《电能量计量系统》PPT课件.ppt

1、电能量计量系统介绍,什么是电能量计量系统（TMS),TMS是Tele Metering System.应用计算机及各种通信和控制技术，实现对电网电能量的远程自动采集、电能量数据处理及电能量统计分析为一体的综合自动化数据平台，并通过支持系统实现与其他系统的互联的数据模型和接口规范，为电力企业的商业化运营提供科学的决策依据的综合自动化平台。包含计量表计、电表采集处理终端、主站系统及相应的通讯通道和其他配套设备组成 。 能量计量系统主要实现电能量采集装置实现电能量信息、瞬时量信息的采集、存储、上传，电能量采集系统主要实现母线平衡计算、报表统计、线损统计分析、网页发布、数据转发、计量业务维护等。若为计

2、量计费系统，则还包括对各种费率模型的支持和结算软件。,电能量计量系统（TMS)功能,一部分是应用系统的支撑平台，主要包括数据采集、数据检查及处理、数据存储、系统状态监视、事件告警及记录、数据库管理、系统安全管理、通用图形系统、通用报表系统等；另一部分是系统的应用功能，包括电能计量管理、统计分析、系统维护、WEB浏览等。 采集模块的功能：数据采集模块实现主站系统与子站系统之间的所有数据通信，实现电能量数据、状态数据的采集，具有数据补测、参数下装、GPS对时、数据合理性检验等功能。采集到的数据存放到原始数据库中。数据收发模块除采集有关的电能量数据外，还对系统的状态进行监控，包括通道状态监视、电表状

3、态监视，并发出告警信息，告警信息记录到数据库，以便查询。,电能量计量系统（TMS),电能量计量系统主站的硬件组成： 主数据库服务器：存储所有电能量数据和电能量相关属性的计算机系统。 数据处理服务器：进行数据验证和数据处理的计算机系统。 应用服务器：实现各种应用功能处理的计算机系统。 采集服务器：实现电能量的数据采集功能的计算机系统。 通信工作站：实现电能量数据与其他系统数据通信的计算机系统。 终端服务器：连接modem池输出和网络的设备。 维护工作站：具有各种展示功能，对电能量计量系统主站进行维护。 Modem池：电话通道采集电能量时使用。 网络交换机：实现上述所有设备的网络互联的设备。,电能

4、量计量系统的几个关键字,RTU定义 费率协议 负荷曲线数据 记帐数据 随机事件 积分周期 通信规约 统计数据 自动进程,RTU定义,包含了采集终端的相关参数的集合，包含厂站计量设备配置信息、数据存储信息、通信规约等模型的映象参数 终端链路地址 采集通道集合关系（主要有专线、网络、电话通道 ） 积分周期 存储周期 测量点数据类型定义,费率协议,包含日时段、费率、有效周期、特殊日信息的集合，一般包含以下元素： 费率名称定义 日费率过程 周费率过程 季节定义 有效周期 特殊日列表,负荷曲线数据,电能量计量系统定期把每个计量设备的数据定期采集处理存储后形成的一个反映时域电能量数据变化的数据。,记帐数据

5、,电能量计量随机电能表面板显示数据的快照的集合 以下数据在电表中以寄存器方式存储，记帐数据至少包含以下数据： 电表号 日期时间 当前电能量数据 当前分时电能量数据 月冻结总电量 月冻结分时电能量数据 当前分时需量数据 月冻结分时需量,随机事件,计量表计、电表采集处理终端随机产生的事件数据，记录厂站设备异常的信息。以下是随机事件的例子 电表参数设置 电表时间设置 电表缺相 电表采集处理终端参数被修改 电表采集处理终端时间被修改 电能表表盖被打开 断电 上电,积分周期,负荷曲线存储的间隔 一般负荷曲线的积分周期是60分钟的约数，一般用于计量系统的数据积分周期为15分钟、5分钟、最小1分钟。,通信规

6、约,约定了主站、电能量采集处理终端、电能计量表计之间的接口、硬件、数据结构数据传送协议 目前在电能量采集系统的通信规约如下: 主站规约： DL/T719 SCTM DLMS 表计规约： IEC 8705102 DL645 DLMS 各电表厂家规约,统计数据,电能量计量系统把存储的数据按照内部计算规则定义的二次处理数据,自动进程,电能量计量系统中预先定义的周期性的处理定义，包括定期的数据采集、统计数据生成、报表生产、系统日常事务处理,电能量计量系统的特点,准确性 可靠性 一致性 同时性 及时性 安全性 开放性 独立性 先进性 可发展性,准确性,系统在数据采集（关口电能表、电能采集装置）、传输（数

