淺談電能計量系統102規約入網(wǎng)檢測

標簽：電能計量 智能電網(wǎng)

1電能計量系統的歷史

1.1電能表功能發(fā)展

電能表的主要功能是用來(lái)計量用戶(hù)消費的電能。到目前為止，大多數家用電能表仍然是單相單費率的。但從電網(wǎng)的要求來(lái)看，有兩個(gè)原因，促使電能計量向多表一體化和分時(shí)多費率的方向發(fā)展。

第一個(gè)原因，不同時(shí)段的電能，其供電成本是不同的。例如深夜用電比白天高峰時(shí)期用電便宜很多，目前美國的尖峰電價(jià)是低谷電價(jià)的25倍。這一需求也推動(dòng)電能表向分時(shí)計量功能方向發(fā)展。

第二個(gè)原因，電能計量覆蓋了整個(gè)電網(wǎng)。雖然家庭用戶(hù)較多，但重要性不如發(fā)電廠(chǎng)上網(wǎng)計量和電網(wǎng)關(guān)口計量。電網(wǎng)的電能計量要求無(wú)論正向、反向、有功、無(wú)功的電能量都要計，因為潮流隨時(shí)可能變化，并且一定地點(diǎn)的無(wú)功消耗影響著(zhù)網(wǎng)損。因此，電網(wǎng)的關(guān)口電能表最起碼的功能，正向、反向，有功、無(wú)功都要計量。在磁電式感應電表的時(shí)代，要用四塊單方向的電能表來(lái)完成這一功能，而電子式電能表把這四個(gè)功能輕松地集于一身，因為僅僅靠增加幾個(gè)寄存器而已。

1.2計費系統的產(chǎn)生

同樣是兩種現實(shí)的需求催生了計費系統。

第一個(gè)原因，要實(shí)現分時(shí)計費，先要做到分時(shí)計量。當電網(wǎng)覆蓋的時(shí)間區域不是跨越多個(gè)時(shí)區時(shí)，電費價(jià)格對于區域負荷可以是統一的。當電網(wǎng)覆蓋的時(shí)間區域跨越多個(gè)時(shí)區時(shí)，準確的分時(shí)計量就成為電網(wǎng)公司統一處理電價(jià)的基礎。這時(shí)電網(wǎng)內電能表的時(shí)鐘必須是全網(wǎng)統一的。

第二個(gè)原因，對于成千上萬(wàn)戶(hù)單表用戶(hù)來(lái)說(shuō)，抄表結算的工作量和成本會(huì )非常大。應用計算機計費系統成為了大數據量處理的必然選擇。

1.3國內計費系統的發(fā)展

我國在上世紀90年代初引進(jìn)了瑞士蘭吉爾公司的電能計費系統DGC500，最早的兩個(gè)用戶(hù)是華中網(wǎng)調和華北網(wǎng)調。經(jīng)過(guò)15年的發(fā)展后，全國大部分省份的調度中心都有了自己的省網(wǎng)計費系統。

區域性計費系統的建立，依賴(lài)于兩個(gè)重要的基礎：一是靜態(tài)固體電子式電能表的普遍使用;二是計算機遠程通信網(wǎng)絡(luò )的高度發(fā)展。

目前，電網(wǎng)電能計量的普遍情況是，電能表四世同堂，各個(gè)年代安裝的電能表都在運轉，但帶時(shí)鐘復費率電能計量的要求，將無(wú)一例外地迫使電能表向靜態(tài)全電子式的方向發(fā)展，因為對于以負荷曲線(xiàn)為計價(jià)依據的最終目標來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)一定會(huì )對電表供應商提出這一要求。

在電網(wǎng)計費中，除了要求分時(shí)計費外，還要強烈要求電網(wǎng)運行成本的核算，即是對于網(wǎng)損計算的重視。在計費系統建立之前，網(wǎng)損率是根據電網(wǎng)所傳輸功率這一數據基礎上的一種估算，計費系統的出現，使這種估算精確地建立在真實(shí)的計量數據的基礎之上。在電網(wǎng)所有主要的關(guān)口和樞紐點(diǎn)安裝了統一時(shí)鐘的復費率電能表以后，網(wǎng)損率計算對于計費主站來(lái)說(shuō)，只是一種例行的標準程序而已。

以上所有這一切的實(shí)現，完全有賴(lài)于計算機通信網(wǎng)絡(luò )的實(shí)用化，因為，計費系統事實(shí)上是一個(gè)真實(shí)的計算機遠程網(wǎng)絡(luò )。事實(shí)證明，在電網(wǎng)監控系統(EMS/SCADA)發(fā)展起來(lái)的基礎上，就通信來(lái)說(shuō)，計費系統只是搭了個(gè)低成本的順風(fēng)車(chē)。

