數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

引 言

　　近年來，對電能質(zhì)量的考核要求越來越高，電壓合格率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此，如何提供電壓合格率是各供電部門的重要工作之一。變電所實行無人值班以后，對母線電壓的監(jiān)視是通過調(diào)度自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的，變電所的電壓交流量由電壓變送器轉(zhuǎn)換為0～5V的模擬量送入RTU，再遠(yuǎn)傳到調(diào)度端，由調(diào)度端換算成實際電壓。由于變送器的精度低、誤差大，遠(yuǎn)方監(jiān)視看到的電壓與變電所母線實際電壓有較大偏差，誤導(dǎo)監(jiān)控人員的控制行為，造成電壓合格率的下降。鑒于這個原因，平湖市供電局從2002年開始著手研究如何通過網(wǎng)絡(luò)方式將統(tǒng)計型電壓表的實時數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到集控站監(jiān)控中心，以便快速采取有效措施進(jìn)行控制，從而保證對用戶的供電電壓質(zhì)量，同時使變電所的電壓合格率滿足考核指標(biāo)。

一、系統(tǒng)基本構(gòu)成

　　統(tǒng)計型電壓表數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)主要由2部分組成:(1)位于變電所現(xiàn)場的設(shè)備運行狀態(tài)信息采集儀EII。設(shè)備運行狀態(tài)信息采集儀安裝在設(shè)備運行現(xiàn)場，其主要功能是對統(tǒng)計型電壓表采集數(shù)據(jù)，采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，通過100M以太網(wǎng)進(jìn)行實時信息傳送;(2)位于數(shù)據(jù)信息中心的數(shù)據(jù)采集平臺。數(shù)據(jù)采集平臺負(fù)責(zé)向現(xiàn)場采集儀發(fā)送通信命令，同時處理采集儀回送的設(shè)備運行狀態(tài)，送入開放式實時數(shù)據(jù)，等待設(shè)備運行狀態(tài)信息處理單元查詢。

二、系統(tǒng)特點

　　(l)EII設(shè)備信息采集儀。1)支持NAT地址轉(zhuǎn)發(fā)，解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址不夠的問題;2)具有防火墻功能，防止網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)侵入;3)可連接多臺智能設(shè)備;4)不必在現(xiàn)場設(shè)備中編寫協(xié)議解釋程序，支持透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù);5)支持100M以太網(wǎng)絡(luò)、GPRS通訊模式;6)支持傳輸通道熱冗余備份，具有高可靠性。

　　(2)數(shù)據(jù)采集平臺。1)采用C/S架構(gòu);2)具有智能輔助協(xié)議解釋軟件幫助用戶分解協(xié)議;3)采用開放式實時數(shù)據(jù)庫輸出采集結(jié)果;4)支持傳輸通道熱冗余備份;5)支持OPC標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口。

三、系統(tǒng)原理

　　統(tǒng)計型電壓表數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄錄結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1描述了統(tǒng)計型電壓表數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程抄錄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，圖1表述了如何將電壓表的數(shù)據(jù)采集方式從目前操作人員必須到現(xiàn)存抄表的方式，改為通過網(wǎng)絡(luò)方式在遠(yuǎn)程實時查詢方式。

　　整個系統(tǒng)分為兩大部分:一部分為變電站現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，一部分為遠(yuǎn)程服務(wù)器，另一部分通過以太網(wǎng)用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行互聯(lián)。變電所現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備將電壓表信息(數(shù)據(jù))通過Gateway上送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，開保存在數(shù)據(jù)庫SQL server中，當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)任一工作站需要獲得有關(guān)數(shù)據(jù)時，可以用Windows自帶的IE瀏覽器按不同等級，通過登錄局域網(wǎng)WEB服務(wù)器進(jìn)行瀏覽。這樣用戶端無需安裝軟件，而顯得方便實用。在現(xiàn)場部分，為將統(tǒng)計型電壓表接入以太網(wǎng)，需要在電壓表與網(wǎng)關(guān)之間加裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。它的功能是將數(shù)據(jù)中心計算機發(fā)送的通信命令按照TCP/IP進(jìn)行解碼，與設(shè)備進(jìn)行串口通信，同時接收設(shè)備回送的數(shù)據(jù)，以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行編碼，通過LAN回送給數(shù)據(jù)中心的計算機，完成一次查詢操作。