7、据通道）、存储及计算（主站）、使用（用户工作站）等环节上均应采取相应措施确保数据的准确性。,可靠性,系统的数据作为电能量计量的依据，必须具有高度的连续性和完整性，任何情况下所有计量点的电能量数据都不能丢失，万一发生丢失也必须有弥补的手段。,一致性,系统报送给各方电能量的数据必须是一致的，也就是电能量结算的依据应是唯一的。,同时性,系统从不同关口电能表采集的数据都带有时标，要求使用GPS进行对时，保证不同电能量数据采集点时钟统一。,及时性,为满足电网商业化运行中电能量统计、结算和考核周期的要求，系统数据的采集需要有一定的及时性，即在一个数据召唤周期内应能将所有数据传输一次。,安全性,系统的数据作

8、为电能量交易和结算的依据，其安全性必须得到保证。必须确保数据采集和处理中的原始电能量数据库不被修改或删除。因此，系统均不得修改原始数据库。 数据不能脱离电能量计量系统提供的接口而直接在数据库中修改,开放性,应采用符合国际标准、事实工业标准的设备及接口，提供一个开放的应用平台和开发环境，提供接入非主站系统制造厂的厂站端设备的硬件、软件接口。,独立性,电能量系统与其它系统的功能各有侧重点，应保持相对的独立性。,先进性,系统应充分采用基于B/S模式，使全电网可以利用广域计算机网络从事高效率电力市场的电子交易,可发展性,系统能够随着计量对象的发展、业务的增加，把系统的各功能模块分布配置、增加数据容量

9、系统的增容不引起数据的破坏,标准电能量计量系统的组成,初级阶段-20世纪80年代以前电能量的采集和统计处理仅作为SCADA/RTU中的一项功能。由于受当时设备的能力限制，其采集精度、数据的可靠性、连续性均存在不少问题。因此，只能作为SCADA系统监视电网运行工况之用，远未达到电能量计量和计费的要求。,国内计量系统应用的发展,国内计量系统应用的发展,2。发展阶段独立的电能量计量专用系统。 其特点是采用了独立的主站系统，专门的电量采集终端或电能量表，采用了专用通道（专线公用电信网、数据通信网等）、专用的通信规约例如IEC60870-5-102，TCP/IP等来进行电能量的采集，计算和统计考核，以适

10、应电力市场“厂网分开，竞价上网”的商业化运作的需求。,国内计量系统应用的发展,3 现阶段电能量数据平台。 增加对数据安全的规范 电能计量的准确性、可靠性、迅速性要求更高 处理的电能数据巨大，功能要求更加完善 要求建立电能信息平台，提供多方共享 电力公司更加关注供电损耗，需求侧管理 规范的数据接口和业务功能 面向对象的客户结构，独立的业务商业逻辑、分布式的业务数据处理,计量环境厂网分家,IT技术的发展 新技术的应用,PSTN GSM GPRS TCP/IP,B/S DCOM JAVA,DCOM、B/S技术 优点：DCOM，2进制编译，运行效率高，稳定。B/S技术， 系统升级/维护方便，访问使用不

11、受空间、时间限制 缺点：移植不便、跨平台运行不支持 2. JAVA、J2EE 优点：移植方便、支持跨平台运行（供应商有利） 缺点：伪编译，运行效率低，稳定性和机器相关（客户损 失）,IT技术的发展 新技术特点,数据处理流程,专为电力企业开发的电能量数据平台，基于DCOM模块化设计，系统配置的可伸缩性，完全适用各种规模的计量需求。主要针对下述应用： 国家级电网 区域电网 省级电网 地市级电网 电厂当地小主站 地市级大用户抄表结算,电能量计量系统,应用领域,电能量计量系统,系统架构,操作系统：Windows 2000/2003 Server 主流供应商的Unix 数据库：Oracle 、SQL S

12、erver,电能量计量系统,运行平台,功能模块安装在单台或多台服务器，以达到最佳性能 同一模块多服务器运行时，自动负载均衡 系统功能的扩充只在商业逻辑层完成 Windows易用性和Unix稳定性结合在一起,电能量计量系统,DCOM模块化设计,客户端免维护 随时随地访问系统 系统维护方便 ASP方案,B/S技术应用,电能量计量系统,电表数据以高压缩率加密格式保存，电能数据更加安全 原始报文被保存到数据库，提供数据正确性认证 电能数据和OBIS关联保存，方便数据处理与交换 支持多种数据交换格式：TEXT、EXCEL、XML、EDIFACT， DL476-92主站间数据交换规约,电能量计量系统,电能

