基于智能電網(wǎng)環(huán)境的電量采集系統(tǒng)研究

蘇曉夢(mèng) 郭潔

摘 要：伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，智能電網(wǎng)也得到了發(fā)展。智能電網(wǎng)包含了發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電等諸多環(huán)節(jié)，電量采集是重要環(huán)節(jié)之一，因此需要予以重視。本文從智能電網(wǎng)環(huán)境下的電量采集系統(tǒng)主站、遠(yuǎn)方終端兩方面進(jìn)行分析，期望對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電量采集系統(tǒng)；主站；遠(yuǎn)方終端

在電力系統(tǒng)中，智能電網(wǎng)的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其不僅堅(jiān)強(qiáng)，可以自愈，而且具有一定的兼容性和集成性，另外其具有經(jīng)濟(jì)和優(yōu)化的特點(diǎn)。在電量采集中，集成和優(yōu)化是應(yīng)用智能電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵，在電量采集系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，智能電網(wǎng)環(huán)境非常重要，基于智能電網(wǎng)環(huán)境才能保證電量采集系統(tǒng)的有效、有序建設(shè)。

一、電量采集系統(tǒng)的主站建設(shè)

由于電量采集系統(tǒng)的主站存在唯一性，所以不僅要保證其可用性，還要保證其安全性，另外還要保證其高效性。以業(yè)務(wù)為依據(jù)對(duì)主站進(jìn)行劃分，主要包括八個(gè)部分：一是智能校核子系統(tǒng)；二是Web應(yīng)用子系統(tǒng)；三是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)；四是電量計(jì)算引擎；五是采集子系統(tǒng)；六是主站監(jiān)控子系統(tǒng)；七是接口子系統(tǒng)；八是跨區(qū)數(shù)據(jù)同步。本文從智能校核子系統(tǒng)、Web應(yīng)用子系統(tǒng)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)、電量計(jì)算引擎、采集子系統(tǒng)五部分內(nèi)容進(jìn)行分析。

（一）智能校核子系統(tǒng)

電力系統(tǒng)具有點(diǎn)多、面廣的特點(diǎn)，因此在電量采集期間，故障事件在所難免，為使數(shù)據(jù)入庫(kù)不受到影響，電量采集系統(tǒng)需要具備智能校核和修補(bǔ)數(shù)據(jù)的功能，主要包括兩個(gè)方面，一方面是電量替代，線路對(duì)端電量為可替代電量；輔助電量為可替代電量；EMS功率積分電量為可替代電量。另一方面為電量修補(bǔ)，通常包括兩部分，一是智能自動(dòng)置數(shù)；二是旁路代電量修補(bǔ)。為使計(jì)算關(guān)口的準(zhǔn)確性得到保障，電量采集系統(tǒng)中設(shè)置了多個(gè)智能校核算法，由于數(shù)據(jù)具有一定的可得性，因此通常分為以下校核類別：一是母線平衡校核；二是主輔平衡校核；三是線路對(duì)側(cè)平衡校核；四是積分電量校核。

（二）Web應(yīng)用子系統(tǒng)

Web應(yīng)用子系統(tǒng)的實(shí)施需要注意以下問(wèn)題：第一，需要采用界面表示層、數(shù)據(jù)持久層、業(yè)務(wù)邏輯層相結(jié)合的多層次結(jié)構(gòu)。第二，在與后臺(tái)采集及計(jì)算等子系統(tǒng)整合上應(yīng)為緊耦合，而與軟件合并上則應(yīng)為松耦合。第三，在Web頁(yè)面上可以達(dá)到召測(cè)遠(yuǎn)方終端數(shù)據(jù)的功能，重新定義公式，并實(shí)現(xiàn)即時(shí)計(jì)算。第四，該系統(tǒng)可以在兩個(gè)區(qū)內(nèi)同時(shí)部署，使各類用戶需求得到滿足。

（三）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)

在電量采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)屬于核心內(nèi)容，為使其與大數(shù)據(jù)之間有良好的適應(yīng)性，所以選用高可用模式作為硬件配置方式，即雙小機(jī)與雙存儲(chǔ)相結(jié)合，每份數(shù)據(jù)均可以得到4次的獨(dú)立保存。同時(shí)，本電量采集系統(tǒng)的應(yīng)用包含兩個(gè)區(qū)，所以在兩個(gè)區(qū)中數(shù)據(jù)庫(kù)的部署應(yīng)相同，即兩區(qū)之間需要通過(guò)物理隔離裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向同步，因此數(shù)據(jù)庫(kù)才能與安全可靠的構(gòu)建目標(biāo)相符合。

