數據實時采集系統的開發和應用

引 言

　　近年來，對電能質量的考核要求越來越高，電壓合格率是衡量電能質量的重要指標，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，對母線電壓的監視是通過調度自動化系統實現的，變電所的電壓交流量由電壓變送器轉換為0～5V的模擬量送入RTU，再遠傳到調度端，由調度端換算成實際電壓。由于變送器的精度低、誤差大，遠方監視看到的電壓與變電所母線實際電壓有較大偏差，誤導監控人員的控制行為，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絡方式將統計型電壓表的實時數據遠傳到集控站監控中心，以便快速采取有效措施進行控制，從而保證對用戶的供電電壓質量，同時使變電所的電壓合格率滿足考核指標。

一、系統基本構成

　　統計型電壓表數據實時采集系統主要由2部分組成:(1)位于變電所現場的設備運行狀態信息采集儀EII。設備運行狀態信息采集儀安裝在設備運行現場，其主要功能是對統計型電壓表采集數據，采用透明轉發技術，通過100M以太網進行實時信息傳送;(2)位于數據信息中心的數據采集平臺。數據采集平臺負責向現場采集儀發送通信命令，同時處理采集儀回送的設備運行狀態，送入開放式實時數據，等待設備運行狀態信息處理單元查詢。

二、系統特點

　　(l)EII設備信息采集儀。1)支持NAT地址轉發，解決網絡設備IP地址不夠的問題;2)具有防火墻功能，防止網絡數據侵入;3)可連接多臺智能設備;4)不必在現場設備中編寫協議解釋程序，支持透明轉發技術;5)支持100M以太網絡、GPRS通訊模式;6)支持傳輸通道熱冗余備份，具有高可靠性。

　　(2)數據采集平臺。1)采用C/S架構;2)具有智能輔助協議解釋軟件幫助用戶分解協議;3)采用開放式實時數據庫輸出采集結果;4)支持傳輸通道熱冗余備份;5)支持OPC標準工業接口。

三、系統原理

　　統計型電壓表數據實時采集系統遠程抄錄結構如圖1所示，圖1描述了統計型電壓表數據實時采集系統的遠程抄錄系統結構，圖1表述了如何將電壓表的數據采集方式從目前操作人員必須到現存抄表的方式，改為通過網絡方式在遠程實時查詢方式。

　　整個系統分為兩大部分:一部分為變電站現場數據轉發設備，一部分為遠程服務器，另一部分通過以太網用TCP/IP協議進行互聯。變電所現場數據轉發設備將電壓表信息(數據)通過Gateway上送到數據庫服務器，開保存在數據庫SQL server中，當局域網內任一工作站需要獲得有關數據時，可以用Windows自帶的IE瀏覽器按不同等級，通過登錄局域網WEB服務器進行瀏覽。這樣用戶端無需安裝軟件，而顯得方便實用。在現場部分，為將統計型電壓表接入以太網，需要在電壓表與網關之間加裝網絡協議轉發設備。它的功能是將數據中心計算機發送的通信命令按照TCP/IP進行解碼，與設備進行串口通信，同時接收設備回送的數據，以TCP/IP協議進行編碼，通過LAN回送給數據中心的計算機，完成一次查詢操作。

　　圖2描述了數據從數據中心到電壓監測設備過程的數據編解碼過程。整個協議共經過GOLD編碼和TCP/IP編碼2次協議轉換。其中GOLD編碼是為了對網絡協議轉發器進行遠端配置而加入的，這樣就可以根據各種需求方便地在IE瀏覽器上對網絡協議轉發器進行配置。網絡協議轉發器在整個數據傳送過程中，對于現場駁接設備的通信協議是完全不知的，它僅對發給設備的數據或從設備接收的數據進行透明轉發。這樣就可以在變電所添加終端設備時無須對現場網絡協議轉發器進行二次編程，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從2003年初開始，2003年9月底完成系統調試并進行試運行，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，系統比較穩定，對變電所電壓質量的控制起到了非常好的作用。該系統實現了以下幾個方面的動能:

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

五、存在問題及下一步工作

　　(1)存在統計型電壓表通信穩定性問題。運行一段時間后發現，統計型電壓表的表地址容易丟失，造成通信中斷。分析后認為是電壓表通信接口模塊質量不好，遮信程序編寫不合理，后改用工業級通信模塊及改寫了通信程序后解決。說明統計型電壓表生成廠家所提供的通信功能技術落后，雖然具備通信功能，但大多數用戶因沒有使用通信功能而未能發現，因此在采購統計型電壓表時需注意這方面問題;(2)統計型電壓表本身具有實時數據采集和統計功能，后臺將分別對2項數據進行收取，在用戶端進行顯示，而不應重新進行統計，以避免由于計算的誤差，導致2種統計方式出現的不一致結果;(3)新系統建立后，必須及時建立相應的管理制度，明確各單位運行維護職責，確保系統正常穩定運行。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，避免因該系統可直接由管理人員瀏覽而生產單位反而無人過問的事情發生; (4)縣局電壓監測點包括ABCD4類，變電所屬A類，都具有局域網絡接口，實施方便快捷。BCD類監測點裝設于高壓專線用戶及低壓用戶，大部分在戶外，無法用網絡方式實現數據實時采集。下一步打算開發分散式統計型電壓表GPRS數據收發系統，實現全局電壓監測數據的實時來集，真正完善統計型電壓表數據實時采集系統。

六、結語

　　變電所統計型電壓表數據實時采集系統的成功開發和應用，方便了運行監控人員準確控制電壓水平，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量及工作效率，為變電所真正實現無人值班又邁進了一步。