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电力系统监控和数据采集系统研究曹爽爽

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：曹爽爽朱仰贺

[导读] 摘要：现阶段，我国的电力行业的发展迅速，在我国电力系统的发展中，将电力现场监测数据采集技术与移动数据同步技术进行融合，能够对远程信息进行实时处理与更新，有助于进一步促进电力系统的长远发展。

        (国网山东省电力公司巨野县供电公司山东省巨野县 274900；国网山东省电力公司菏泽供电公司山东省菏泽市 274000)
        摘要：现阶段，我国的电力行业的发展迅速，在我国电力系统的发展中，将电力现场监测数据采集技术与移动数据同步技术进行融合，能够对远程信息进行实时处理与更新，有助于进一步促进电力系统的长远发展。科学技术迅速更迭换代，电力企业应该不断创新数据采集方式，充分发挥数据的实效作用，进而保证电力现场的监测质量，增加电力企业的经济效益与社会效益等。
        关键词：电力系统；监控；数据采集系统研究
        引言
        随着深入推进电力体制改革、建设能源互联网、实施大数据创新应用等国家战略的推进，计量传统业务向新型业务拓展，营销业务向社会化全业务链延伸。跨专业协同持续深化，对电力系统监控和数据采集系统的支撑能力提出新的要求。面对新形势新挑战，全面总结采集系统建设的基本情况和主要成效，梳理系统建设过程中的不足，分析面临的内外部形势，结合业界成熟的新技术，提出新一代电力系统监控和数据采集系统。
        1监测数据采集的基本原理
        电力系统的运行过程较为繁琐复杂，若想对电网运行状态及变化情况进行实时监测，对相关数据加以记录与分析，则应该充分发挥终端设备的作用，对电力系统数据的运行规律进行测量，并总结整理等。故此，电力人员应该高度重视电力数据录入输出过程中的采集与检测，辅助电网对数据加以控制，并及时发现电力系统运行中存在的问题与故障，合理应用有效措施加以解决。除此之外，对电力现场的监测数据进行加强采集与整理，有助于优化电网运行，并增加电网资源储备，提升电网资源的完整性与实效性。同时，电力现场监测数据采集本身作为电力系统的信息源头，能够为电力系统运行提供确切的信息数据支持。监测数据采集的主要特征表现为：其一，在对电力现场监测数据进行模式选择与数据收集时，要保证数据的实效性；其二，对监测数据的输入及输出过程加以控制优化。由于电力系统本身的情况较为特殊，在电力现场便应该进行信息输入与处理结果输出，但是过去的数据管理模式已经难以符合当前的时代需求。所以电力现场监测数据采集应该构建起移动信息化管理体系，优化数据的采集；其三，确保传送监测数据的可靠性与安全性。
        2用电采集系统现状
        采集系统主站现状及问题分析主要围绕数据采集服务、数据存储、及主站应用三个方面。
        2.1数据采集服务
        数据采集服务主要负责通讯前置、报文解析、数据入库。在海量数据接入的情况下，高峰负荷期间，单台采集前置需要处理的通讯报文数量可能是现在的几十倍乃至上百倍，对采集前置的并发处理能力带来巨大压力。虽然当前采集前置一般采用分布式架构，但每个采集节点承担了任务生成、逻辑控制以及数据入库等多个业务，造成单个节点承担的业务过于繁重，尤其是数据入库效率更是限制了采集前置的线性扩展能力。
        2.2数据存储
        数据库读写性能存在瓶颈。采集系统建设规模不断扩大，系统日数据量处理增多，需要采集的数据呈线性增长，传统关系型数据库在数据入库、读取效率等方面均存在性能瓶颈，无法满足数据存储及应用开展的需要。同时，庞大数据量对数据备份造成很大压力，数据库备份耗时越来越长，数据恢复可能需要花费数以天计的时间，影响核心业务的开展。
        2.3主站应用
        主站应用主要是实现采集业务流程管理以及基于采集数据开展的数据查询、数据统计分析等相关应用。主要存在的问题是接口缺乏有效管理，加大采集系统负载压力。

