大型供电企业电能计量自动化系统研究

大型供电企业电能计量自动化系统研究

顾思婧徐斌周艳丽

国网铜陵市义安区供电公司安徽铜陵244100

摘要：电能计量工作是新时代发展下大型供电企业可持续发展的重要保证。传统电能计量自动化系统进行电能计量时，存在计量准确性差，计量效率低的问题。针对上述问题，设计一种大型供电企业电能计量自动化系统。根据电能计量内容和系统设计原则构建系统B/S三层架构，并在此基础上选取建立系统的软硬件，同时完成系统数据采集模块，数据传输模块以及数据综合分析模块的设计。结果表明：与传统电能计量自动化系统相比，大型供电企业电能计量自动化系统的计量准确性提高10%，计量效率提高了1.24s，为促进大型供电企业发展奠定了基础。

关键词：供电企业；电能计量；自动化系统；B/S三层架构；模块设计

引言

对于大型电力企业来说，电能计量直接关系到电力企业的长久发展，但是传统电能计量系统多需依靠人力才能完成计量工作，难免会出现费时费力的问题，且在人工计量的过程中亦比较容易发生计量的失误，严重降低整体工作效率，在先进科学技术水平不断提升的情况下，电能计量自动化系统的设计迫在眉睫，本次研究针对传统电能计量系统存在的缺陷，设计一个大型供电企业电能计量自动化系统。首先根据电能计量内容和系统设计原则构建系统整体架构，然后在此基础上选取建立系统的软硬件，最后完成系统功能模块设计。为验证该系统的有效性，进行了对比实验。结果表明：该系统与传统系统相比，计量准确性提高了10%，效率提高1.24s。该系统设计有效提升了整体的电力工作效率，且保证了计量的准确性，为电能计量工作提供了极大的便利。

1电能计量自动化系统设计

1.1电能计量自动化系统设计原则

电能计量自动化系统的设计，不仅能够充分展现大型电力企业的企业形象，影响电力企业经济效益，促进企业升级改造等，因此对于大型电力企业来说，具有十分重要的作用。为保证电能计量自动化系统设计的合理性，科学性，需要遵循以下几点原则：

（1）数据集中原则。电能计量需要以数据采集为基础，所以必须保证数据的集中和完整性。该系统的设计应在电能计量工作特点的基础上，建立一个通用标准化的数据平台，以统一的数据采集接口，完成数据的集中收集[1]。

（2）可靠性和安全性优先的原则。系统设计的是否可靠和稳定关系着电能计量工作顺利进行。系统受本身内部因素和外部因素的影响，会在运行过程中出现各种各样的风险，一旦发生风险，其系统中的计量数据可能会丢失，为此设计系统时需要安装风险防御工具。

（3）开放性原则。系统由各种不同的软硬件组成，所以在遵循统一的国际标准和工业标准的前提下，允许用不同厂商的产品来相互替代。为此要求采用标准的软件平台和系统，采用标准的计算机设备，采用规范的网络结构，并遵守相关的接口标准。

1.2电能计量自动化系统总体框架

按照系统设计原则，设计电能计量自动化系统的整体框架，如图1所示。

图1电能计量自动化系统总体框架

本系统采用B/S三层架构的模式进行设计，主要由三部分组成：数据采集层、数据传输层以及数据综合分析层。

1.3电能计量自动化系统模块设计

根据系统的整体框架，将大型供电企业电能计量自动化系统分为以下3个模块：数据采集模块；数据传输模块以及数据综合分析模块。

1.3.1数据采集模块

该模块的主要作用是利用安装在现场的电能数据采集设备（JA－6203传感器）[2]对电表中的各项数据进行收集，然后对收集到资源进行处理。

1.3.2数据传输模块

通信信道是数据采集与数据分析之间连接的桥梁。通过该桥梁的连接才能实现整个系统的运行。通信通道是指数据可以传输的通道，它以传输介质和通信中设施为基础[3]。这里的介质是广义的，可以指有形的介质，如电网、光纤；也可以是无形的介质，即传输软件，如GPＲS、CDMA等。为了实现上层与下层之间数据的快速传输，采用光纤与GPＲS相结合的通信方法，以两级通道形式的完成该工作。

（1）第一级通道（上行通道）。该通道是指数据传输模块与数据分析模块之间的部分。目前，上行通道主要采用情况如下：关口终端：通常可以采用TCP/IP网络、四线专线拨号或光纤等方式进行传输。用户终端：通常可以采用GPＲS、CDMA等方式。

（2）第二级通道（下行通道）。下行通道是指数据采集模块到数据传输模块之间的部分。二者之间的连接点主要通过编程接口和电气物理接口来实现。

1.3.3数据综合分析模块

大型供电企业终端的电力数据规模都是庞大的，因此，如何高效且准确地处理这些海量用电数据是本系统设计的一大难题。分布式计算是一门计算机科学，主要研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果[4]。现通过该种计算方式来实现海量电力数据分析问题。按照分布式计算的思想，将数据综合分析模块划分为以下几个子模块：数据的解析、数据处理、数据计算、数据储存。

（1）数据解析。将传输过来的原始电力数据包解析成具有统一格式的电力数据（包括电量、负荷、电压等）。该模块的设计需要具有优越的可扩展性，以防止在统一格式变动的情况下，以减少配置新的解析库的可能，增加系统运行效率。

（2）数据处理。数据处理模块的主要功能是对数据进行去噪处理。电能数据在采集和通过信道传输过程中，会被许多多余数据干扰，如果直接利用电能数据进行计量，会使得结果出现误差，所以需要进行去噪处理。

（3）数据存储。电能数据存储量大，因此需要采用高性能的存储设备来满足系统性能。本系统选择型号为SAN689－FT3的磁盘阵列。

2对比实验

为验证大型供电企业电能计量自动化系统有效性，进行了对比实验。现把准确性和效率作为判断该系统有效性的指标。现在利用大型供电企业电能计量自动化系统和传统电能计量自动化系统对10位用户的用电量进行计量。其平均正确率为90%；而利用传统电能计量自动化系统对10位用户的用电量进行自动化计算时，平均正确率仅为80%。二者相比，前者较后者提高20%。现在为验证该系统的工作效率，对两种电能计量系统完成计量工作所需要的时间进行统计。平均耗费时间为3.33s；而利用传统电能计量自动化系统对10位用户的用电量进行自动化计算时，平均耗费时间为4.57s。二者相比，前者较后者缩短了1.24s。由上述两组对比结果可知，无论是在计量准确性，还是在计量效率方面，大型供电企业电能计量自动化系统的性能都优于传统电能计量自动化系统。

结束语

经济的发展、社会的进步、科技的研发、生产生活的运作都是以电力作为基础的，体现了电力资源的重要性，由于对电力资源需求量的增大，使得电能计量越发的难以展开。利用传统电能计量系统进行电能计算时，不仅准确性低，效率也差，严重影响了大型供电企业的经济效益和企业形象。设计一种大型供电企业电能计量自动化系统，经过验证，该系统在计量准确性和效率方面均有所提高，为大型供电企业的可持续发展提供了有力的支持。

参考文献：

[1]钱文，王光耀，李玉虎.电能计量自动化系统在电力营销中的应用分析[J].电子世界，2018（20）：188-189.

[2]罗通.电能计量自动化系统在电力营销中的应用[J].智能城市，2018，4（19）：135-136.

[3]胡水朝.电能计量自动化系统在电力营销中的应用成效[J].科技创新导报，2018，15（29）：154+156.

[4]颜建东.电能计量自动化系统对用电检查工作的应用价值[J].中国新技术新产品，2018（18）：38-39.