　　圖2描述了數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)中心到電壓監(jiān)測設(shè)備過程的數(shù)據(jù)編解碼過程。整個協(xié)議共經(jīng)過GOLD編碼和TCP/IP編碼2次協(xié)議轉(zhuǎn)換。其中GOLD編碼是為了對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行遠(yuǎn)端配置而加入的，這樣就可以根據(jù)各種需求方便地在IE瀏覽器上對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行配置。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)器在整個數(shù)據(jù)傳送過程中，對于現(xiàn)場駁接設(shè)備的通信協(xié)議是完全不知的，它僅對發(fā)給設(shè)備的數(shù)據(jù)或從設(shè)備接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就可以在變電所添加終端設(shè)備時無須對現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行二次編程，大大方便了實際使用。

四、運行情況

　　平湖市供電局對此項目的開發(fā)從2003年初開始，2003年9月底完成系統(tǒng)調(diào)試并進(jìn)行試運行，2004年1月開始正式投運使用。到目前為止已運行近1年，運行情況良好，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，對變電所電壓質(zhì)量的控制起到了非常好的作用。該系統(tǒng)實現(xiàn)了以下幾個方面的動能:

　　實時采集統(tǒng)計型電壓表的電壓數(shù)據(jù)，并將所有變電所的電壓做在同一界面，以數(shù)據(jù)及棒形圖顯示，直觀明了，方便監(jiān)控人員監(jiān)視;(1)實現(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的自動上送，可遠(yuǎn)程查詢上日、上月、上季的電壓合格率數(shù)據(jù)，便于及時分析統(tǒng)計，省卻人工往返抄錄數(shù)據(jù)的麻煩;(2)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動保存及報表的自動生成功能，報表可及時上報，且統(tǒng)計數(shù)據(jù)不可更改，保證了數(shù)據(jù)的真實性; (3)界面友好，電壓數(shù)據(jù)越限時報警及變色，及時提醒監(jiān)控人員進(jìn)行電壓控制;(4)可查詢1周內(nèi)電壓曲線，1周內(nèi)電壓質(zhì)量情況一目了然。

五、存在問題及下一步工作

　　(1)存在統(tǒng)計型電壓表通信穩(wěn)定性問題。運行一段時間后發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)計型電壓表的表地址容易丟失，造成通信中斷。分析后認(rèn)為是電壓表通信接口模塊質(zhì)量不好，遮信程序編寫不合理，后改用工業(yè)級通信模塊及改寫了通信程序后解決。說明統(tǒng)計型電壓表生成廠家所提供的通信功能技術(shù)落后，雖然具備通信功能，但大多數(shù)用戶因沒有使用通信功能而未能發(fā)現(xiàn)，因此在采購統(tǒng)計型電壓表時需注意這方面問題;(2)統(tǒng)計型電壓表本身具有實時數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計功能，后臺將分別對2項數(shù)據(jù)進(jìn)行收取，在用戶端進(jìn)行顯示，而不應(yīng)重新進(jìn)行統(tǒng)計，以避免由于計算的誤差，導(dǎo)致2種統(tǒng)計方式出現(xiàn)的不一致結(jié)果;(3)新系統(tǒng)建立后，必須及時建立相應(yīng)的管理制度，明確各單位運行維護(hù)職責(zé)，確保系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。并要建立報表流程管理辦法，明確每一級電壓管理人員的職責(zé)，避免因該系統(tǒng)可直接由管理人員瀏覽而生產(chǎn)單位反而無人過問的事情發(fā)生; (4)縣局電壓監(jiān)測點包括ABCD4類，變電所屬A類，都具有局域網(wǎng)絡(luò)接口，實施方便快捷。BCD類監(jiān)測點裝設(shè)于高壓專線用戶及低壓用戶，大部分在戶外，無法用網(wǎng)絡(luò)方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集。下一步打算開發(fā)分散式統(tǒng)計型電壓表GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)全局電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時來集，真正完善統(tǒng)計型電壓表數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)。

六、結(jié)語

　　變電所統(tǒng)計型電壓表數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)的成功開發(fā)和應(yīng)用，方便了運行監(jiān)控人員準(zhǔn)確控制電壓水平，提高了全局變電所電壓合格率，同時也提高無人值班變電所的運行質(zhì)量及工作效率，為變電所真正實現(xiàn)無人值班又邁進(jìn)了一步。