13、数据平台特点（1）,提供多种数据完整性，合法性验证规则 提供多种异常数据修补方案，异常数据修正自动化,电能量计量系统,电能数据平台特点（2）,电能量计量系统,功能模块介绍,测量量,虚拟表类型,电表生成,电表通讯规约定义,电能量计量系统 模板化参数定义,DL719 (IEC870-5-102) DLMS(IEC-62056) VDEW2.0 (IEC-1107 +) IEC1107 SCTM,电能量计量系统 多规约支持,PSTN GSM GPRS TCP/IP INTERNET,电能量计量系统 多种通讯方式,电能量计量系统 主备通讯线支持,X,加快多表采集速度 节省通讯费用,电能量计量系统,并行

14、数据采集,计费电量数据 负荷曲线数据 电表设备事件 时间功能 电能数据标准化（OBIS代码）,电能量计量系统 电表数据采集,电能量计量系统 可视化任务执行监视,电能量计量系统 完整数据验证流程,数据采集 数据导入,数据检查规则1 数据检查规则2 数据检查规则3,替代值产生算法1 替代值产生算法2 替代值产生算法3,电表1 +A 10:00 超高限 电表2 19:00-19:45缺数 电表5 20:00 设时间,负荷曲线数据,原始数据,修正数据,异常数据标记,验证方法 缺数检查 高低限检查 主校表比对检查 数据状态检查 窗口值与负荷曲线值比较,电能量计量系统 多种自定义数据验证,修补方法 手工输

15、入 自动产生替代值 最后有效值插补 平均有效值插补 线性插补 0值插补 主校拷贝,电能量计量系统 多种自定义数据修正,电能量计量系统 数据发布（5）,电能量信息树方式组织数据处理，结构清晰。面向对象应用设计，每个节点是一对象，可包含如下属性 费率协议 计划值 报表模板 统计模板 自动任务 电表代理 ,电能量计量系统 树型结构数据处理,报表格式、数据源自由定义，灵活 模板化报表定义，相同类型报表只需定义一个模板，高效,电能量计量系统 模板化的报表定义,按区域线损统计：网损、站损、变损统计 按电压等级统计：500KV、220KV、110KV、35KV、10KV 按线路统计：每线路 按元件统计：每变

16、压器 母线平衡计算,电能量计量系统 多重损耗分析功能,监视计量状态是否正常，异常给出多重报警 功率因数统计 电压合格率 电流不平衡 供电可靠性 失压时间纪录 当前平均kWh与历史平均kWh变化百分比 当前最大kVA与历史最大kVA的变化百分比 表计错误 掉电,上电,设时间 ,低电池 参数修改,电能量计量系统 用电监测功能,按班组进行发电量的统计和考核 加强电厂内部的管理，提高运营人员的业务水平。,电能量计量系统 班组发电考核,100,105,110,115,120,125,130,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,发电曲线,计划值,支持下列旁路数据替代方式

17、 自动方式 根据线路上开关、刀闸开合信号，自动判断现场旁路操作发生时间，旁路线路，自动数据替换 半自动方式 根据电量变化情况自动判断现场旁路操作发生时间，旁路线路，运行人员确认其真实性后，自动数据替换 手工方式 手工输入旁路操作发生时间，旁路线路，自动数据替换,电能量计量系统 旁路电量替代,手动追补换丢失电量，自动拟合换表期间的负荷曲线数据 自动/手动采集换表事件 自动/手动进行换表数据处理,电能量计量系统 换表电量处理,费率功能 鼠标拖放费率定义 费率修改电费模拟计算,电能量计量系统 灵活费率功能,支持格式 Text Excel XML DL476-92主站间数据传送规约 输出方式 电邮 打

18、印 文件 屏幕,电能量计量系统 多种数据交换方式,各种权限供分配，用户只能在授权范围内操作,电能量计量系统 灵活用户授权,分优先级 分来源 分用户,电能量计量系统 系统运行状态监视,模板编辑管理 报表定义 算法编写 费率定义 计划输入,电能量计量系统 模板方式功能实现,分优先级 分来源 分用户,电能量计量系统 用户操作日志记录,电能量计量系统 系统错误电邮、短信通知平台,电邮系统,电能量计量系统 实时报文监视,PSTN,010010,发：01010010a02 收：01a13101102,010010,电力 隔离墙,II区,III区,C3000数据库,Web数据库,电能量计量系统 数据发布,典

