用电信息采集系统线损及配电分析子系统的研究与设计

摘要：作为全面实现电力公司营销业务管理与客户服务手段自动化、信息化的基础，用电信息实时采集是加快推进营销现代化建设的主要手段。针对用电信息采集系统建设和国家电网公司对电力用户用电信息全面采集分析的业务需求，设计并实现了用电信息采集系统线损及配电分析子系统。该子系统主要实现供售电量计算、配电分析和线损分析三大功能。测试结果表明，用电信息采集系统线损及配电分析子系统在电力公司的使用达到预期效果，运行良好。

关键词：用电信息采集系统；线损分析；供售电量计算；配电分析

作者简介：叶宇统（1977-），男，浙江宁波人，宁波电力局，助理工程师。（浙江 宁波 315032）

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0222-02

用电信息采集系统能够对计量装置进行在线监测，同时实时、准确、完整地采集用户负荷、电压和电量等重要信息，从而为电力企业经营管理各环节的分析和决策提供支撑，提升企业对市场变化的反应能力和客户服务质量。[1]基于此，本文对用电信息采集系统线损及配电分析子系统进行研究，确保系统能够具有更加灵活的部署方式和可伸缩性，力求满足不同的部署模式和未来3～5年电力企业业务发展的需要。

一、用电信息采集系统线损及配电分析子系统的结构设计

1.系统逻辑架构的分析

系统在逻辑上分为采集设备层、通信信道层和主站层三个层次，通过接口的方式，系统与营销应用系统和其他应用系统进行接口。[2]具体说来：

（1）采集设备层。作为系统的信息底层，采集设备层负责收集和提供整个系统的原始用电信息，其又可以分为计量设备子层和终端子层，对于低压集抄部分可能有多种形式，包括集中器+电能表和集中器+采集器+电能表等。计量设备层实现用电计量等功能；终端子层实现用户计量设备的信息、处理和冻结有关数据并与上层主站进行交互。

（2）通信信道层。作为采集设备层和主站的纽带，通信信道层提供了各种可用的无线和有线通信信道，为终端和主站的信息交互提供链路基础。目前采用的通信信道主要有GPRS/CDMA无线公网、光纤专网和230MHz无线专网。

（3）主站层。主站层又分为业务应用、数据采集、控制执行、前置通信调度和数据库管理等部分，其中业务应用实现系统各种应用业务逻辑；数据采集实现采集终端的用电信息和协议解析；控制执行实现带控制功能的终端执行有关的控制操作；前置通信调度对各种与终端的远程通信方式进行通信的管理和调度等。

2.系统安全防护的分析

作为营销管理业务应用系统基础数据源的提供者，用电信息采集系统线损及配电分析子系统的安全性和保密性至关重要，因此要采用各种先进技术，如防火墙技术、虚拟交换网络、加密技术和网络管理技术等，在系统的各个层面加以防范，并加强系统日常运行管理中的规范管理。

系统安全防护体系建设要遵循如下策略：[3]使用逻辑强隔离设备对信息内外网间进行隔离；信息系统要实现等级保护为基本出发点进行安全防护体系建设，并参照国家等级保护基本要求对安全防护措施进行设计；信息系统划分为主机、边界、网络和应用等四个层次进行安全防护设计。

二、用电信息采集系统线损及配电分析子系统的功能模块设计

用电信息采集系统线损及配电分析子系统由线损分析模块、供售电量计算模块和配电分析模块构成，其功能模块图如图1所示：

1.供售电量计算的设计

供售电量计算模块包括以下两个部分：

（1）线路供电量计算：实现对线路关口表供电量、变压器电能表供电量的计算；计算完成后将结果存入到数据库中；设置定时任务进行自动计算。

（2）台区供售电量计算：实现对线路所包含低压电能表售电量的计算；实现对线路所包含低压电能表供电量的计算；计算完成后将结果存入到数据库中；设置定时任务进行自动计算。

