变电站和发电厂电能量采集终端

变电站和发电厂电能量采集终端本文件规定了电能量采集终端（以下简称采集终端）的术语和定义、技术要求、试验方法、以及包装和贮存。本文件适用于新制造的变电站和发电厂电能量采集终端。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB2894-2008安全标志及其使用导则GB/T19520.12-2009电子设备机械结构482.6mm(19in)系列机械结构尺寸第3-101部分：插箱及其插件DL/T645-2007多功能电能表通信规约DL/T698.45-2017电能信息采集与管理系统第4-5部分：通信协议—面向对象的数据交换协议DL/T719-2000远动设备及系统第5部分传输规约第102篇电力系统电能累计量传输配套标准DL/T743-2001电能量远方终端DL/T860-2009变电站通信网络和系统IEC62056.21-2002电能仪表-抄表、费率和负荷控制的数据交换第21部分：局域数据直接交换（IEC1107规约）IEC62056.62-2006电测量设备-数据交换与抄表，费率与负荷控制第62篇：接口类（DLMS规约）ISO/IEC9506工业自动化系统制造电文规范IECAlphaCommunicationsProtocolForMeterReadingANSIC12.21-1999AmericanNationalStandardProtocolSpecificationforTelephoneModemCommunication3术语和定义GB/T19520.12-2009、DL/T645-2007、DL/T698.45-2017、DL/T719-2000、DL/T860-2009界定的以及下列术语和定义适用本文件。变电站和发电厂电能量采集终端electricenergydataacquisitionterminal收集、处理和存储变电站和发电厂内各电能表的数据，同时能与主站或站内设备进行数据交换的设3.2IED实例配置文件（ConfiguredIEDDescription，简称CID文件）描述已配置的智能电子设备，由SCD文件中本智能电子设备相关配置生成。该文件是对SCD解耦实例化后的单装置配置文件。4技术要求4.1一般要求4.1.1采集终端对变电站或发电厂内安装的常规电能表、数字化电能表、变电站“四合一”保护测控装置等计量设备信息进行采集、处理、存储和传输，实现电能信息数据的管理、传输及电能表运行管理等应用功能。4.1.2采集终端应能与电能量计量主站系统、用电信息采集系统、变电站自动化系统和发电厂监控系统等进行数据交换。4.1.3采集终端应可满足预制舱式二次组合设备安装要求。为便于维护，增强备品备件的通用性，采集终端的板卡和软件应能适用于“前接线前显示”结构型式终端和常规“后接线前显示”结构型式终端。采集终端应无旋转部件。4.1.4采集终端软件升级时，不应影响已有参数配置和历史数据。4.1.5采集终端应遵循电力监控系统安全防护相关规定，相关设备部署在生产控制大区的安全II区；采集终端应能接入电力监控系统网络安全监测装置，并能正确上传安全事件信息。4.2工作环境要求采集终端应满足以下工作环境要求：a）温度：-40℃~+70℃;b）相对湿度：10%～100%；c）大气压力：86kPa～106kPa。4.3机械要求4.3.1外形尺寸4.3.1.1采集终端应符合GB/T19520.12的要求，采用机架式或壁挂式，模块化设计。4.3.1.2人机交互界面应采用彩色液晶屏，其中机架式不小于5.6英寸、壁挂式不小于4.2英寸，支持按键或触屏输入汉字、数字、大小写字母、特殊字符。4.4电气要求4.4.1采集终端应支持交、直流供电，具备双电源冗余热备。4.4.2电源接口应具备交流、直流电源自适应功能。4.4.3交、直流电源应具有输入过压、过流保护，直流反极性输入保护等措施。4.4.4采集终端工作电源范围及偏差交流电源电压输入范围为85V～285V；频率为50Hz，允许偏差-2%～+2%。直流电源电压输入范围为100V～375V，直流电源电压纹波不大于5%。4.4.5采集终端工作功率消耗正常工作时，机架式采集终端整机功耗≤30W（最大配置情况）。正常工作时，壁挂式采集终端整机功耗≤20W（最大配置情况）。4.5功能要求4.5.1采集终端功能配置采集终端以15分钟的采集周期自动采集电能表数据，运行时间3天，采集成功率应不低于99%。