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摘要：电能量信息采集及负荷智能控制培训系统是基于电力系统应用的真实系统，通过对电能量信息采集及负荷控制系统的实物仿真，实现对电能量信息采集及负荷控制的功能，以满足教学及培训的需要。
关键词：电能量；信息采集；培训系统
作者简介：赵卫东（1965-），男，河南登封人，郑州电力高等专科学校电力工程系，高级实验师；董雪峰（1968-），男，河南鹿邑人，郑州电力高等专科学校电力工程系，工程师。（河南 郑州 450004）
基金项目：本文系河南省教育厅2011年度自然科学研究计划项目（项目编号：2011C470005）的研究成果。
中图分类号：G726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0195-01
电能量信息采集系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术、电力负荷管理技术于一体，并与电力营销系统紧密结合的综合的准实时信息采集与分析处理系统。其以移动通信网络、无线专网、光纤网为主要通信载体，通过多种通信方式将客户负荷、电量、电压等用电信息实时传回后台，实现系统主站和现场终端之间的数据通信，具有数据采集、远程抄表、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析和负荷监控管理等功能。为改善实训教学条件，紧跟电网先进科技的发展，提高学生技能训练水平，研制了电能量信息采集及负荷智能控制培训系统。
一、培训系统结构
系统由现场采集及控制终端、通信通道、主站三部分组成。采集及控制终端完成对安装在线路或配变出口处的电能表的读数，终端和电表之间采用485规定，支持多家电能表生产商的通讯规约和DL/T645通讯规约，计算机和终端之间按照Q/GDW130-2005规约，计算机和终端之间采用485通讯，可以仿真GPRS通讯，并可以支持GSM通讯，使用短信方式查询终端信息。具有功率控制、电量控制、遥控等负荷控制功能。
系统仿真了两个回路，回路1采用了一个三相四线电表（总计量）的计量方式，用一个采集终端通过485方式读取各个表的电表内部电量等信息。回路2采用了三个单相表（分相计量）的计量方式，用一个采集终端通过脉冲采集的方式，能间接计算电表的功率和电能信息。每个回路各设一个终端，模拟专用变压器采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）。采集终端能同时实现对电压、电流、功率及功率因数的测量。
二、培训系统功能
用电信息采集培训系统是模拟对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统。其主要功能包括：通过远方控制方式实现电表通讯地址，规约类型，系统功率定值控制、电量定值控制和费率定值控制功能。完成主要包括自动抄表管理、费控管理、用电情况统计分析、异常用电分析、电能质量数据统计、线损分析和变损分析。
用电信息采集培训系统的主要采集方式包括以下几种：
1.自动采集
可按采集任务设定的时间间隔自动采集终端数据，自动采集时间、间隔、内容、对象可设置。
2.随机召测
根据实际需要随时人工召测数据，如出现事件告警时，随即召测与事件相关的重要数据，供事件分析使用。
3.主动上报
采用全双工通道和数据交换网络通道的数据传输方式，允许终端启动数据主动上报，将重要事件立即上报主站，以及按定时发送任务设置将数据定时上报主站。
系统可根据用户的模拟缴费信息和定时采集的用户电能表数据，计算剩余电费，当剩余电费等于或低于报警门限值时，通过采集系统主站或其他方式发催费告警通知，通知用户及时缴费。当剩余电费等于或低于跳闸门限值时，通过采集系统主站下发跳闸控制命令，切断供电。用户缴费成功后，可通过主站发送允许合闸命令，允许合闸。
4.遥控跳合闸
按照主控站下发的控制命令对终端进行控制。主控站下发的遥控命令具体包括控制轮次、告警时间、控制时间。
