淺談電能計量系統102規約入網檢測

標簽：電能計量 智能電網

1電能計量系統的歷史

1.1電能表功能發展

電能表的主要功能是用來計量用戶消費的電能。到目前為止，大多數家用電能表仍然是單相單費率的。但從電網的要求來看，有兩個原因，促使電能計量向多表一體化和分時多費率的方向發展。

第一個原因，不同時段的電能，其供電成本是不同的。例如深夜用電比白天高峰時期用電便宜很多，目前美國的尖峰電價是低谷電價的25倍。這一需求也推動電能表向分時計量功能方向發展。

第二個原因，電能計量覆蓋了整個電網。雖然家庭用戶較多，但重要性不如發電廠上網計量和電網關口計量。電網的電能計量要求無論正向、反向、有功、無功的電能量都要計，因為潮流隨時可能變化，并且一定地點的無功消耗影響著網損。因此，電網的關口電能表最起碼的功能，正向、反向，有功、無功都要計量。在磁電式感應電表的時代，要用四塊單方向的電能表來完成這一功能，而電子式電能表把這四個功能輕松地集于一身，因為僅僅靠增加幾個寄存器而已。

1.2計費系統的產生

同樣是兩種現實的需求催生了計費系統。

第一個原因，要實現分時計費，先要做到分時計量。當電網覆蓋的時間區域不是跨越多個時區時，電費價格對于區域負荷可以是統一的。當電網覆蓋的時間區域跨越多個時區時，準確的分時計量就成為電網公司統一處理電價的基礎。這時電網內電能表的時鐘必須是全網統一的。

第二個原因，對于成千上萬戶單表用戶來說，抄表結算的工作量和成本會非常大。應用計算機計費系統成為了大數據量處理的必然選擇。

1.3國內計費系統的發展

我國在上世紀90年代初引進了瑞士蘭吉爾公司的電能計費系統DGC500，最早的兩個用戶是華中網調和華北網調。經過15年的發展后，全國大部分省份的調度中心都有了自己的省網計費系統。

區域性計費系統的建立，依賴于兩個重要的基礎：一是靜態固體電子式電能表的普遍使用;二是計算機遠程通信網絡的高度發展。

目前，電網電能計量的普遍情況是，電能表四世同堂，各個年代安裝的電能表都在運轉，但帶時鐘復費率電能計量的要求，將無一例外地迫使電能表向靜態全電子式的方向發展，因為對于以負荷曲線為計價依據的最終目標來說，電網一定會對電表供應商提出這一要求。

在電網計費中，除了要求分時計費外，還要強烈要求電網運行成本的核算，即是對于網損計算的重視。在計費系統建立之前，網損率是根據電網所傳輸功率這一數據基礎上的一種估算，計費系統的出現，使這種估算精確地建立在真實的計量數據的基礎之上。在電網所有主要的關口和樞紐點安裝了統一時鐘的復費率電能表以后，網損率計算對于計費主站來說，只是一種例行的標準程序而已。

以上所有這一切的實現，完全有賴于計算機通信網絡的實用化，因為，計費系統事實上是一個真實的計算機遠程網絡。事實證明，在電網監控系統(EMS/SCADA)發展起來的基礎上，就通信來說，計費系統只是搭了個低成本的順風車。

雖然應用目標不同，計費系統與SCADA系統的網絡構成卻是基本相同的，真正的差別在于通信規約的不同。

2為什么需要規約檢測

早先的SCADA機房的前端，都有一個通道測試柜，在測試柜上面示波器電平表連接電纜一應俱全。很顯然，測試柜的功能，其實是針對信道的物理障礙的。但規約通信完全不同，它并非物理層的問題。

在一個信道上，信號電平、調制波形、中心頻率和頻偏都正常的情況下，通信卻不通。無論從信號電平的發送接收到握手成功，都查不出問題，很明顯，音頻鏈路已經建立，但卻不能實現數據和命令的交流，因為我們遇到的不是物理參數問題，而是結構化的有特定含義的數據文本。

隨著信道條件的大幅度改善，通信的物理問題現在幾乎不存在，通道測試柜的功能也不再那么重要。但自動化系統的管理人員卻不能解決數據通信的深層問題，這并非人的能力問題，而是工具的缺乏。必須要有一種針對性的軟件工具，能夠順暢地連續顯示數據流信息，方便地存儲，可以無論在線、離線都能分析其差異，并且可以精確到一個比特位。因為只要有一個比特位有誤，通信就是失敗的。

那么上述這種情況的嚴重程度如何呢?

在電網自動化系統中，至此使用著十幾種規約的上百個版本，而各廠家因用戶的不同要求加減修改的不同版本、接口、數據順序等等，更是一個龐大的數量。

以南京一個廠家的測控單元數據訪問規約為例，目前它的規約庫已經突破300個規約。就是說，廠家供給客戶使用的全套規約版本在300個以上。這樣一種局面，就是有了這套規約，現場維護人員要從規約庫中選擇哪種規約，都不是一件輕松的事，更何況這種情況還在隨著設備類型的增加而繼續。

解決這方面的問題，要從兩個方面去努力：

1. 國家電力通信標準化委員會應該牽頭成立一個有關分會，用行政的力量來統一規約。2003年，國電公司就曾為統一IEC-870-5-101規約而作過巨大的努力，曾經邀請各大廠家匯聚北京共同探討。因此101規約在這方面的問題的確也有了很大的改善。

2. 由于設備歷史的路徑遺傳，若想一刀切地解決現場所有的規約問題并非易事。然而可以從解決當前的實際應用問題入手，那就是技術人員手中必須要有報文分析的得力武器，這就是規約分析軟件。

規約測試軟件還具有另外一個重要功能，仿真能力。它可以在主站正常掃描的情況下，針對某一個廠站，模仿主站的采集功能，點對點進行查驗，從而避免了因修改主站工況引起大事情。對于某些新建廠站或者擴充的間隔，在設備未到之前可以進行預調試，也是它的RTU仿真功能的重要應用。

3電能計費之102規約入網檢測

IEC-870-5-102規約是專門應用于計費系統的IEC規約。國網公司沒有進行過這個標準的統一工作，不過其版本眾多的嚴重性不如101規約。原因是計費系統遲于SCADA系統的引進。當我國開始引進計費系統時，世界已經以歐洲為核心統一了國際標準。我們從電能表、采集器，到計費主站，大體都遵循著歐洲的標準。目前雖然也有好幾個大區擁有自己的102版本，但最后都被技術性地擠到了DL-719的軌道上。DL-719基本上是以IEC-102為基礎，只是擴充了國內用戶視為重要的幾項內容而已。