电能量计量系统接入方案及功能实施

2012-09-11 10:54:28来源: 21IC

1 引言

目前国内的电能量计量系统经过近20年的发展,已进入稳定成长阶段,网省级电网及主要城市的供电网均已配备电能量计量系统。并有向区、县供电网发展的趋势,普及率正在逐年提高。

电能量计量功能已成为继SCADA、AGC功能之后电网调度自动化的又一个基本功能,并在电能作为商品走向市场的进程中发挥着重要的作用。

随着电力行业体制改革不断深化,电网的运营和管理正逐步向市场开放,为了实现公平、公正、公开的电力交易原则,电能量计量系统的重要性比以往任何时候都更加突出[1],为此,科研设计,制造厂商和各级电力公司均投入了大量的人力财力开展这方面的开发研究和工程实施工作。

电能量计量系统主要实现电厂上网、下网和联络线关口点电能量的计量,分时段存储、采集和处理,为结算和分析提供基本数据。若为计量计费系统,则还包括对各种费率模型的支持和结算软件[1]。

上个世纪电能量计量系统的发展进程经历了两个阶段。第一阶段(20世纪七、八十年代):电能量的采集和统计处理仅作为SCADA/RTU中的一项功能。由于受当时设备的能力限制,其采集精度、数据的可靠性、连续性均存在不少问题。因此,只能作为SCADA系统监视电网运行工况之用,远未达到电能量计量和计费的要求。

当时电能量数据与常规的远动采用同一种通信规约,信息由同一台RTU通过同一通道进行传输,由主站系统按“冻结¾读数¾解冻”的方式统计与处理。由于RTU的数据存贮方式、容量和远动通信规约都不支持按分钟/小时定义的采集周期,大容量存贮和大批次的数据传送,尤其是通道、主站系统或RTU本身发生故障或进行例行检修还会影响电能量数据的准确性、可靠性和连续性。

第二阶段(20世纪90年代至今)国外知名厂商如L&G、ABB、UTS等先后推出独立于原SCADA/RTU系统的电能量计量专用系统。国内也在20世纪90年代后期推出了自行研制的电能量计量系统例如PBS-2000、DF-6000等。其特点是采用了独立的主站系统,专门的电量采集终端或电能量表,采用了专用通道(专线公用电信网、数据通信网等)、专用的通信规约例如IEC60870-5-102,TCP/IP等来进行电能量的采集,计算和统计考核,以适应电力市场“厂网分开,竞价上网”的商业化运作的需求[1,2]。

与此同时,为了保证系统的高可靠性、安全性、准确性的要求,相关的高新技术例如Trucluster(群集)技术,三层体系结构及DCOM部件,COM+,Internet/Intranet及Web浏览器,网络安全技术等相继得到应用[1-3]。

2 电能量计量系统设计原则

2.1 电能量计量系统应设计成一个独立完整的系统

鉴于各级电力公司是以电能量作为其计费、考核、奖惩的主要依据,因此必须有一个独立完整的系统来保证电能量的采集、传送、处理过程的可靠性、唯一性、准确性和连续性。

2.2 电能量采集对实时性要求不高,但对同时性要求较高

相对SCADA系统而言,电能量计量系统只是一个准实时系统,冻结周期应满足分时段计量精度要求,一般设置为5~30min,最短为1min。其传送周期应满足结算和统计报表的要求,一般以小时计。

2.3 电能量采集精度要求高

由于电能量是一个累计值,因此即使是微小的误差日积月累后也会达到难以置信的程度,而对售电和用电双方来说,此累积值就是经济上的亏损,因此,计量精度的选择原则应是容量越大精度越高,大容量的电厂和输电线宜使用0.2级及以上的精度的电能表计[4]。

2.4 数据源唯一性原则

(1)关口点的设置要遵循唯一性原则,不能出现多数据来源的情况。

(2)为确保存储数据的唯一性,任何单位和个人不得随意修改原始数据,对本数据库的修改须经各方面同意并打上永久性标志。

(3)计费模型唯一性。对计费系统来说,其计费模型必须严格按合同执行,任何一方不得单方面修改。

2.5 软件高可靠性原则

除了配置上要求系统各个环节具有高可用率,能独立运行外,针对系统的特点,软件设计应考虑以下要求:

(1)安全性。采用成熟的应用软件,实现快速平稳的故障恢复过程,还应采用适当加密防护措施,保证数据和系统的安全,防止黑客的攻击。

(2)连续性。能适应全年365天,每天24h的全续运转,系统可用率达到99.5%以上。

(3)开放性。应用程序开发平台应符合IEC-61970标准,平台包括操作系统,历史数据库,进程管理,网络通信,图形报表管理等,其应用编程接口均应充分开放,支持第三方应用软件在系统上的集成。

.

2.6 计费关口点设置原则

(1)电厂上网电能量应设置计费关口点;

(2)下网电能量应设置计费关口点(用于负荷预测计算和某些考核功能);

(3) 跨省、区电能量应交易设置计费关口点(一般设置在联络线的两侧);

(4)过网电能量应设置计费关口点,单独计算过网费的子网、线路及变电站应设置相应的计费关口点;

(5)直供(或允许直接从市场上购买)用户(或零售商、配电公司)应设置计费关口点;

(6)按实际需要可设置无功电能量计费关口点。

3 接入方案比较

3.1 与EMS/SCADA的接入方案

(1)统一平台模式

电能量计量系统与EMS/SCADA系统运行在统一的软件平台,网络、图形、报表、数据库等均应兼容统一的接口标准和通信协议、相同的软件设备和维护管理工具,特别是部分硬件和通道资源可以共享(例如前置系统和通道设备),从而降低投资或运行维护费用。统一接口标准可保证两个系统之间的数据一致性,能直接互访数据而无须中间转换,既提高了访问效率,又保证了系统之间的安全性。统一平台模式的电能量计量计费系统的结构

(2)互联模式

电能量计量系统与已有的EMS/SCADA系统互为独立系统,可以是不同的软硬件平台,相互之间通过网桥或路由器联结,称为互联模型。这种模式下各系统相对独立运行,属于松散联结,各自可有自己的软硬件平台和通信协议,只是通过网桥或路由器交换信息。

(3)两种模式的比较

统一平台模式(例如广东省网)和互联模式(例如浙江省网)各有特点,用户需根据自己的实际情况予以选择。

如果电能量计量系统的制造厂商与原有的EMS/SCADA或发电侧电力市场的供应商是同一厂商或可以相互兼容,且将来维护管理工作是由同一部门(例调度所自动化科)的人员来承担,则采用统一平台模式是合理的选择。这样可以实现最大限度的资源共享,降低投资成本和支持维护费用,对维护管理人员较少的用户尤为适用。

如果电能量计时系统的制造厂商与原EMS/SCADA或发电侧电力市场的供应商不是同一厂商,且不能互相兼容,或将来维护管理工作是由两个不同的部门(例供用电科与自动化科)分别承担,则采用互联模式较为合适。这样有利于划分专业范围,有一个较明确的界面分工,有利于维护和管理。这种模式对维护管理人员较充裕的用户较为适用。

[1] [2]

关键字:电能量  计量系统  MODEM

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0911/article_5882.html
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