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采集系统为其他业务应用系统提供大量的数据支撑，目前众多接口采用的方式不尽相同，各业务系统间数据需求存在交叉，一对一方式的接口应用导致接口开发重复无度，对采集系统本身造成了很大的接口服务压力，影响采集系统对外提供数据。
        3电力系统监控和数据采集系统
        3.1移动数据同步技术的分类
        移动同步数据技术应用可以划分为以下几种类型：其一，快找同步法。这种方法主要是对电力数据集中统一下载，由于这种方法不受数据类型与时间的限制，因此同步技术的操作过程较为便捷，但是容易导致数据混乱，使数据缺少实效性。其二，上传同步法。这种方法主要是借助于MC端更新服务器中的数据。在第一次运用同步技术时，MC端通常需要从SVR中下载框架结构。当同步实施完成后，MC端会发生一定的变化，然后载入SVR。值得一提的是，在数据上传同步的过程中，数据更新并不会在服务器与客户端中同步进行，因此应该提前下载好SVP架构，导致网络系统的压力不断增加。其三，双向同步法。这种方法的应用，主要是由于服务器与客户端产生的数据本身具有双向流动的特征，因此在第一次同步过程中，MC段应该在SVR中下载初始资源库，以便于获取服务器与客户端的更新权限。由此可见，数据资源本身具有共享功能，但是同时也会导致数据同步过程中产生一定的问题，所以应该提前建立好数据矛盾检验系统与核审系统等，以便于提升数据资源的可靠性。
        3.2大用户采集终端功能
        防窃电功能：采集系统的终端电压为85伏~265伏，无论是高压还是低压用户均能够使用电压作为拆表的电源，设备的通讯天线设置在电器仪表箱内，其他超标设备也设置在其中并且可以增加铅封封锁电表和超表器，从而可以有效的防止人为破坏和更改电表实现抄表和防止窃电功能同时实现。PT断相检测和终端检测电表的三相PT，如有缺失抄表终端会在10秒内发出报警信号，这一功能也可以有效的防止非法操作PT。电子表电流平衡度的实时监测随着在电流平衡度出现波动低于警戒值也可以发出报警信号，为了避免用户临时停车造成的负荷降低而产生的误报警，系统可设置最小电流，当用户电流低于该设定值时可以不发出报警信号。这一功能仅仅适用于电子表，能够确保不会发生非法操作。系统设置的高负荷、低负荷报警对于负荷稳定的用户也可以设置一个最低和最高负荷，当负荷低于低值或高于高值时就可以发出报警信号。线路损失分析将线路上各分路上的数据实时汇总到主站和变电站采集的数据一起由主站软件形成分析报告和线路损失统计指标报表。
        3.3变电站采集终端
        变电站的采集终端应用了单片机技术由开关电源、CPU电路、MODEM板、RS485接口电路和液晶显示电路组成。开关电源要选择输入范围在AC85V~265V之间的电源，输出+5V和独立的+12V。系统的核心部分是CPU，应用了电量消耗少运行顺带块具有更高可靠性的元器件，以确保数据的采集、计算、处理、通信等功能的完成。通信采用规约库中的设计模式符合国内外主流规约。配有显示器和键盘，可以方便的进行系统设置和数据查询，系统可以设置密封防止非法用户操作使用。
        结语
        电力采集系统需要满足电力用户的相关数据采集和计算分析以及用电参数的实时监控同时还需要对采集到的信息和数据进行汇总、加工、分析深度挖掘内在需求为供电公司提供更及时有效的数据信息，充分发挥采集系统的及时性、灵活性和准确性的技术要求，未电力发展提供准确可靠的数据，未企业管理人员的决策提供可靠数据支持，便于及时分配各种资源提高企业的效率和经济效益。
        参考文献：
        [1]许斌锋,于洪波,柳盛霖,等.大断面矩形顶管下穿电力隧道的数值模拟及现场监测[J].公路交通科技:应用技术版,2019,15(2):148-151.
        [2]武立平.电力现场手持终端中视频数据定位方法[A].中国电力科学研究院.2018智能电网信息化建设研讨会论文集[C].中国电力科学研究院:中国电子信息产业集团有限公司第六研究所,2018:4.