表1电能量采集终端功能配置1√√2√√√√3√√√√4√√5√√6√√√√√7√4.5.2数据采集采集终端按照抄表方案设定的数据采集间隔进行数据的定时采集，采集间隔可从1min到1440min灵活设置，默认为15min，采集终端应可根据主站召唤请求上传相应数据。采集终端采集电表数据时，应支持电表表码有效数字位的采集，在规约支持范围内，不应对表码做截断处理。4.5.2.1数据采集内容表2电能量采集终端数据采集内容1当前正向有功电能示值/（增量总、各费率）√当前反向有功电能示值/（增量总、各费率）√当前正向无功电能示值/（增量总、各费率）√当前反向无功电能示值/（增量总、各费率）√√2√√√√√3√√√√√√4√√√4.5.2.2数据采集方式采集终端应支持采集常规/智能表相关数据，同时也应该支持采集数字化电能表、变电站“四合一”保护测控装置相关数据。采集终端应支持采集电能表电能示值/增量数据和负荷曲线两种读取方式，具体采集方式包括：a)定时自动采集：采集终端可根据预设的抄表方案自动采集电能表数据。b)报告方式采集：采集终端可根据开启的设备报告方式采集电能表数据。c)自动补采：如果在规定时间内未采集到电能表数据，采集终端应有自动补采功能。补采失败时，生成事件记录，并可向主站上送。d)人工召测：采集终端可随时启动人工实时召测数据，可单测量点召测，也可全部测量点召测，并可查看实时召测数据。e)采集失败后的数据处理：采集终端获取数据失败，在主站召唤电能表电能示值时，采集终端应上传采集失败前最后一周期电能表的电能示值数据，并将此数据质量码置为无效。4.5.3数据存储和管理4.5.3.1数据存储要求采集终端存储空间应不少于1GByte，并可根据业务需求扩展，历史数据保存时间不少于半年，宜具备电子盘等数据镜像功能。采集终端应能满足至少128块电能表180天电能量曲线数据（15min采集周期）、30天日冻结数据和12个月冻结数据的连续存储，以及最近500条事件记录的存储需要。4.5.3.2日冻结数据日冻结数据为每一日日末的24点时刻的冻结值，数据源为电能表。采集内容见表3。表3电能量采集终端日冻结数据内容1√2√3√4√5√4.5.3.3月冻结数据月冻结数据为每月月末的24点时刻的冻结值，数据源为电能表。采集内容见表4。表4电能量采集终端月冻结数据内容1√2√3√4√5√6√7√8√9√√4.5.3.4曲线数据采集终端应根据不同主站曲线冻结要求生成符合相应数据周期的历史曲线数据，缺省间隔时间为15min，采集数据内容见表5。表5采集终端曲线数据内容1√2√3√4√5√6√7√8√9√√√4.5.4电能表运行状态量采集采集终端应监视电能表运行状况。当电能表出现电能量计量异常、电能表故障或通信异常等状况时，可按事件记录要求记录事件发生/恢复的时间和异常数据，并具备事件上送功能。4.5.5参数设置和查询采集终端应支持本地/远程设置和查询相关参数，参数设置后，应能不经重启、立即生效，不应造成抄表中断及存储数据的丢失。采集终端支持设置和查询的相关参数包括：4.5.5.1采集终端档案，如采集终端编号、型号、版本号、版本生成日期或出厂日期等。4.5.5.2采集终端通信参数，如主站通讯地址（包括主通道和备用通道）、通信协议、IP地址等。4.5.5.3抄表参数，如采集周期、抄表时间、采集数据项、计量点参数等。4.5.6事件记录采集终端应支持事件记录并通过规约上传主站，包括采集终端和电表事件。采集终端事件包括采集终端电源故障、采集终端校时记录、采集终端开关机事件等，电表事件包括采集终端与电表通信失败、电表表码跳变、电表电池电压低、电表时间超差等。表6电能量采集终端事件记录内容1234567894.5.7其他功能要求4.5.7.1采集终端的人机界面应采用菜单式设计，可通过键盘、触摸屏输入大小写字母、数字、常用符号及汉字；登录密码应能支持大小写字母、数字、常用符号的组合，长度不少于8位。4.5.7.2采集终端应支持不少于10套抄表方案，以满足不同数据采集需求。4.5.7.3采集终端应采用安全操作系统。4.5.7.4采集终端应具有实时时钟与日历，终端时钟可校准。在采集终端无外部供电电源状态下，日守时误差≤±1秒；电源恢复时，内部时钟应继续正常运行。4.5.7.5可通过参数设置使采集终端对电能表自动校时，校时方式分为越限校时、区间校时、强制校时三种校时策略。