电量平衡，值班员根据需要可以从客户端机器上将所需要的报表打印出来．不需要值班员去抄表计算电量．这样运行人员省去很多时间可以进行其他工作。该系统能够按照实际需要制作厂用电报表．包括各值统计报表、母线平衡报表、厂用电统计报表等．
该系统具有功能强大的报表功能，如：全厂母线电量平衡报表、厂用电量平衡对比月报表、厂用电量平衡每值月报表、按值区分厂用电量日报表、按值区分发电量月报表、全厂厂用电率日报表等，通过这些报表将发电量与用电量、上网电量进行比较，最终做出全厂电能量的损耗，将各值的运行中的发电量、厂用电量及单台电机用电量进行比较．实时比较发电机出力和厂用给水系、磨煤机、排粉机、引风机等负荷．智能判断厂用电所需最佳负荷。分析各值的厂用电率．提出合理的运行方式，并以此为参考，指导运行各值进行优化运行，达到全厂最经济运行方式．有效降低厂用电率．实现节能 增效目的。而且由于这些报表的数据在时间上其有统一性，为运行人员各值小指标的竞赛提供了有力的数据依据，使各值之间的竞赛形成了良性循环。
后续拟采用防火墙和网络隔离技术将该系统与SIS接口，实现厂用电数据参与全厂的整体数据整合和效益分析计算。为有关部门及领导对监测生产运行、控制厂用电量，降低成本与消耗，提供详实、可靠的数据基础。
四．结论
1 ．实现全厂厂用电量采集与分析，为运行在各种不同工况下合理安排运行方式提供重要的实时数据。
2. 减轻抄表工作强度，提高电能表抄表的准确性、准时性和自动化程度。
3 . 全面精确地掌握电厂各发电和用电环节的电能量消耗情况。
4 . 为按值统计各值厂用电量，量化考核各值工作效益提供可靠的数据支持。
5 ．实现厂用电历史数据的长期保存和数据的精细化统计计算、比对分
析，为节能增效提供科学依据。
参考书目：
【 l ］吴安岚主编．电能计量基础及新技术（第二版）北京：中国水利水电出版社， 2008
作者简介：
田璐（1995-），女，内蒙古人，东北电力大学学生。
论文作者:田璐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
标签：数据论文; 电量论文; 系统论文; 报表论文; 母线论文; 电能论文; 用电量论文; 《电力设备》2017年第29期论文;