（四）電量計(jì)算引擎

電量計(jì)算指的是進(jìn)一步加工所采集到的數(shù)據(jù)，為與智能電網(wǎng)需求相適應(yīng)，電量計(jì)算應(yīng)對(duì)用戶自定義公式設(shè)置予以支持，對(duì)于此，這一模塊的應(yīng)具備解析公式的能力，并能夠處理公式的生命周期。一方面，解析公式：如某電廠系統(tǒng)利用雙回路進(jìn)行連接，電量計(jì)算公式可以表示為G=max{[（X+Y）-（W+Z）]，0}，其中G為上網(wǎng)電量；X為該電廠Ⅰ線正向有功電量；Y為該電廠Ⅱ線正向有功電量；W為為該電廠Ⅰ線反向有功電量；Z為該電廠Ⅱ線反向有功電量。分解類似公式，形成計(jì)算引擎的操作程序，這一過(guò)程即為公式解析。電量計(jì)算模塊設(shè)計(jì)需要符合以下要求：第一，以動(dòng)態(tài)語(yǔ)言作為計(jì)算引擎架構(gòu)，以支持執(zhí)行復(fù)雜公式。第二，為避免動(dòng)態(tài)語(yǔ)言應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)或意外文件操作等行為，同時(shí)防止受到惡意代碼的影響，計(jì)算引擎應(yīng)嚴(yán)格驗(yàn)證表達(dá)式，保證其合法性，同時(shí)使公式運(yùn)行于沙箱條件下。第三，應(yīng)對(duì)電量計(jì)算復(fù)雜性進(jìn)行考慮，計(jì)算引擎應(yīng)對(duì)多種函數(shù)形式予以支持。另一方面，處理公式生命周期：伴隨電力市場(chǎng)的不斷成熟和完善，加上光伏接入的分布式電源，電量計(jì)算公式更加復(fù)雜，且可以將時(shí)間性表現(xiàn)出來(lái)，即時(shí)間段不同所采用公式也存在差異。

（五）采集子系統(tǒng)

采集子系統(tǒng)涉及到自動(dòng)采集電量數(shù)據(jù)以及自動(dòng)儲(chǔ)存電量數(shù)據(jù)。采集子系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：第一，分布較為廣泛且省地互備中應(yīng)用集群采集技術(shù)，在發(fā)生故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)省調(diào)前置和地調(diào)前置之間的相互接替，并可以自動(dòng)均衡各前置的負(fù)載，使信道壓力得到明顯減輕。第二，在采集子系統(tǒng)應(yīng)用中需要考慮諸多因素，不僅要將信道互斥考慮在內(nèi)，還需要將優(yōu)先級(jí)因素考慮在內(nèi)，另外還需要考慮到時(shí)間點(diǎn)等因素，以動(dòng)態(tài)管理并發(fā)線程。同時(shí)，批量提交被采集數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)壓力得到緩解。第三，可以靈活設(shè)置任務(wù)規(guī)則，主要涉及到采集對(duì)象、采集周期以及采集數(shù)據(jù)項(xiàng)目等，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)充采集功能。第四，以通信過(guò)程為基礎(chǔ)進(jìn)行監(jiān)控，可以對(duì)通信鏈故障進(jìn)行快速判斷。

二、遠(yuǎn)方終端

遠(yuǎn)方終端主要包含電表、終端服務(wù)器兩方面。一方面，電表。電源以雙輸入冗余形式為主，分別為直流電和交流電，兩者之間相互獨(dú)立，可以以實(shí)際情況為依據(jù)配置串口。同時(shí)為嵌入式操作系統(tǒng)，多線程設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，具備帶時(shí)標(biāo)存儲(chǔ)作用。另一方面，可以在主站與電表間轉(zhuǎn)換通信規(guī)約，逐漸并入電表中。

三、結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)環(huán)境下的電量采集系統(tǒng)不僅可以保證準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，還可以保證可靠性和安全性，將智能電網(wǎng)的集成和優(yōu)化等特點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)，為深入挖掘電力大數(shù)據(jù)提供支持，值得推廣。

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