大用户电力负荷管理系统解决方案概要文档格式.docx
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DL/T614-1997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
DL476-92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/T645-1997《多功能电能表(复费率)通讯规约》
DL/T445-1997《多功能电度表通信规约》
GB/T13453-1994《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:
15~24:
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T1<
3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ΔT,若ΔT<
3秒,主站不进行对时;
若ΔT≥3秒,主站将ΔT+T1/2做为终端时钟误差以实时写对象命令方式下发给终端,有效时间默认为10分钟;
(3)终端接收到命令后,判断该命令若是在有效时间内,则执行对时命令,将时钟更改为当前时钟+(ΔT+T1/2),否则命令失效,并通知主站。
2.9分层管理
考虑到地市供电局及下属县市供电局的大用户分层分级管理的需要,系统支持档案数据、业务数据的分层分级的授权维护和管理。
2.10系统接口
和地区电网电能量计量遥测系统的接口
和电力营销系统的接口
和配网自动化系统接口
和GIS系统的接口
和计量封印管理系统接口
和其他相关系统的接口
系统接口标准能够满足电网公司颁布的相关标准
2.11信息发布
可通过Web服务器采用网页的方式发布大用户负荷信息,对外发布的信息已经经过过滤和审批,以防止机密信息的泄漏。
支持以短信的方式给用电客户发送相关的负荷、错峰等信息
可设定Web服务器的访问用户权限和内容。
2.12系统管理
系统具备用户和权限、系统资源、系统配置、数据存储和备份等系统管理功能。
2.13系统安全
操作系统和数据库的安全:
授权使用用户、关闭不必要的端口、及时更新补丁。
针对每个应用模块特定的用户群,在遵循总体访问控制策略的前提下,对每个用户进行访问控制等级的正式授权,而且在同一级中还要受到类别的控制。
各应用系统权限控制可到菜单级,不同权限的用户只能执行相应的菜单规定的操作。
针对重要应用可限定IP或MAC地址或二者绑定。
系统的原始数据库有严密的安全保密措施,它设定为只读不可修改。
系统具有安全审计功能,能记录对重要数据和应用的操作日志。
系统提供关于数据准确性、合理性的检验功能。
系统支持数据自动或人工备份和恢复,所有数据能转存到光盘或磁盘等大容量存储设备上,作为长期的存档资料。
2.14主站运行环境
主站机房温度为:
15-30摄氏度,湿度≤70%,在空调设备故障时,机房温度为0-50摄氏度,湿度≤95%(不凝结)。
大楼防雷接地电阻≤1Ω,主站的接地可与大楼防雷接地网同一点共地。
供电电源:
采用UPS电源供电,停电后UPS持续供电时间大于或等于1小时。
主站机房考虑防雷防静电、防电磁辐射、防火、防尘等要求。
2.15主站技术指标
系统的年可用率≥99.9%(采用双机热备份方式)
主服务器CPU平均负荷≤40%
主站设备的平均无故障时间MTBF≥20000小时
系统运行寿命≥10年
画面响应时间≤3秒
3终端技术
3.1一般描述
3.1.1系统平台
我公司终端平台的主控CPU采用先进的Samsung公司的S3C2410,S3C2410是一款基于RISC架构ARM9的高性能全32位低功耗嵌入式CPU,其处理速度可达203MIPS(每秒可运行2亿零3百万条指令)。
以保证终端网络通信、数据采集、负荷管理、数据管理等复杂功能。
3.1.2存储容量
我公司设计的大用户现场终端在主板上配置有一片Flash存储芯片—K9F2808UOB/K9F2808UOB(也可采用同容量的其它型号的Flash存储芯片),容量为16MB。
