大用户电力负荷管理系统解决方案剖析.doc

长沙威胜大用户电力负荷管理系统解决方案1 总则1.1 概述随着电力市场由卖方市场向买方市场的转变，电力部门的经济效益将越来越取决于对供用电各环节进行管理的细致程度，其中，加强对大用户用电现场的管理是提高 经济运行水平的有效途径之一。建立大用户电力负荷管理系统，可实现大用户远程自动抄表和负荷现场管理，提高用电监测及负荷管理水平，为加强电力需求侧管理提供重要技术支持。为了能够顺利地完成供电公司大用户用电现场管理系统的工程设计和实施，在本技术方案中，我公司本着诚挚、科学的态度，充分发挥我公司在电量采集与配用电管理系统设计、开发和实施方面的专业技术和经验，以及在工程建设中的综合协调能力，向电力公司提出我公司的解决方案。希望能为供电公司建立一套实用的、可靠的大用户用电现场管理系统，最大限度地满足供电公司在电能量采集和大用户用电现场管理现在和未来的需要，并以此提高供电公司的智能化、先进性和知名度，促进供电公司事业的腾飞。1.2 遵循的有关标准所有技术规定均符合下列标准 ISO 国际标准化组织标准 IEC 国际电工委员会标准 ITU 国际电信联盟标准 OSI 开放系统互联 IEEE 国际电气和电子工程师学会标准 GB 中华人民共和国国家标准 DL 中华人民共和国电力行业标准主站主要遵循下列标准: GB/T1373092 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件 GB8566-88 计算机软件开发规范 GB8567-88 计算机产品开发文件编制指南 DL/T686-1999 电力网电能损耗计算导则 IEC60870-5-102 远动设备及系统 第5 部分 第102 篇 电力系统中传输累计量（电能量）配套标准 1996 应用标准 GB2423.1/2/3 电工电子产品基本环境试验规程 Q2001地区负荷管理系统建设导则终端主要遵循下列标准： DL/T743 2000 电能量远方终端 DL/T698 1999低压电力用户集中抄表系统技术条件 DL/T553-1993无线电双向负荷控制终端技术条件 IEC 1000-4-2/3/4-1995 电磁兼容 GB12325-90 电能质量 供电电压允许偏差 GB12324-90 电能质量 电压允许波动和闪变 GB4208 外壳防护等级分类 GB2423.1/2/3 电工电子产品基本环境试验规程 DL/T 6141997 多功能电能表 GB/T13729-92 远动终端通用技术条件通信协议主要遵循下列标准: IEC870-5-102-1996 DL/T719-2000 远动设备及系统第5 部分：传输规约 DL/T634-1997 远动设备及系统传输规约 IEC1107-1996（直接本地） IEC1142-1993（本地总线） DL/T645-1997 多功能电能表通信规约 DL 476-92 电力系统实时数据通信应用层协议 DL-536-96电力负荷控制系统数据传输规约 DL/T 645-1997 多功能电能表（复费率）通讯规约 DL/T 445-1997 多功能电度表通信规约 GB/T 13453-1994 数据通信基本型控制流程1.3 系统建设目标(1).数据自动采集：自动或定时采集各大用户计量点累计电量、瞬时电量、用电事件、电能质量等供电数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性，为电量结算提供准确依据。(2).计量装置监测：远程监测电能计量装置运行信息，分析计量故障、窃电等信息，及时发现客户异常用电。(3).负荷控制：动态监测用户负荷，为需求侧管理提供准确、及时的负荷数据，根据需要通知客户并通过拉闸进行控制负荷。(4).供电质量监测：电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、谐波的监测分析。(5).统计分析：实现各大用户计量点分时电量统计、负荷分析、线损统计与分析等。1.4 总体描述1. 详细规划和设计 大用户电力负荷管理系统涉及面广，面向对象多。在系统建设时，根据各地区电网的实际情况做出统一的规划、可研和设计，避免盲目建设和重复投资。 系统坚持高起点、高水平的原则，保证其先进性。 系统以实现需求为目标，充分结合实用、先进、可靠、经济几方面的因素。2. 功能独立性大用户电力负荷管理系统的核心是电能量数据的准确性、负荷控制的可靠性，是其他系统所不能替代的。