计量自动化系统客户端电压质量监测技术方案

计量自动化系统客户端电压监测技术方案南方电网公司市场部南方电网科学研究院2014年8月目 录1 适用范围 12 引用标准 13 术语定义 14 功能设计 24.1 技术架构图 24.2 监测对象及装置 34.3 数据采集 44.4 数据处理 54.5 数据应用 75 附录 105.1 客户端电压质量监测与生产部门供电电压监测的对比 105.2 全网计量自动化终端对客户端电压质量监测支撑情况 12客户端电压质量监测技术方案11 适用范围基于南方电网公司各类计量自动化终端、电能表及计量自动化主站技术规范，提出客户端电压质量监测技术方案，适用于已覆盖厂站、负荷管理和配变终端的高压客户及公变台区的电压质量监测。其中公变台区电压质量监测可为公变供电低压客户电压质量分析提供参考。2 引用标准GB/T123252008电能质量 供电电压偏差DL/T500-2009电压监测仪使用技术条件中国南方电网有限责任公司计量自动化系统主站技术规范中国南方电网有限责任公司计量自动化终端上行通信规约中国南方电网有限责任公司三相多功能电能表技术规范中国南方电网有限责任公司厂站电能量采集终端技术规范中国南方电网有限责任公司负荷管理终端技术规范中国南方电网有限责任公司配变监测计量终端技术规范3 术语定义3.1 电压合格范围（1）35kV 及以上客户供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%（具体执行中，取标称电压的-3% +7%）；（2）20kV 及以下三相供电客户电压偏差为系统标称电压的 7%；3.2 电压监测时间具备终端电压监测的总运行统计时间，不含停电时间。3.3 电压越上/下限时间实际运行电压在电压合格范围以上/以下的累计运行时间。3.4 电压合格率电压合格率即为实际运行电压在电压合格范围内累计运行时间与对应的总运行客户端电压质量监测技术方案2统计时间的百分比。根据 DL/T500电压监测仪技术规范的要求，计算电压合格率时需对被监测电压采用有效值采样，其采样周期每秒至少1次，并作为预处理值贮存。1min 作为一个统计单元，取1min 内电压预处理值的平均值，作为被监测点电压测量值。测量值超出该监测点电压上下限值即判定该时间内电压不合格，电压合格率即为实际运行电压在允许电压偏差范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间之间的百分值。 %10)电 压 监 测 总 时 间电 压 越 限 总 时 间1(电 压 合 格 率 其中：电压监测总时间为具备终端电压监测的总运行统计时间；电压越限总时间 = 电压监测总时间 - 电压合格时间，三相供电情况有任一相不合格即整体不合格；电压监测统计的时间单位为分钟；电压合格率计算周期包括：日、月。3.5 最高电压及出现时刻监测点的电压在监测时段内的最大值及其出现的时刻。3.6 最低电压及出现时刻监测点的电压在监测时段内的最小值及其出现的时刻。4 功能总体设计4.1 技术架构图通过对相关计量自动化终端、表计及计量自动化主站的功能分析，得到客户端电压质量监测技术架构图如下：客户端电压质量监测技术方案3应用层数据采集层监测装置层采 集任 务设 置电 压 合格 率 范围 维 护电 压 合 格率 数 据 其 他 电 压数 据数 据 库电 压质 量数 据发 布 业 务系 统接 口客户层配 变终 端负 控终 端厂 站终 端三 相电 能 表公 变 台区 客 户专 线 末 端 计 量客 户 /专 变 客 户专 线 首 端计 量 客 户高 压 客 户数据处理层数 据 校 验 数 据 计 算图 4-1 技术架构图4.2 监测对象及装置客户端电压质量监测点是监测客户电压值和计算客户电压质量的节点，其选择原则是以最靠近客户并且已接入主站的计量装置作为监测点。