采用FLASH存储器可以保证程序和数据在停电状况下至少保持10年时间。
3.1.3电源
终端采用三相供电方式,分三相三线和三相四线两种,其中在三相三线供电时断一相电压(含B相),三相四线供电时断二相电压的情况下,交流电源能维持终端正常工作。
电源采用工业级专用电源。
电源采用宽电压设计方式,可实现在AC45V~AC460V的宽范围内正常工作。
终端上设计有两个备用电源(电池),用于维持日历时钟和终端失电后工作。
1)终端的时钟电池采用法国SAFTLS14205C型3.6V/1.2Ah大容量锂电池或德国VARTACR1/2AA3V大容量锂电池,可以充分满足时钟芯片长期工作,不需更换电池(使用寿命超过十年)。
2)终端采用FLASH存储器保存数据,因此不必采用电池供电保存数据的方式,这样一方面可保证数据的可靠性,另一方面延长了时钟电池的使用寿命。
3)终端失电工作备用电源采用外置VARTA公司的450mAh/4.8V可充电镍氢电池,保证终端掉电后一段时间内(最少30分钟)正常工作,向主站上报必要的数据和告警,如:
上报失电时刻的日期、时间、有功、无功电量等。
终端采用低功耗设计技术,除采用低功耗的芯片,而且通过软件方式实现节电功能,在数据传输状态下(与主站机通信的状态),现场终端的总消耗功率小于5W,在守候状态下功耗更低。
3.1.4本地接口
通过本地接口对终端设置和读取数据。
本地接口可以是RS232、RS485、USB或红外,支持通过RS232口进行功能测试。
3.1.5遥控遥信接口
(1)开关量输入
6路,无源输入(脉冲/遥信可设),其中4路遥信输入(控制回路),1路门接点,1路预留。
(2)开关量输出:
控制回路:
4路,非自保持输出
告警输出:
1路,常开非自保持输出
触点容量:
AC220V/5A,DC30V/5A
绝缘耐压:
2000V
3.1.6安全性
(1)为保证在无线公网传输的数据不被非法用户窃听、破坏、甚至顶替更改数据,终端和主站通信具有安全性机制。
停电后,数据不丢失,且数据保持时间不小于10年。
(2)任何和终端的连接都设置有“user+password”的认证。
(3)在外壳、钮盒上加有封印,防止非授权人开启。
(4)具有现场测试(设置)通讯口,并能加封。
(5)强电、弱电端子分别排列,保证有足够的绝缘距离。
(6)我公司终端通过了国家电力科学研究院测试,工频耐压、电磁兼容、间隙和爬电距离符合行业相关安全标准
3.1.7无线信号指示
(1)无线模块安装在终端机壳内。
(2)有表示正比于无线信号场强的指示,保证在其规定的范围内,能够进行正常通讯。
(3)具有防止死机的自复位功能。
3.1.8平均无故障工作时间(MTBF)
平均无故障工作时间(MTBF)≥50000小时,年可用率≥99.99%。
3.2功能描述
3.2.1终端抄表
(1)接口:
1路RS485
(2)规约:
支持DL/T-645通讯规约以及《广东省广电集团有限公司大用户电力负荷管理系统通讯规约》和《浙江省用电现场服务与管理系统通信规约》等标准,支持主站远程升级终端电表规约库。
3.2.2交流采样
(1)具备交流采样功能,包括三相电压、电流、功率、相位、需量(平均功率)、无功电量、有功电量、有功负荷曲线、无功负荷曲线等;
(2)电压及有功测量精度不低于1级;
(3)电流及无功测量精度不低于2级;
(4)电流规格1
(2)A,5(10)A。
3.2.3负荷控制功能
(1).定值设置:
可以设置功率定值(功控)和电量定值(电控),定值和时段(时控)能在远方(主站)设置或现场(终端)设置。
终端能存储4条计划负荷曲线。
(2).按功率控制(包括时段控和厂休控)时,如功率超过设置值,有3~10min可设定的声光告警时间,告警时间终了按轮次顺序及延迟时间执行控制负荷功能。
如功率已降到设置值以下或功控解除,自动撤消控制。
(3).按电能量控制时,如用电量达到设置值的80%,能发出声光告警信号;
用电量超过设置值时,按轮次顺序及延迟时间执行控制负荷功能。
(4).自动控制:
在时间段、定值都符合的条件下,终端发出预跳闸命令,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。