系统保持相对独立性，在确保系统安全和数据安全的前提下，实现与其它系统的数据交换。3. 系统扩展性随着技术进步及电力体制改革深化，大用户电力负荷管理系统的规模和应用都会有很大的发展变化，为保证投资效益，系统提供很好的可扩展性，满足不断增加的大用户接入需要。4. 系统开放性系统在设计上遵循标准化的原则，在遵循统一标准的前提下，允许不同厂商的产品相互替代，另外，系统还具有良好的兼容性，以保证本系统与其他系统进行信息交换。5. 系统安全性考虑到系统的大用户数据最终将作为计费的依据，因此系统的安全性至关重要，在系统设计与建设过程中，采用了有效的机制保证整个系统的安全性。6. 分期建设原则由于大用户电力负荷管理系统包含面广、接入点多，在作好规划和设计的同时，从实用、发展和投资的角度出发，分期建设。7. 分档次建设的原则各地区供电局的大用户供电规模存在很大差异，根据各地区315kVA 以上大用户数量，将大用户电力负荷管理系统分为大、中、小三种类型：1、 大型：大用户计量点数大于10000 点。2、 中型：大用户计量点数大5000 点，小于10000 点。3、 小型：大用户计量点数小于5000 点。8规范安装为减少安装过程中出现的问题，方便运行维护，同时降低安装成本，严格按照终端安装的规范进行施工，保证终端各种要求具备功能的实现，保证终端的可靠稳定运行，保证现场计量设备不受影响。2 主站技术2.1 数据采集 数据采集支持GPRS、CDMA 等公共无线数据通信方式、拨号通信方式，同时支持网络通信、短信、GSM 相接合的通信方式。 系统支持多采集服务器负载均衡、多线程并发的通信调度管理机制。 系统支持灵活配置两个或多个通道互为备用，多通道根据任务繁重程度自动均衡负载。 系统定时和随时抄录远方数据，定时采集的时间间隔和数据采集项目由授权用户灵活定义，重复召唤的次数也由授权用户灵活定义。根据应用需要可灵活制定抄表策略。 对无法抄录的计量点，系统以多种的方式发出报警，方便值班人员进行人工召抄，对因主站故障未能抄录的数据，在系统恢复正常时，能自动补测。 表计异常、CT/PT 异常、客户侧终端异常或故障等事件，能及时主动上报。 主站采集服务器与终端的通信支持电网公司组织制订的通信规约，并同时支持TCP 协议和UDP 协议。 为提高数据通信的安全性和降低通信运行费用，主站与终端之间的数据通信采用可靠的数据压缩算法，压缩算法参见附件二。 主站采集服务器原始数据库核心表结构参见附件一。 系统支持远程升级终端软件功能，支持远程升级终端电表规约库。 系统支持遥测以下数据项目：1) 日负荷曲线： 00:1524:00 每15 分钟的总有功、无功平均功率；2) 正反向有功总、尖、峰、平、谷电量3) 正反向无功、四象限无功4) A、B、C 三相电压、电流、功率、功率因数5) 电流过负荷数据：最近100 次电流过负荷记录，每条记录包括电流过负荷开始（结束）时间、过负荷相别、过负荷时的最大电流。6) 失压记录、断相记录，每个记录包括事件、开始时间、持续时间等。7) 其他事件记录：过压、不平衡、逆相序、上/掉电、超功率、清需量、系统清零、初始电量、校时等，每个记录包括事件、开始时间、持续时间等。2.2 计量监测及报警(1). 防窃电报警，主站支持以下方式窃电的报警：计量柜、电能表、端子盖非法开启失压或欠压窃电分流或断流相序错接线主、副表周期电量对比异常(2). 系统能提供多种报警手段，对各种异常情况进行报警，主要对下列情况进行报警：数据异常、数据越限通信异常数据不全失压、断相等(3). 报警方式图形报警：画面，报警内容闪烁文字报警：报警内容包括报警时间及类型支持手机短消息、网络短消息及Email 等方式远程报警(4). 报警信息处理支持报警信息按定义的业务流程进行流转，由相关人员进行相应的闭环处理和反馈。2.3 负荷控制支持主站远程下载多条限电负荷曲线及强制跳闸命令。定值设置：可以在终端设置功率定值（功控）、电量定值（电控）、时段定值（时控），定值和时段能由主站远程设置。自动控制：在时间段、定值都符合要求的条件下，系统发出预跳闸命令，同时支持以短信方式告警发送到预定号码手机，在设定时间（如15 分钟）内，若负荷未降到定值以下，则发出跳闸命令。遥控功能：具备主站远程跳闸功能。主站可对终端编组进行群组遥控或单个终端遥控。安全性：对跳闸信号输出有防误动措施。