采集终端应支持通过广播方式对电能表进行校时。4.5.7.6采集终端应具备接收主站时间召唤和对时命令的功能。4.6外部通信要求4.6.1总体通信架构采集终端位于电力监控系统安全II区，应根据电力监控系统安全防护总体方案部署实施。电能量采集终端应分别与电能量计量系统主站、常规/数字化电能表、变电站“四合一”保护测控装置、变电站监控系统等进行通信。电能量采集终端通信总体架构如图1所示。图1电能量采集终端通信总体架构4.6.2与电能量计量主站系统通信4.6.2.1接口a)采集终端应具备不少于4路独立高速以太网或光纤通讯接口。（壁挂式终端应不少于2路）。b)采集终端与主站通信，应采用冗余配置，满足电力调度数据网双平面接入的要求，应采用双网口分别接入相应接入网的通信模式。c)采集终端与主站通信，每个网口应支持至少8个主站的并发采集，并支持不同主站采用不同的参数配置（包括但不限于通信协议、采集信息表等参数）。采集终端与不同主站间的通信应相互独立。 d)采集终端与主站通信，在不具备调度数据网双平面接入条件时，可选配1路拨号通道。4.6.2.2通信规约采集终端通信接口应支持DL/T719-2000规约或等同兼容规约，并且支持规约库的拓展升级。4.6.2.3通信速率a)采集终端采用以太网通信时速率：10/100Mbps（自适应）或100/1000Mbps（自适应）。b)采集终端采用光纤通信时速率：10/100Mbps（自适应）或100/1000Mbps（自适应）。4.6.3与电能表通信4.6.3.1接口a)采集终端应具备至少8路RS485接口，并具备扩展接口的能力，每路RS485接口至少可采集16块不同通信规约和不同速率的电能表。b)采集终端应满足现场采集数据的时效性要求，每个RS485串口所接入电能表不宜超过8块，对于同一计量点的主副表应通过不同通讯线缆接入不同的RS485串口。采集终端与现场电能表接线拓扑结构如图2所示：图2电能量采集终端与电能表通信连接拓扑结构4.6.3.2通信规约采集终端与电能表的通信接口应满足以下通信规约：a)采集终端应同时支持以下规约，并能使用下述规约对电能表进行数据采集和校时。表7电能量采集终端支持的规约列表1DL/T645-1997多功能电能表通信规约2DL/T645-2007多功能电能表通信规约3DL/T698.45-2017电能信息采集与管理系统4IEC1107规约（IEC62056.21-2002）5ANSI规约6ABB规约7DLMS规约（IEC62056.62-2006）8EDMI规约b)采集终端的同一通道应支持与不同规约、不同波特率的表计进行通信。4.6.3.3通信速率采集终端通信接口可选速率为：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps，建议缺省值为2400bps。4.6.4采集终端与智能变电站应用接口4.6.4.1采集终端通过网络或光纤接口进行数据采集和传输。4.6.4.2采集终端应能同时支持服务器与客户端模式应用。采集终端采集数字化电能表或变电站“四合一”保护测控装置数据时，作为客户端模式应用；与智能变电站后台通信时，作为服务器模式应用。4.6.4.3采集终端应支持DL/T860-2009规约，不应使用规约转换器转接通信。4.6.4.4采集终端与现场数字化电能表、变电站“四合一”保护测控装置及监控后台通过局域网通信时，网络拓扑结构如图3所示：图3智能变电站电能量采集终端网络拓扑结构4.6.5对时接口4.6.5.1采集终端应支持全站统一时钟系统和远方主站对时功能，优先采用全站统一时钟系统对时（北斗信号为主，GPS信号为辅）。4.6.5.2采集终端应具备时间同步监测管理功能。4.6.5.3采集终端对时信号类型优先采用IRIG-B码，对时信号宜采用光纤传输。4.6.5.4采集终端有多个时钟源时，应响应唯一的时钟源。4.6.6其他接口4.6.6.1采集终端应具备独立的维护接口。4.6.6.2采集终端应具备与本地监控系统通信的接口。4.6.6.3采集终端应具备至少2路硬接点告警输出。5试验方法5.1机械性能试验5.1.1.1试验要求：采集终端的外观应和厂家声明内容一致，应具有安全标志并符合GB2894-2008的规定。5.1.1.2试验方法：检查并记录被测采集终端的产品名称、型号、制造厂名、商标、出厂日期、出线方式、电源接线方式、接地端子、指示灯、屏幕尺寸、按键数量、外形尺寸、机箱材质及颜色、安全标志、数据存储容量等。