遥控跳合闸功能包括：终端执行主控站下达的延时跳（合）闸命令。从接收到主站下发的命令时开始倒计时，倒计时结束，终端输出跳（合）闸信号。终端执行主控站下达的立即跳闸或允许合闸命令。一旦接收到主站下发的命令，终端就输出跳（合）闸信号。终端按主控站下达的计划限电时间延时后自动允许合闸。在遥控告警时可通过撤消遥控命令撤消主控站下发的控制命令。
5.时段控制
时段控制投入后，终端判断当前时间是否在投入的时段范围内，如果属于投入范围，则按一定顺序依次投入负荷回路，同时比较当前功率与当前时间对应的时段的功率定值，如果当前功率大于功率定值，则终端开始告警，同时停止下一回路负荷的投入，等待并检查当前功率的大小，直到当前功率小于功率定值，再继续投入剩余负荷，直至剩余负荷全部投入。此功能可用于实行分时电价的用户，在低谷时段自动投入负荷设备。
6.电量控制
具有根据电能量或电费进行控制跳闸的功能。电量控制具有月电控功能。月电控投入时，用户的实际月用电量达到月电量定值的80%，终端自动进行声光报警，当实际月用电量超过月电量定值时，终端将按已投入的轮次顺序及延迟时间自动跳闸，限制用户再用电。月电量控制解除或次月首日零点自动允许合闸。
购电控根据用户购买的电量，通过主控站作为定值下发给终端。终端计算用户所购电量的剩余值，当用户的剩余购电量小于告警电量时，购电控开始告警，当用户的剩余购电量小于零后，其绝对值小于跳闸电量时开始跳闸，用户可以追加购电量，系统根据购电单号进行电量追加，或直接刷新电量。
7.校时功能
具备和主站对时的功能，保证终端时钟的准确度。
三、培训系统应用
电能量信息采集培训系统主要面向学生的实训需要，使学生通过实训掌握电能信息采集与监控、负荷控制终端设备原理、电能信息采集系统主站功能、负荷管理系统主要功能、公用配变监测系统、低压集中抄表、电能表预付费管理系统。同时也可为电能信息采集员，电网电力负荷控制值班员、维护员，装表接电、抄核收、用电检查等工种提供技能实训和技能鉴定。 对应开发的实训模块有：电能量信息采集系统的组成和作用；终端的安装与维护；主台操作；电能质量管理和防窃电模块等。使学生掌握数据采集终端的安装及维护；电能信息采集系统的各类技术标准和数据传输规约；电能信息的数据采集和异常分析；防窃电、预购电、催费管理；数据分类统计与查询操作等。
1.电能量信息采集系统的组成和作用模块
通过对系统设备的认识和功能演示，使学生掌握电能量信息采集系统由系统主站、用电信息采集与监控终端、主站与终端之间的通信信道、客户测电能表、配电开关等设备组成；具有数据采集、负荷控制和管理功能，应用于电量电费结算、用户异常分析、电压合格率监测、线损分析、电费催缴和反窃电技术。使学生了解通信通道有230MHz无线信道、公网信道（包含GSM、GPRS和CDMA）、电力线载波、电话、光纤等，目前暂时以230MHz无线信道和GPRS公网信道为主。
2.电能量信息采集系统终端的安装与维护模块
使学生了解终端的组成与工作原理后，完成电能量信息采集系统终端的安装方案制定、本体的安装、电源的连接、与电能表的脉冲接线和RS485通信连接、与配电开关设备的连接与调试以及与主站的联调。能完成基本的终端日常维护和跳闸回路异常消缺。
3.电能量信息采集系统主台操作模块
完成数据采集任务设置、限电控制、预购电、催费、数据的发布与查询等操作任务。
4.电能质量管理和防窃电模块
利用数据采集监测电压偏差、谐波、三相电压/电流不平衡、负序及零序分量的电压质量指标，利用历史数据和实时数据以及负荷曲线、线损分析，有效地预防异常用电和窃电行为。
5.电能量信息采集及负荷智能控制培训装置
使学生掌握电能量信息采集系统是由主站系统平台、系统软件、通讯网络、终端采集器和电能计量装置组成，以及终端、电能表、负荷开关的安装及维护，提高供用电专业学生在配电自动化方向的职业技能。
参考文献：
[1]章健，等.基于GSM的配变电量自动采集系统的设计与实现[J].郑州大学学报（工学版），2004，（2）.