19、型配置-网省级关口计量,DATAGYR FAG,DATAGYR FAG,DATAGYR FAG,TCP/IP,电表 电表,通信工作站,维护工作站,III区服务器,采集服务器,路由器,程控交换网,S,1,S,2,K1.0,2S,0.06,imp/,kwh,K1.0,2S,0.06,imp/kwh,A1,A1,A1,Kundenn,ame/Nr.,S,1,S,2,K1.0,2S,0.06,imp/,kwh,K1.0,2S,0.06,imp/kwh,A1,A1,A1,Kundenn,ame/Nr.,FFC,应用服务器,调度数字网,地区主站,EMS系统,其他应用系统,通信工作站,主数据库服务器,主数据

20、库服务器,物理隔离装置,终端服务器,100M,应用服务器,电能量计量系统 典型配置-电厂当地功能,PC服务器,Modem,C3000主站,DATAGYR FAG,拨号或专线,数据网,串行口,网络接口,串口,电能量计量系统设计原则,1. 电能量计量系统应设计成一个独立完整的系统 鉴于各级电力公司是以电能量作为其计费、考核、奖惩的主要依据，因此必须有一个独立完整的系统来保证电能量的采集、传送、处理过程的可靠性、唯一性、准确性和连续性。,电能量计量系统设计原则,2. 能量采集对实时性要求相对不高，但对同时性要求较高 电能量计量系统是一个准实时系统，冻结周期应满足分时段计量精度要求，一般设置为530m

21、in，最短为1min。其传送周期应满足结算和统计报表的要求，一般以小时计。 电能量采集装置可与远方电能量计量系统主站实现自动对时，对时精度是小于0.5-1秒/天。,电能量计量系统设计原则,3. 平台高可靠性设计原则 配置上要求系统各个环节具有高可用率，能独立运行外，针对系统的特点，设计应考虑以下要求： 1）安全性。采用成熟的应用软件，实现快速平稳的故障恢复过程，还应采用适当加密防护措施，保证数据和系统的安全，防止黑客的攻击。在安全II、III区接入正向物理隔离装置。 2）可靠性。能适应7x24运装方式，系统可用率达到99.5%以上。3）开放性。平台包括操作系统，历史数据库，进程管理，网络通信，

22、图形报表管理等，其应用编程接口均应充分开放，支持第三方应用软件在系统上的集成。 4）可发展性。系统应该设计为分布式结构，各功能模块应能够分布在各节点中。 5）负荷均衡。,电能量计量系统设计原则,4. 数据源唯一性原则 1）关口点的设置要遵循唯一性原则，不能出现多数据来源的情况。2）为确保存储数据的唯一性，任何单位和个人不得随意修改原始数据，对本数据库的修改须经各方面同意并打上永久性标志。3）计费模型唯一性。对计费系统来说，其计费模型必须严格按合同执行，任何一方不得单方面修改。,电能量计量系统设计原则,5. 电能量采集精度要求高 电能量计量系统是一个准实时系统，冻结周期应满足分时段计量精度要求，

23、一般设置为530min，最短为1min。其传送周期应满足结算和统计报表的要求，一般以小时计。,电能量计量系统设计原则,6. 计费关口点设置原则 1）电厂上网电能量应设置计费关口点；2）下网电能量应设置计费关口点（用于负荷预测计算和某些考核功能）；3） 跨省、区电能量应交易设置计费关口点（一般设置在联络线的两侧）；4）过网电能量应设置计费关口点，单独计算过网费的子网、线路及变电站应设置相应的计费关口点；5）直供（或允许直接从市场上购买）用户（或零售商、配电公司）应设置计费关口点；6）按实际需要可设置无功电能量计费关口点。,电能量管理系统EMS和TMS的特点,(1）EMS系统是实时系统，秒级数据更新，对系统的不间断运行要求严格，必须保证可靠运行；TMS系统是准实时系统，一般执行5分钟、1小时、3小时间隔采集，可以间断运行。 （2）EMS系统的质量位是在主站置位，表示数据的当前状况；TMS系统的状态字节是跟随每个周期电能量数据从采集器采来，表示的是本周期电能量数据的准确情况。 （3）EMS系统是数据覆盖刷新，可采用变化