本方案涉及的电压质量监测对象包括高压客户和公变台区，不同客户的电压监测点位置和监测装置如下表4-1所示：表 4-1 客户端电压质量监测数据采集装置电压质量监测对象 监测点位置 监测装置专线首端计量客户的终端安装位置 厂站终端+三相多功能电能 表专线专线末端计量客户的终端安装位置 负荷管理终端高压客户专变 专变用户终端安装位置 负荷管理终端公变台区客户 公变 配变终端安装位置 配变监测终端客户端电压质量监测技术方案44.3 数据采集按照终端功能规范，客户端电压质量各类监测装置采集关键数据项（不限于）如下表4-2 所示：表 4-2 客户端电压质量监测装置采集数据项监测装置 采集关键数据项 采集周期 引用规范三相多功能表 电压合格率月统计数据 月统计数据厂站终端不具备电压监测功能，可抄读三相多功能表电压合格率数据A/B/C 单相电压质量统计数据 电压合格累计时间； 电压超上限时间； 电压超下限时间； 最高、低电压及出现时刻；日/月统计数据1、 营销自动化系统负荷管理终端 / 配变监测计量终端技术规范（2008版）2、 营销自动化系统通信协议（2008版）3、 2007-2013广西电网公司计量自动化技术规范4、电压合格率通过主站计算得出三相（总）及 A/B/C 单相电压质量统计数据 电压合格率； 电压监测总时间； 电压越上限时间； 电压越下限时间； 电压超下限不合格率； 电压超上限不合格率；日/月统计数据1、 广东电网公司负荷管理终端 / 配变监测计量终端技术规范（0903 版）2、 广东电网公司负荷管理终端 / 配变监测计量终端通讯规约（0903 版）支持对电压合格率直接统计负控终端配变终端三相（总）及 A/B/C 单相电压质量统计数据 电压合格率； 电压监测时间； 电压超限率； 电压超上限时间； 电压超下限时间； 最高、低电压及出现时刻；日/月统计数据1、 南方电网公司负荷管理终端 / 配变监测计量终端技术规范（2013版）2、 南方电网公司计量自动化系统上行通信协议（2013版）支持对电压合格率的统计3、 云南电网公司负控管理终端技术规范4、 营销自动化系统配变监测计量终端技术条件客户端电压质量监测技术方案54.4 数据处理4.4.1 数据校验从监测装置采集的数据需要经过数据校验以确保其可信度。其主要功能包括：（1） 提供采集数据完整性和合理性的检查与分析。现有主站已提供完整性检查和数据异常规则自定义功能，用户可以进行规则配置。其中，数据项合理性校验规则包括但不限于：表 4-3 日统计数据项合理性校验规则校验数据项 采集周期 合理性校验规则电压合格率 日 0电压合格率1电压监测时间 日 0电压监测时间1440电压合格累计时间 日 0电压合格日累计时间1440电压超上限时间 日 0电压超上限时间1440电压超下限时间 日 0电压超下限时间1440最高、低电压及出现时刻 日 应为完整时标格式表 4-4 月统计数据项合理性校验规则（2） 发现异常数据进行告警和标识，对于首次抄表失败的计量点，应自动将其列入补抄计划，连续补抄 3 次（可设）均失败的计量点不再自动补抄，列入电压监测数据抄表失败清单，同时发出告警信息。告警和标识应包括但不限于：校验数据项 采集周期 合理性校验规则电压合格率 月 0电压合格率1电压监测时间 月 0电压监测时间1440日历月天数电压合格累计时间 月 0电压合格时间1440日历月天数电压超上限时间 月 0电压超上限时间1440日历月天数电压超下限时间 月 0电压超下限时间1440日历月天数最高、低电压及出现时刻 月 应为完整时标格式客户端电压质量监测技术方案6表 4-5 异常数据告警和标识序号 告警和标识1 数据项不完整，无法计算2 统计结果不合理3 日统计数据采集失败4 月统计数据采集失败5 抄表失败（3） 数据异常分析结果应以清单形式展现。同时，主站应支持数据异常人工分析，经人工分析的数据异常列入数据异常清单。4.4.2 数据计算从监测装置采集的数据经过不同流程的处理，最终得到可供发布的电压质量监测结果。流程示意图如下：利用主站辅助计算进行监测点电压质量精算电压质量监测收集部分电压监测数据 （ 电压合格时间 ，电压越限时间 ）开始直接采集终端电压质量相关统计结果通过主站获取 1 5 分钟间隔 冻结的瞬时 数据 ， 作为 1 5 分钟内的平均值利用主站辅助计算进行监测点电压质量估算主 站 辅 助 精 算终 端 直 接 监 测主 站 辅 助 估 算图 4-2 数据计算流程图（1）终端直接监测。终端有电压合格率计算功能，主站直接从终端采集数据，用于发布。（2）主站辅助精算。终端无电压合格率计算功能，需要通过主站采集相关字客户端电压质量监测技术方案7段（电压合格累计时间及越限时间）辅助计算出数据。