5.2电气性能试验5.2.1电源模块切换试验5.2.2.1试验要求：被测采集终端在主电源、后备电源模块同时工作或者单一电源工作时应能正确采集电能表数据并上送主站，在电源切换过程中通信无中断；5.2.2.2试验方法：测试采集终端在主电源工作情况下采集数据是否正确；测试采集终端在主备电源同时供电的情况下采集数据是否正确；测试采集终端在备用电源供电情况下采集数据是否正确，在电源切换过程中有无通信中断。5.2.2后备电源模块试验5.2.2.1试验要求：采集终端应具备后备电源，在主电源模块工作异常时，后备电源模块能够保证采集终端正常工作；5.2.2.2试验方法：在采集终端正常工作的时候，断掉采集终端的主电源模块，测试采集终端后备电源模块是否能够保证设备的正常工作，无死机、重启现象。5.3功能试验5.3.1登陆密码试验5.3.1.1试验要求：进入终端人机交互菜单界面需要通过键盘或触摸屏输入密码，密码长度不少于8位，包含数字、大小写字母、常用符号的组合；5.3.1.2试验方法：提前设置包含数字、大小写字母、常用符号的8位密码，输入相同密码应能进入终端菜单式交互界面，并进行相应各类功能操作；输入错误密码应不能进入终端菜单式交互界面。5.3.2汉字输入功能试验5.3.2.1试验要求：采集终端人机交互界面应支持通过按键或触摸屏输入大小写字母、数字、常用符号及汉字功能，至少支持二级汉字库。5.3.2.2试验方法：在采集终端人机交互界面的线路名称或其它输入菜单，通过按键或触摸屏输入大小写字母、数字、常用符号及汉字，输入后应能保存并正常显示。5.3.3与主站并发采集试验5.3.3.1试验要求：每个网口应支持至少8个主站的并发采集，并支持不同主站采用不同的参数配置（包括但不限于通信协议、采集信息表等参数）。采集终端与不同主站间的通信应相互独立；5.3.3.2试验方法：采集终端同一个网口的8个端口都配置为与主站通信的服务端，并设置不同的通信地址。测试软件并发开启8个客户端，针对采集终端同一个网口的8个不同端口号发起连接，应能够建立连接并能抄读数据。测试软件客户端通信地址错误时应通信失败。5.3.4对时功能试验5.3.4.1试验要求：被测采集终端应能够支持B码对时和电能量主站下发对时报文功能；具有向电能表发送对时报文功能。5.3.4.2试验方法：分别用时间信号测试仪模拟B码对时信号和用模拟电能量主站下发对时报文，查看被测采集终端对时是否正确；被测采集终端向电能表发送对时信号，检查电能表对时是否正确。5.3.5信息安全防护功能试验5.3.5.1试验要求：采集终端不应包含严重的系统漏洞，不应留有后门，对其它设备或系统不应有除正常操作之外的恶意操作（如DDOS攻击等）。5.3.5.2试验方法：利用漏洞扫描软件检测电能量采集终端的各个网口，不应出现严重的系统漏洞，不应出现不明用途的异常网络端口。对电能量采集终端的各个通信接口进行监听，不应有除正常操作之外的恶意行为。5.3.6时间同步监测管理功能试验5.3.6.1试验要求：被测采集终端对时间同步状态在线监测的设备状态自检协议应采用61850-MMS协议，对时状态测量应采用NTP协议。5.3.6.2试验方法：对被测采集终端支持的协议进行测试；记录被测设备支持的协议配置和功能，本项测试通过后方可进行后续项目的测试。5.3.7设备时钟状态自检功能的试验5.3.7.1试验要求：被测设备时钟状态自检功能应满足表7。1)按图4搭建试验环境；2)时间同步管理功能试测试设置在接收被测设备状态告警信号的模式；3)设置时钟测试仪的输出模拟表8所示场景，监测对时接口状态的行为，测试时，设置每个产生告警的场景前应先使告警返回；4)设置时钟测试仪的输出模拟表9所示场景，监测对时服务状态的行为，测试时，设置每个产生告警的场景前应先使告警返回；5)设置时钟测试仪的输出模拟表10所示场景，监测时间跳变侦测状态位的行为，测试时，设置每个产生告警的场景前应先使告警返回。端图4被测设备的时钟状态自检功能试验原理图表8被测设备对时接口自检功能试验及合格判据插入或连接对时电缆/光纤且对时信号质量标志表9被测设备对时服务状态自检功能测试及合格判据表10被测设备时间跳变侦测状态自检功能测试及合格判据5.3.8台体自动化测试数据采集功能试验5.3.8.1试验要求：电能量采集终端应能采集到电能表的串行数据、数字量数据（仅对支持MMS传输数据功能的被测电能量采集终端）。