发出预跳闸命令或跳闸命令终端均要主动上报主站相关信息(发命令的时间,前、后功率或电量)。
避峰时间结束、电量定值重新设定后,自动给出允许合闸信号并主动上报主站相关信息(发出信号前、后功率)。
(5).支持主站下载临时限电命令,按临时限电要求进行限电控制。
(6).控制显示:
在终端的LCD采用160x160点阵图形显示屏,显示定值、控制对象、执行结果等相关信息。
(7).主站可对终端编组进行群组遥控或单个终端遥控。
(8).安全性:
跳闸信号输出有防误动措施,保证跳闸操作的可靠性。
3.2.4通信信道
(1)支持GPRS、CDMA、短消息等方式。
(2)通信模块采用业界主流厂商工业级的无线通信芯片,芯片采用索爱、摩托罗拉或三星、高通、华为等厂商芯片,芯片使用温度范围在-30.C-75.C。
(3)终端的无线通信部分采用模块化设计,方便维护和更换。
若更换通信网络类型,只需更换通信模块,不需更换整个终端。
3.2.5数据抄读及存储
1.终端满足以下电表数据的抄读及存储:
(1)实时召测数据:
总、尖、峰、平、谷有功电量(表码);
总、尖、峰、平、谷无功电量(表码);
A、B、C各相电流、电压;
A、B、C各相有功、无功功率;
相位角
(2)曲线数据
正反向有功、无功,四象限无功,默认数据间隔为每15分种一个数据,可通过主站设置数据间隔,保存最近30天以上的数据(采用终端时间,下同)。
A、B、C各相电流、电压曲线,默认数据间隔为每15分种一个数据,可通过主站设置数据间隔,保存最近30天以上数据。
A、B、C各相及总有功、无功功率曲线,默认数据间隔为每15分种一个数据,可通过主站设置数据间隔,保存最近30天以上数据。
(3)日数据:
总、尖、峰、平、谷有功电量(表码),保存最近30天以上数据,默认为每日零点,可通过主站进行设置。
总、尖、峰、平、谷无功电量(表码),保存最近30天以上数据,默认为每日零点,可通过主站进行设置。
A、B、C各相电压的越下限、越上限累计时间、上、下限指标可通过主站设置,保存最近30天以上数据。
A、B、C各相的失压时间和失压电量;
(4)月数据:
总、尖、峰、平、谷有功电量(表码)(保存最近6个月以上数据,默认为每月月末零点,可通过主站进行设置)。
总、尖、峰、平、谷无功电量(表码)(保存最近6个月以上数据,默认为每月月末零点,可通过主站进行设置)。
A、B、C各相电压的越下限、越上限累计时间、电压合格率(保存最近
6个月以上数据)
A、B、C各相的失压时间和失压电量(保存最近6个月以上数据)。
最大需量及其发生时间(保存最近6个月以上数据)。
2.终端满足以下电表事件的抄读及存储:
(1)告警事件,包括失压、断线、分流、断流及接线错误等告警事件
(2)异常事件,包括通信异常、数据越限、数据异常等
(3)其它电表产生的事件
3.终端满足对状态量的抄读及存储:
(1)表盖及计量柜门打开信息
(2)受控负荷开关开合状态信息
4.终端保存所有事件的最近100次记录。
3.2.6对时
具备和主站对时的功能,终端时钟误差不超过±
3s/d。
3.2.7用电异常监测及报警功能
用电异常时,终端具有向主站主动告警的功能,异常事件包括如下:
:
(1).计量柜异常打开(有开关量信号输出):
开启时间、当时电量(有功-总、尖、峰、谷、平、需量、无功总)。
默认门接点为常开,但可以设置。
(2).电表异常打开(有开关量信号输出):
(3).示度电量下降判断:
判断电表示度下降时主动上报,内容为发生时间、电量。
(4).电表参数设置改变:
对电量底度、手动需量复零、时段、费率等的设置;
记录并主动上报发生时间、前/后设置参数、前/后电量。
(5).电表运行状态变动:
终端通过读取电表电流、电压、功率、功率因数等实时数据及终端的交流采样数据判断电表电压缺(断)相、过负荷、电压(流)逆相序、电流反极性、电流差动、功率差动等,记录并主动上报发生时间、前/后电量。
(6).停电、上电报警:
终端发生停电,主动上报停电时间、当前电量;
终端上电后,主动上报上电时
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