数据计算公式如下： %10电 压 监 测 总 时 间电 压 合 格 累 计 时 间电 压 合 格 率 其中：电压监测总时间 = 电压合格累计时间 + 电压越上限时间 + 电压越下限时间。式中缺少任意一项均可由其他三项推导得出。只能采集 A/B/C 单相电压质量统计数据的，统一取 A 相电压合格累计时间或越限时间计算电压合格率。（3）主站辅助估算。不具备电压监测功能的终端，可通过主站获取15分钟间隔点的运行数据近似作为该点15分钟内的电压平均值，由主站根据电压上下限阀值，判断电压合格与否，并根据下述公式计算电压合格率： =10%电 压 合 格 次 数电 压 合 格 率 总 采 集 次 数4.5 数据应用4.5.1 采集任务设置采集任务设置包括定时数据采集和缺点数据补采。对所选终端进行采集任务设置后，系统会根据策略自动采集终端数据：表 4-6 任务数据采集设置数 据 类 型 定 时 数 据 采 集 设 置 缺 点 数 据 补 采 设 置监测点日统计数据 每日抄读，默认为每日 0 点 可设置补采次数（默认值 3 次） 监 测 点 月 统计 数 据每月抄读，建议设置为每月 1 号 0点 同上此外，系统还必须支持实时采集功能，能够对指定终端的指定数据进行实时数据采集。4.5.2 电压合格范围维护计量自动化主站根据各类终端所监测的电压等级及时对在线的各个终端进行参数更新设置。设置参数包括：额定电压、电压上下偏差限值等。表 4-7 不同客户供电电压偏差限值客户类型 电压等级 偏差限值高压客户 专线 35kV 及以上供电客户 -3%+7%客户端电压质量监测技术方案8客户类型 电压等级 偏差限值20kV 及以下三相供电客户 7%35kV 及以上供电客户 -3%+7%专变20kV 及以下三相供电客户 7%公变台区 380V/220V 7%4.5.3 数据发布经过数据异常分析未发现异常的数据，可自动发布或经过人工审核后发布。数据发布方式分为 Web 界面发布、通过接口导入营销管理系统、通过用户自定义生成各类明细表等。（1） 发布数据包含但不限于以下字段：表 4-8 数据发布字段字段名称 字段格式 备注客户编号 字符客户名称 字符计量点 ID 字符三相总（如有）及 A/B/C 相日/月电压合格率 数字 百分数，三位小数，不带百分号电压合格率数据来源 字符 数据来源分为“直接监测、辅助精算、辅助估算”统计时间 数字 单位：分钟三相总（如有）及 A/B/C 相合格时间 数字 单位：分钟三相总（如有）及 A/B/C 相越上限时间 数字 单位：分钟三相总（如有）及 A/B/C 相越下限时间 数字 单位：分钟A/B/C 相电压最小值 数字 单位：伏，两位小数A/B/C 相电压最小值出现时刻 日期 精确到分 yyyy-mm-dd hh24:miA/B/C 相电压最大值 数字 单位：伏，两位小数A/B/C 相电压最大值出现时刻 日期 精确到分 yyyy-mm-dd hh24:mi（2）以曲线、棒图等多种形式反映统计结果，包括月统计值波动曲线、电压合格率同期比较曲线等。客户端电压质量监测技术方案9（3）支持查询某个监测点某日（月）电压质量数据以及多个监测点某日（月）的统计数据。表 4-9 测量点日（月）电压质量统计数据查询客户信息 三相电压质量数据 A相 B相 C相日期客户编号客户名称计量点ID电压合格率数据来源最大电压值最小电压值最大值出现时间最小值出现时间统计时间合格时间超上限时间超下限时间 合格率 （4）根据供电客户类型和电压等级分别按日、月统计客户端电压质量数据。如高压客户电压质量，公变台区电压质量等。（5）数据异常统计，可按采集关键数据项显示、统计数据异常终端数、异常类型（可按缺失、错误等分类） 、比例等情况。4.5.4 与其他业务系统的接口（1）与上级电能量计量平台提供接口，发布电压质量监测数据。（2）与营配等相关管理信息系统共享提供接口。通过统一的接口规范向营销、生产等管理信息系统发布电压质量监测数据。