5.3.8.2试验方法：按照图3所示，将模拟表、电能量采集终端、测试主站连接在一起，测试采集终端可以采集的电能表数据的种类（串行数据、数字量数据等并测试电能量采集的数据是否准确。采集终端获取数据失败时，应上传采集失败前最后一周期电能表的数据，并将此数据质量码置为无效。5.3.9多种电能表通信规约试验5.3.9.1试验要求：采集终端应在同一通道同时支持多种电表规约及多种通信速率，并能正常对电表进行数据采集和校时。5.3.9.2试验方法：将表7所列各种规约的电能表各一只连接到同一条RS485总线上，最后接入被测采集终端，采集终端应能正常自动采集各电能表数据并能对表计校时。5.3.10多费率数据采集功能试验：采集终端应具备多费率数据采集功能5.3.10.1试验要求：采集终端应能正确采集电能表的电能量数据（总及至少4个费率5.3.10.2试验方法：将电能表划分至少4个费率时段，检查采集终端采集的电能表总及各费率时段的数据是否准确。5.3.11当地人工读取数据试验5.3.11.1试验要求：采集终端应能够在当地通过人机显示界面手动操作人工读取到数据；5.3.11.2试验方法：测试采集终端是否可以在当地准确读取电能量数据。5.3.12记录并报告信息功能试验5.3.12.1试验要求：采集终端应能够正确记录开机时间、电能表故障信息等并上送主站;5.3.12.2试验方法：试验采集终端记录报告信息是否正确。5.3.13显示功能试验5.3.13.1试验要求：采集终端应具备显示功能，支持终端设备参数和数据的显示；5.3.13.2试验方法：查看采集终端面板是否可以显示设备参数和采集到的数据等信息。5.3.14热插拔功能试验5.3.14.1试验要求：采集终端应采用模块化结构，支持热插拔；5.3.14.2试验方法：在被测采集终端上电正常工作情况下，拔掉被测采集终端的通信板卡或者采集板卡，再将板卡插回原位，被测采集终端应能正常工作。5.3.15自诊断功能试验5.3.15.1试验要求：采集终端应能自动诊断设备的运行状态及故障并能正确记录；5.3.15.2试验方法：模拟采集终端的软件故障或者硬件故障，如拔出通信模块或扩展板卡等，查看采集终端是否能够准确诊断出故障原因。5.3.16自恢复功能试验5.3.16.1试验要求：采集终端应能在设备发生故障时自行恢复到正常工作的状态；5.3.16.2试验方法：模拟采集终端的软件故障或者硬件故障，如通信模块或扩展板卡拔出，致使采集终端板卡无法正常工作，重新插入后在没有人工干预的情况下，测试被测采集终端板卡是否能够恢复到正常工作时的状态。5.3.17通道自适应功能试验5.3.17.1试验要求：采集终端应能适应网络通道和电话通道；5.3.17.2试验方法：采集终端分别通过网络通道和电话通道向模拟主站传送数据。5.3.18数据采集准确性试验5.3.18.1试验要求：被测采集终端采集的电能量数据应和电能表对应时段数据一致；5.3.18.2试验方法：测试采集终端通过串口、网口（仅对支持MMS数据传送功能的被测采集终端）采集数据，采集到的串行数据、数字量数据应与电能表数据一致。5.3.19当地、远方读取数据准确性试验5.3.19.1试验要求：当地和远方读取数据应保持一致，并至少能够读取7日前保存的数据；5.3.19.2试验方法：分别记录采集终端装置面板读数和模拟主站读数，并查看采集终端是否能够准确读5.3.20失电情况已保存数据和参数准确性试验5.3.20.1试验要求：在失电情况下，电能量数据和参数能准确保存至少十年；5.3.20.2试验方法：记录某一天某一时刻采集终端采集到的电能量数据和相关参数，在间断失电7天后，查看之前记录的数据和参数是否保持一致。5.3.21采集周期试验5.3.21.1试验要求：采集周期应在1～1440min内可调；5.3.21.2试验方法：将采集终端的采集周期设置在1～1440min内，查看采集终端是否按照采集周期对电表数据进行抄读。5.3.22守时试验5.3.22.1试验要求：采集终端在失去同步时间源后，日守时误差≤±1s；5.3.22.2试验方法：在采集终端正确对时后，切断采集终端的同步时间源，记录当前时间，在24h后查看采集终端的时间并和标准时间源进行比较，测试日守时误差是否≤±1s。5.3.23其它性能指标试验5.3.23.1采集终端宜具备判定电能表表码跳变的功能。5.3.23.2采集终端断电、重启、通信中断恢复后不应发生电能表表码跳变。5.3.23