2.4 数据统计分析系统具有按规定的不同时段、不同区段、不同类别及不同供电区域分别统计累计电量的功能。极值分析：累计时段内功率、电压、电流、功率因数各自对应的最大、最小值及具体发生时间、平均值等。三相不平衡率分析：大用户关联表计的整点三相功率值、不平衡率，整点三相电流值、电流不平衡率。供电可靠性分析：累计停电时间、停电次数、可靠性（%）。供电质量分析：大用户关联表计的对应电压合格率（%）、越上限时间、越下限时间、最大值、发生时间、最小值、发生时间，功率因数合格率分析，停电时间、可靠性（%）等。计量装置故障分析：针对各种异常告警，分析其产生的可能原因。2.5 档案管理系统提供档案管理程序包，对设备（如大用户计量设备、终端）、参数、抄表方案等资料进行规范化管理，对系统各种参数进行配置和修改，如电表相关参数、CT 及PT 参数、终端的参数等。大用户档案数据支持从其他系统如电力营销系统、配电网相关自动化系统导入，同时支持授权人工手动录入。2.6 报表管理系统提供专用和通用（如Excel）的电子制表功能。用户可在线方便的建立和修改报表的格式和内容，对人工修改的内容加以标识。报表可方便的进行打印（包括拷屏、定时、召唤、定点打印等）。报表内容主要包含以下部分：原始数据报表大用户管理报表大用户电量统计报表电量分析比对报表线损报表失压记录报表报警信息报表负荷控制报表用户自行定义的其它报表2.7 曲线及图形人机接口处理操作方便，直观和快速，画面显示与操作具备以下功能：可实现实时及历史数据显示、设备参数显示、查询等。具有96 点（可调）大用户电量曲线及计划电量曲线，具有任意计量点电量及计算电量的曲线趋势图，并可按小时、日、月、年显示电量曲线。系统有多种显示方式，例如数值、棒图、曲线趋势图、表盘、表格、饼图等。所绘制的曲线包含以下几类：电量曲线负荷曲线电流、电压曲线三相不平衡电流曲线线损率曲线其他用户管理需要的曲线2.8 对时系统具备与GPS 对时的功能，保证全系统与标准时间的误差不大于3 秒，并支持从其他系统获取标准时间，对时方案如下（采用GPRS 方式）：（1） 主站读取终端时钟，若在T13 秒接收到终端返回信息为有效，如果连续10 次无效，取消本次对时；（2） 主站先计算终端与主站的时钟误差T，若T50000 ），以双机热备方式运行。中型系统数据库及应用服务器配置原则：配置2 台中低档UNIX 服务器（可配置4 路CPU，TPCC 值35000 ）,以双机热备方式运行。小型系统数据库及应用服务器配置原则：配置2 台低档UNIX 服务器（可配置2 路CPU，TPCC 值20000），以双机热备方式运行。5.2.2 采集服务器系统具有多采集服务器负载均衡、多线程并发的通信调度机制，根据接入系统大用户点数考虑采集服务器的数量配置。采集服务器数量可根据系统建设的进度及需要适时扩充。采集服务器配置高档PC 服务器（2 路CPU，可扩展到4 路CPU，TPCC 值20000）。5.2.3 WEB 服务器WEB 服务器负责对外发布大用户用电信息如电量信息、负荷信息、错峰信息等。WEB 服务器配置高档PC 服务器（2 路CPU，可扩展到4 路CPU，TPCC 值20000）。5.2.4 认证服务器认证服务器负责终端的连接接入的提供合法认证。接口服务器配置低档PC 服务器（1 路CPU，可扩展到2 路CPU，TPCC 值3000）。5.2.5 接口服务器接口服务器负责和电力营销系统、生产管理系统、地区计量遥测系统等外部的数据交换。接口服务器配置中档PC 服务器（1 路CPU，可扩展到2 路CPU，TPCC值7000）。5.2.6 存储备份硬件大用户电力负荷管理系统接入点数量多，数据量大，随着系统的投入运行，数据量的增长快，考虑到系统的重要性和对数据的保存，必须考虑数据的存储及系统备份。5.2.6.1 磁盘阵列配置一台磁盘阵列作为数据在线存储设备，2 台数据服务器共享磁盘阵列组成双机热备系统。系统应用数据在线存储3 年以上。磁盘阵列的配置依据以下原则：支持双机热备冗余电源支持FC 和SCSI 连接支持0、1、01、3、5 等RAID 方式。存储容量：大型：配置容量300GByte，扩展容量3TByte。中型：配置容量200GByte，扩展容量2TByte。小型：配置容量100GByte，扩展容量1TByte。5.2.7 其他硬件主要包括应用网络设备、PC 工作站、打印机、UPS 电源等。网络设备：配置2 台以太网交换机，以负载均衡方式工作。配置1 台路由器