客户端电压质量监测技术方案105 附录5.1 客户端电压质量监测与生产部门供电电压监测的对比对比项 生产部门电压质量监测 客户端电压质量监测监测设备 电压监测仪厂站终端及三相多功能表；负荷管理终端；配变监测计量终端监测点分类A 类：带地区供电负荷的变电站和发电厂的 20kV，10(6)kV 各段母线电压；B 类 35kV,20kV,10kV 专线和110kV 及以上用户端供电电压；C 类 35kV 和 20kV,10kV 非专线以及 10(6)kV 用户端供电电压 ；D 类380/220V 低压网络和用户端供电电压；分高压客户及低压台区两类监测点覆盖情况1) A 类、 B 类全覆盖；2) C 类每 10MW 负荷设一个监测点；3) D 类每 100 台公用配变设置 2个及以上的监测点直供直管范围内负荷管理终端及配变监测计量终端实现全覆盖监测数据 合格率、超限率、合格时间、总统计时间、最大值、最小值等 一致监测相别 单 相 设 备 ，仅 监 测 A 相 。A 相、B 相、C 相分别监测，部分终端具备三相总的监测功能。监测原理及算法对 被 监 测 电 压 采 用 有 效 值 采 样 ，其采 样 周 期 每 秒 至 少 1 次 ，并 做 为 预处 理 值 储 存 ，以 1min 作 为 一 个 统 计单 元 。 %10)电 压 监 测 总 时 间电 压 越 限 总 时 间(电 压 合 格 率 终端直接监测的一致；需要主站辅助计算的不一致统计周期 日、月 一致通讯方式 GPRS 为 63.7%；短信为7.4%；有线为15.1%；人工抄表为13.8% GPRS、CDMA、光纤等统计结果 A/B/C/D 类电压反映某一区域电压质量整体情况 每一个客户或台区 电压质量情况客户端电压质量监测技术方案11生产部门供电电压监测管理系统的通讯方式中，短信及人工方式均为一个月抄读一次，没有每日统计数据及监测点电压数据，同时电压监测仪是根据规定比例安装、数量较少，部分只采集月统计数据；而计量自动化系统覆盖面广，监测点多，数据采集频率高。为了充分满足生产、运行和管理需要，可以借用计量自动化系统中的终端数据作为对客户的日常监测服务。客户端电压质量监测技术方案125.2 全网计量自动化终端对客户端电压质量监测支撑情况目前，全网的厂站终端、负荷管理终端及配变监测计量终端在直供直管范围内已实现了全覆盖，同时从08年的营销自动化系统负荷管理终端技术条件及配变监测计量终端技术条件开始，终端均制定了电压监测的功能，但执行上各地存在不同；2013年的计量自动化终端技术标准根据行业标准DL/T500-2009电压监测仪使用技术条件对电压监测功能进行了更加明确的定义，终端可满足供电电压质量监测的要求。各类终端/表计的电压监测功能如下表所示：表5- 1 终端/表计对电压监测功能支撑情况分类类别 说明终端直接监测表示终端能够统计并上报电压合格率、电压监测时间、电压超上限时间、电压超下限时间、电压最大值及出现时刻、电压最小值及出现时刻；主站辅助精算表示终端仅能统计部分字段，如电压监测时间、电压超上限时间、电压超下限时间，电压合格率需要通过主站计算后得出；不满足 表示设备当前状态无法提供计算电压合格率所需的数据。据统计，全网各地区现有计量自动化终端对电压质量监测的支撑情况如下：表5-2 配变终端对电压监测功能支撑情况类别 直供直管 非直供直管终端直接监测 64% 89%主站辅助精算 10% 3%不满足 26% 7%表5-3 负控终端对电压监测功能支撑情况类别 直供直管 非直供直管终端直接监测 57% 72%主站辅助精算 24% 25%不满足 19% 3%客户端电压质量监测技术方案13表5- 4 各地区配变终端对电压质量监测支持情况所占比例地区 是否满足电压监测要求 直供直管 非直供直管终端直接监测 71% 98%广东主站辅助精算 29% 2%广西 主站辅助精算 100% 100%终端直接监测 45% 100%主站辅助精算 45% 0%云南不满足 10% 0%终端直接监测 62% 82%贵州不满足 38% 18%终端直接监测 75% 0%海南不满足 25% 0%终端直接监测 81% 0%广州不满足 19% 0%终端直接监测 58% 0%深圳不满足 42% 0%终端直接监测 64% 89%主站辅助精算 10% 3%合计不满足 26% 7%表5-5 各地区负控终端对电压质量监测支持情况所占比例地区 是否满足电压监测要求 直供直管 非直供直管终端直接监测 65% 93%广东不满足 35% 7%广西 主站辅助精算 100% 100%终端直接监测 99% 46%云南主站辅助精算 1% 54%终端直接监测 96% 97%贵州不满足 4% 3%海南 主站辅助精算 100% 0%终端直接监测 39% 0%广州主站辅助精算 61%