[2]肖鲲，等.电能量远程数据采集系统的设计与实现[J].电力系统及其自动化学报，2002，1（2）.
（责任编辑：孙晴）
关键词：电能量；信息采集；培训系统
作者简介：赵卫东（1965-），男，河南登封人，郑州电力高等专科学校电力工程系，高级实验师；董雪峰（1968-），男，河南鹿邑人，郑州电力高等专科学校电力工程系，工程师。（河南 郑州 450004）
基金项目：本文系河南省教育厅2011年度自然科学研究计划项目（项目编号：2011C470005）的研究成果。
中图分类号：G726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0195-01
电能量信息采集系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术、电力负荷管理技术于一体，并与电力营销系统紧密结合的综合的准实时信息采集与分析处理系统。其以移动通信网络、无线专网、光纤网为主要通信载体，通过多种通信方式将客户负荷、电量、电压等用电信息实时传回后台，实现系统主站和现场终端之间的数据通信，具有数据采集、远程抄表、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析和负荷监控管理等功能。为改善实训教学条件，紧跟电网先进科技的发展，提高学生技能训练水平，研制了电能量信息采集及负荷智能控制培训系统。
一、培训系统结构
系统由现场采集及控制终端、通信通道、主站三部分组成。采集及控制终端完成对安装在线路或配变出口处的电能表的读数，终端和电表之间采用485规定，支持多家电能表生产商的通讯规约和DL/T645通讯规约，计算机和终端之间按照Q/GDW130-2005规约，计算机和终端之间采用485通讯，可以仿真GPRS通讯，并可以支持GSM通讯，使用短信方式查询终端信息。具有功率控制、电量控制、遥控等负荷控制功能。
系统仿真了两个回路，回路1采用了一个三相四线电表（总计量）的计量方式，用一个采集终端通过485方式读取各个表的电表内部电量等信息。回路2采用了三个单相表（分相计量）的计量方式，用一个采集终端通过脉冲采集的方式，能间接计算电表的功率和电能信息。每个回路各设一个终端，模拟专用变压器采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）。采集终端能同时实现对电压、电流、功率及功率因数的测量。
二、培训系统功能
用电信息采集培训系统是模拟对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统。其主要功能包括：通过远方控制方式实现电表通讯地址，规约类型，系统功率定值控制、电量定值控制和费率定值控制功能。完成主要包括自动抄表管理、费控管理、用电情况统计分析、异常用电分析、电能质量数据统计、线损分析和变损分析。
用电信息采集培训系统的主要采集方式包括以下几种：
1.自动采集
可按采集任务设定的时间间隔自动采集终端数据，自动采集时间、间隔、内容、对象可设置。
2.随机召测
根据实际需要随时人工召测数据，如出现事件告警时，随即召测与事件相关的重要数据，供事件分析使用。
3.主动上报
采用全双工通道和数据交换网络通道的数据传输方式，允许终端启动数据主动上报，将重要事件立即上报主站，以及按定时发送任务设置将数据定时上报主站。
系统可根据用户的模拟缴费信息和定时采集的用户电能表数据，计算剩余电费，当剩余电费等于或低于报警门限值时，通过采集系统主站或其他方式发催费告警通知，通知用户及时缴费。当剩余电费等于或低于跳闸门限值时，通过采集系统主站下发跳闸控制命令，切断供电。用户缴费成功后，可通过主站发送允许合闸命令，允许合闸。
4.遥控跳合闸
按照主控站下发的控制命令对终端进行控制。主控站下发的遥控命令具体包括控制轮次、告警时间、控制时间。