雖然應用目標不同，計費系統與SCADA系統的網(wǎng)絡(luò )構成卻是基本相同的，真正的差別在于通信規約的不同。

2為什么需要規約檢測

早先的SCADA機房的前端，都有一個(gè)通道測試柜，在測試柜上面示波器電平表連接電纜一應俱全。很顯然，測試柜的功能，其實(shí)是針對信道的物理障礙的。但規約通信完全不同，它并非物理層的問(wèn)題。

在一個(gè)信道上，信號電平、調制波形、中心頻率和頻偏都正常的情況下，通信卻不通。無(wú)論從信號電平的發(fā)送接收到握手成功，都查不出問(wèn)題，很明顯，音頻鏈路已經(jīng)建立，但卻不能實(shí)現數據和命令的交流，因為我們遇到的不是物理參數問(wèn)題，而是結構化的有特定含義的數據文本。

隨著(zhù)信道條件的大幅度改善，通信的物理問(wèn)題現在幾乎不存在，通道測試柜的功能也不再那么重要。但自動(dòng)化系統的管理人員卻不能解決數據通信的深層問(wèn)題，這并非人的能力問(wèn)題，而是工具的缺乏。必須要有一種針對性的軟件工具，能夠順暢地連續顯示數據流信息，方便地存儲，可以無(wú)論在線(xiàn)、離線(xiàn)都能分析其差異，并且可以精確到一個(gè)比特位。因為只要有一個(gè)比特位有誤，通信就是失敗的。

那么上述這種情況的嚴重程度如何呢?

在電網(wǎng)自動(dòng)化系統中，至此使用著(zhù)十幾種規約的上百個(gè)版本，而各廠(chǎng)家因用戶(hù)的不同要求加減修改的不同版本、接口、數據順序等等，更是一個(gè)龐大的數量。

以南京一個(gè)廠(chǎng)家的測控單元數據訪(fǎng)問(wèn)規約為例，目前它的規約庫已經(jīng)突破300個(gè)規約。就是說(shuō)，廠(chǎng)家供給客戶(hù)使用的全套規約版本在300個(gè)以上。這樣一種局面，就是有了這套規約，現場(chǎng)維護人員要從規約庫中選擇哪種規約，都不是一件輕松的事，更何況這種情況還在隨著(zhù)設備類(lèi)型的增加而繼續。

解決這方面的問(wèn)題，要從兩個(gè)方面去努力：

1. 國家電力通信標準化委員會(huì )應該牽頭成立一個(gè)有關(guān)分會(huì )，用行政的力量來(lái)統一規約。2003年，國電公司就曾為統一IEC-870-5-101規約而作過(guò)巨大的努力，曾經(jīng)邀請各大廠(chǎng)家匯聚北京共同探討。因此101規約在這方面的問(wèn)題的確也有了很大的改善。

2. 由于設備歷史的路徑遺傳，若想一刀切地解決現場(chǎng)所有的規約問(wèn)題并非易事。然而可以從解決當前的實(shí)際應用問(wèn)題入手，那就是技術(shù)人員手中必須要有報文分析的得力武器，這就是規約分析軟件。

規約測試軟件還具有另外一個(gè)重要功能，仿真能力。它可以在主站正常掃描的情況下，針對某一個(gè)廠(chǎng)站，模仿主站的采集功能，點(diǎn)對點(diǎn)進(jìn)行查驗，從而避免了因修改主站工況引起大事情。對于某些新建廠(chǎng)站或者擴充的間隔，在設備未到之前可以進(jìn)行預調試，也是它的RTU仿真功能的重要應用。

3電能計費之102規約入網(wǎng)檢測

IEC-870-5-102規約是專(zhuān)門(mén)應用于計費系統的IEC規約。國網(wǎng)公司沒(méi)有進(jìn)行過(guò)這個(gè)標準的統一工作，不過(guò)其版本眾多的嚴重性不如101規約。原因是計費系統遲于SCADA系統的引進(jìn)。當我國開(kāi)始引進(jìn)計費系統時(shí)，世界已經(jīng)以歐洲為核心統一了國際標準。我們從電能表、采集器，到計費主站，大體都遵循著(zhù)歐洲的標準。目前雖然也有好幾個(gè)大區擁有自己的102版本，但最后都被技術(shù)性地擠到了DL-719的軌道上。DL-719基本上是以IEC-102為基礎，只是擴充了國內用戶(hù)視為重要的幾項內容而已。