2.线损分析的设计

作为整个系统和核心模块之一，线损分析模块包括以下三个部分：

（1）线路高压损失率：根据线路关口供电量和变压器电能表供电量计算线路高压线损失率，将计算结果保存到数据库中。

（2）台区低压损失率：根据变压器电能表供电量和台区售电量计算台区低压损失率，将计算结果保存到数据库中。

（3）线路综合损失率：根据线路关口供电量和线路售电量计算线路综合线损率，将计算结果保存到数据库中。

3.配电分析的设计

配电分析模块包括以下几个部分：

（1）线路负荷率：根据线路当天平均功率和最大功率来计算线路当天负荷率，将计算结果保存到数据库中。

（2）线路利用率：根据线路当天最大功率和线路下所带变压器额定容量之和计算线路利用率，将计算结果保存到数据库中。

（3）线路同时率：根据线路当天最大功率和最大功率时刻线路下所带变压器功率之和计算出线路同时率，将计算结果保存到数据库中。

（4）变电所母线不平衡率：根据变电所母线入母线电量和出母线电量计算出变电所母线不平衡率，将计算结果保存到数据库中。

（5）变压器负荷率：根据变压器当天最大功率和平均负荷计算出线路负荷率，将计算结果保存到数据库中。

（6）变压器利用率：根据变压器当天最大功率和变压器额定容量计算出变压器利用率，将计算结果保存到数据库中。

（7）变压器三相电流不平衡率：根据变压器三相电流值计算出最大三相电流不平衡率，将计算结果保存到数据库中。

（8）变压器电压合格率：根据变压器三相电压越限情况计算变压器电压合格率，将计算结果保存到数据库中。

三、用电信息采集系统线损及配电分析子系统的数据库表设计

用电信息采集系统线损及配电分析子系统所用到的数据库表主要有8张，如表1所示。

（1）关口计量表日电量统计表（GATEWAY_DAY_ENERGY）用于存储线路关口计量表日电量数据，包括代表时间、计量点名称、关口计量表四相电能示值、所属变电站、四相电量等信息。

（2）电能表日电量统计表（METER_DAY_ENERGY）用于存储公变、专变电能表日电量数据，包括代表时间、电能表标志、公变专变标志、四相电量、电能表四相电能示值和所属台区等信息。

（3）台区日售电量统计表（TG_DAY_ENERGY）用于存储台区日售电量数据，包括代表时间、台区名称、台区售电量、台区供电量和公变专变标志等信息。

（4）线路高压线损率日统计表（LL_HV_DAY_STAT）用于存储线路高压线损率日数据，包括起始时间、线路名称、终止时间、调整供电量、线路供电量、公变供电量、线路合计供电量、专变售电量、调整售电量、线路损失电量、线路售电量合计、线路高压损失率和理论线损率等信息。

（5）线路综合线损率日统计表（LL_COM_DAY_STAT）用于储存线路综合线损率日数据，包括起始时间、线路名称、终止时间、调整供电量、线路供电量、线路合计供电量、公变售电量、公变供电量、公变线损电量、调整售电量、专变售电量、线路综合损失电量、线路综合损失率等信息。

（6）台区线损率日统计表（TG_LL_DAY_STAT）用于存储台区线损率日数据，包括起始时间、台区名称、终止时间、台区抄见供电量、损失电量、合计供电量、调整供电量、结算售电量、调整售电量、合计售电量、公变专变标志、有损线损率等信息。

（7）线路配电指标统计表（LINE_DISTRIBUTION）用来存储线路配电指标统计数据，包括代表日期、线路名称、线路负荷率、线路同时率、线路利用率、母线不平衡率和母线标志等。

（8）变压器配电指标统计表（TRANS_ DISTRIBUTION）用于存储变压器配电指标统计数据，包括代表日期、变压器名称、变压器负荷率、变压器三相电流不平衡率、变压器利用率和变压器电压合格率等。

四、用电信息采集系统线损及配电分析子系统的测试

系统测试分为黑盒测试和白盒测试。黑盒测试又称为功能性测试，是根据软件实现的功能作为测试的唯一依据设计测试用例，而不考虑软件编程的具体实现；白盒测试又称为结构性测试，是根据程序实现来设计测试用例。[4]

1.系统功能测试

系统功能测试包括后台定时计算程序功能测试和前台页面展示功能测试。后台定时计算功能测试包括电网拓补结构导入功能测试、台区低压损失率计算功能测试、台区供售电量计算功能测试、线路高压损失率计算功能测试、变电所母线不平衡率计算功能测试、线路供电量计算功能测试、线路综合损失率计算功能测试、线路利用率计算功能测试、变压器负荷率计算功能测试、变压器三相电流不平衡率计算功能测试、线路同时率计算功能测试、线路负荷率计算功能测试、变压器利用率计算功能测试、变压器电压合格率计算功能测试等内容。前台页面展示功能测试包括与计算结果对应的各个展示页面的测试。

2.系统集成测试

系统集成测试包括页面响应速度测试、后台程序执行速度测试、WebService服务接口执行速度测试等内容。

3.系统测试的结果

系统测试结果见表2。

从测试结果可以可知，系统与数据库服务器、应用服务器在各项性能测试中均表现正常；系统与数据库服务器、应用服务器对各请求的响应正确；数据库服务器在连接数较多和数据量基数较大的情况下会造成性能的下降。

五、小结

本文所构建的用电信息采集系统线损及配电分析子系统包括线损分析、供售电量计算和配电分析三个模块。通过这三个模块功能的实现，电力企业配电网运行人员能够对配电线路、变压器不平衡等运行数据进行及时分析，配合线路损耗变压器损耗的异常波动，对配电线路和变压器的运行方式进行及时调整，从而提高配电线路和变压器的寿命，也提高负荷分配的合理性。

参考文献：

[1]傅士冀，夏水斌，李帆.湖北电力用户用电信息采集系统建设的思考[J].湖北电力，2008，（12）.

[2]王大伟.从技术和管理角度分析线损管理[J].工程技术，2009，（17）.

[3]田宏杰.线损分析预测在供电管理中的应用[J].电力系统保护与控制，2010，（7）.

[4]王守相，王成山.现代配电系统分析[M].北京：高等教育出版社，2007.