遥控跳合闸功能包括：终端执行主控站下达的延时跳（合）闸命令。从接收到主站下发的命令时开始倒计时，倒计时结束，终端输出跳（合）闸信号。终端执行主控站下达的立即跳闸或允许合闸命令。一旦接收到主站下发的命令，终端就输出跳（合）闸信号。终端按主控站下达的计划限电时间延时后自动允许合闸。在遥控告警时可通过撤消遥控命令撤消主控站下发的控制命令。
5.时段控制
时段控制投入后，终端判断当前时间是否在投入的时段范围内，如果属于投入范围，则按一定顺序依次投入负荷回路，同时比较当前功率与当前时间对应的时段的功率定值，如果当前功率大于功率定值，则终端开始告警，同时停止下一回路负荷的投入，等待并检查当前功率的大小，直到当前功率小于功率定值，再继续投入剩余负荷，直至剩余负荷全部投入。此功能可用于实行分时电价的用户，在低谷时段自动投入负荷设备。
6.电量控制
具有根据电能量或电费进行控制跳闸的功能。电量控制具有月电控功能。月电控投入时，用户的实际月用电量达到月电量定值的80%，终端自动进行声光报警，当实际月用电量超过月电量定值时，终端将按已投入的轮次顺序及延迟时间自动跳闸，限制用户再用电。月电量控制解除或次月首日零点自动允许合闸。
购电控根据用户购买的电量，通过主控站作为定值下发给终端。终端计算用户所购电量的剩余值，当用户的剩余购电量小于告警电量时，购电控开始告警，当用户的剩余购电量小于零后，其绝对值小于跳闸电量时开始跳闸，用户可以追加购电量，系统根据购电单号进行电量追加，或直接刷新电量。
7.校时功能
具备和主站对时的功能，保证终端时钟的准确度。
三、培训系统应用
电能量信息采集培训系统主要面向学生的实训需要，使学生通过实训掌握电能信息采集与监控、负荷控制终端设备原理、电能信息采集系统主站功能、负荷管理系统主要功能、公用配变监测系统、低压集中抄表、电能表预付费管理系统。同时也可为电能信息采集员，电网电力负荷控制值班员、维护员，装表接电、抄核收、用电检查等工种提供技能实训和技能鉴定。 对应开发的实训模块有：电能量信息采集系统的组成和作用；终端的安装与维护；主台操作；电能质量管理和防窃电模块等。使学生掌握数据采集终端的安装及维护；电能信息采集系统的各类技术标准和数据传输规约；电能信息的数据采集和异常分析；防窃电、预购电、催费管理；数据分类统计与查询操作等。
1.电能量信息采集系统的组成和作用模块
通过对系统设备的认识和功能演示，使学生掌握电能量信息采集系统由系统主站、用电信息采集与监控终端、主站与终端之间的通信信道、客户测电能表、配电开关等设备组成；具有数据采集、负荷控制和管理功能，应用于电量电费结算、用户异常分析、电压合格率监测、线损分析、电费催缴和反窃电技术。使学生了解通信通道有230MHz无线信道、公网信道（包含GSM、GPRS和CDMA）、电力线载波、电话、光纤等，目前暂时以230MHz无线信道和GPRS公网信道为主。
2.电能量信息采集系统终端的安装与维护模块
使学生了解终端的组成与工作原理后，完成电能量信息采集系统终端的安装方案制定、本体的安装、电源的连接、与电能表的脉冲接线和RS485通信连接、与配电开关设备的连接与调试以及与主站的联调。能完成基本的终端日常维护和跳闸回路异常消缺。
3.电能量信息采集系统主台操作模块
完成数据采集任务设置、限电控制、预购电、催费、数据的发布与查询等操作任务。
4.电能质量管理和防窃电模块
利用数据采集监测电压偏差、谐波、三相电压/电流不平衡、负序及零序分量的电压质量指标，利用历史数据和实时数据以及负荷曲线、线损分析，有效地预防异常用电和窃电行为。
5.电能量信息采集及负荷智能控制培训装置
使学生掌握电能量信息采集系统是由主站系统平台、系统软件、通讯网络、终端采集器和电能计量装置组成，以及终端、电能表、负荷开关的安装及维护，提高供用电专业学生在配电自动化方向的职业技能。
参考文献：
[1]章健，等.基于GSM的配变电量自动采集系统的设计与实现[J].郑州大学学报（工学版），2004，（2）.
[2]肖鲲，等.电能量远程数据采集系统的设计与实现[J].电力系统及其自动化学报，2002，1（2）.
（责任编辑：孙晴）