数据实时采集系统的开发和应用

引 言

　　近年来，对电能质量的考核要求越来越高，电压合格率是衡量电能质量的重要指标，因此，如何提供电压合格率是各供电部门的重要工作之一。变电所实行无人值班以后，对母线电压的监视是通过调度自动化系统实现的，变电所的电压交流量由电压变送器转换为0～5V的模拟量送入RTU，再远传到调度端，由调度端换算成实际电压。由于变送器的精度低、误差大，远方监视看到的电压与变电所母线实际电压有较大偏差，误导监控人员的控制行为，造成电压合格率的下降。鉴于这个原因，平湖市供电局从2002年开始着手研究如何通过网络方式将统计型电压表的实时数据远传到集控站监控中心，以便快速采取有效措施进行控制，从而保证对用户的供电电压质量，同时使变电所的电压合格率满足考核指标。

一、系统基本构成

　　统计型电压表数据实时采集系统主要由2部分组成:(1)位于变电所现场的设备运行状态信息采集仪EII。设备运行状态信息采集仪安装在设备运行现场，其主要功能是对统计型电压表采集数据，采用透明转发技术，通过100M以太网进行实时信息传送;(2)位于数据信息中心的数据采集平台。数据采集平台负责向现场采集仪发送通信命令，同时处理采集仪回送的设备运行状态，送入开放式实时数据，等待设备运行状态信息处理单元查询。

二、系统特点

　　(l)EII设备信息采集仪。1)支持NAT地址转发，解决网络设备IP地址不够的问题;2)具有防火墙功能，防止网络数据侵入;3)可连接多台智能设备;4)不必在现场设备中编写协议解释程序，支持透明转发技术;5)支持100M以太网络、GPRS通讯模式;6)支持传输通道热冗余备份，具有高可靠性。

　　(2)数据采集平台。1)采用C/S架构;2)具有智能辅助协议解释软件帮助用户分解协议;3)采用开放式实时数据库输出采集结果;4)支持传输通道热冗余备份;5)支持OPC标准工业接口。

三、系统原理

　　统计型电压表数据实时采集系统远程抄录结构如图1所示，图1描述了统计型电压表数据实时采集系统的远程抄录系统结构，图1表述了如何将电压表的数据采集方式从目前操作人员必须到现存抄表的方式，改为通过网络方式在远程实时查询方式。

　　整个系统分为两大部分:一部分为变电站现场数据转发设备，一部分为远程服务器，另一部分通过以太网用TCP/IP协议进行互联。变电所现场数据转发设备将电压表信息(数据)通过Gateway上送到数据库服务器，开保存在数据库SQL server中，当局域网内任一工作站需要获得有关数据时，可以用Windows自带的IE浏览器按不同等级，通过登录局域网WEB服务器进行浏览。这样用户端无需安装软件，而显得方便实用。在现场部分，为将统计型电压表接入以太网，需要在电压表与网关之间加装网络协议转发设备。它的功能是将数据中心计算机发送的通信命令按照TCP/IP进行解码，与设备进行串口通信，同时接收设备回送的数据，以TCP/IP协议进行编码，通过LAN回送给数据中心的计算机，完成一次查询操作。

　　图2描述了数据从数据中心到电压监测设备过程的数据编解码过程。整个协议共经过GOLD编码和TCP/IP编码2次协议转换。其中GOLD编码是为了对网络协议转发器进行远端配置而加入的，这样就可以根据各种需求方便地在IE浏览器上对网络协议转发器进行配置。网络协议转发器在整个数据传送过程中，对于现场驳接设备的通信协议是完全不知的，它仅对发给设备的数据或从设备接收的数据进行透明转发。这样就可以在变电所添加终端设备时无须对现场网络协议转发器进行二次编程，大大方便了实际使用。

四、运行情况

　　平湖市供电局对此项目的开发从2003年初开始，2003年9月底完成系统调试并进行试运行，2004年1月开始正式投运使用。到目前为止已运行近1年，运行情况良好，系统比较稳定，对变电所电压质量的控制起到了非常好的作用。该系统实现了以下几个方面的动能:

　　实时采集统计型电压表的电压数据，并将所有变电所的电压做在同一界面，以数据及棒形图显示，直观明了，方便监控人员监视;(1)实现统计数据的自动上送，可远程查询上日、上月、上季的电压合格率数据，便于及时分析统计，省却人工往返抄录数据的麻烦;(2)实现数据的自动保存及报表的自动生成功能，报表可及时上报，且统计数据不可更改，保证了数据的真实性; (3)界面友好，电压数据越限时报警及变色，及时提醒监控人员进行电压控制;(4)可查询1周内电压曲线，1周内电压质量情况一目了然。

五、存在问题及下一步工作

　　(1)存在统计型电压表通信稳定性问题。运行一段时间后发现，统计型电压表的表地址容易丢失，造成通信中断。分析后认为是电压表通信接口模块质量不好，遮信程序编写不合理，后改用工业级通信模块及改写了通信程序后解决。说明统计型电压表生成厂家所提供的通信功能技术落后，虽然具备通信功能，但大多数用户因没有使用通信功能而未能发现，因此在采购统计型电压表时需注意这方面问题;(2)统计型电压表本身具有实时数据采集和统计功能，后台将分别对2项数据进行收取，在用户端进行显示，而不应重新进行统计，以避免由于计算的误差，导致2种统计方式出现的不一致结果;(3)新系统建立后，必须及时建立相应的管理制度，明确各单位运行维护职责，确保系统正常稳定运行。并要建立报表流程管理办法，明确每一级电压管理人员的职责，避免因该系统可直接由管理人员浏览而生产单位反而无人过问的事情发生; (4)县局电压监测点包括ABCD4类，变电所属A类，都具有局域网络接口，实施方便快捷。BCD类监测点装设于高压专线用户及低压用户，大部分在户外，无法用网络方式实现数据实时采集。下一步打算开发分散式统计型电压表GPRS数据收发系统，实现全局电压监测数据的实时来集，真正完善统计型电压表数据实时采集系统。

六、结语

　　变电所统计型电压表数据实时采集系统的成功开发和应用，方便了运行监控人员准确控制电压水平，提高了全局变电所电压合格率，同时也提高无人值班变电所的运行质量及工作效率，为变电所真正实现无人值班又迈进了一步。