目标
按照国家电网公司营销“十一五”规划中建设电能信息采集与管理系统的精神,结合黑龙江省电力公司“十一五”营销现代化建设实施规划的要求,黑龙江省电力公司在本省规划中细化制定了电能信息采集与管理系统建设方案,并在满足国电要求基础上进一步提出电量
采集全覆盖的目标,明确提出用3年时间建成一个涵盖各电压等级,包括所有用户,全省统一的电能信息采集与管理系统。该规模的系统工程目前在国内还没有先例,要建设成可靠、可扩展、开放式的系统,如何选择技术路线是成功的关键。黑龙江省电力公司瞄准目标,立足需求,着眼发展,广泛征集技术和业务专家建议,经过反复论证,我们认为选择了一条集既有继承性又有发展性,既有实用性又有先进性的技术路线。
建设目的
1、全网用户电能量信息的自动采集
2、 全网电量的统计计算
3、 用户电量数据的自动发行
4、全网线损日管理
5、实时为企业客户提供用电信息
6、通过电能信息采集系统为提高电网运行质量提供最基础数据,为配网及馈线自动化打下坚实的基础
7、最终实现营销系统电量、电价、电费的日结算、日管理。
系统建设已具备的条件
1、电网方面
目前黑龙江省电力电能计量网分布于全省13个地市区69个县,计量装置电压等级分别为220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、380/220V,电能计量一级关口点387处,二级关口点790处,台区总数4.8万个,全省总计电能计量装置表计共439万台(块)。
2、信息化建设方面
⑴ 通讯网
· 光纤、微波、市话、230M;
· 内部MIS网
· 独立互联网出口
⑵ 各专业系统
· 关口电能采集系统、负控系统、SCADA系统、网损管理系统,一级、二级关口计量点全部实现自动采集
· 多年载波集中抄表建设经验,全载波、半载波、485总线等,目前载波集抄规模已达20万户
· 存在终端产品缺乏互联互通性、各厂家产品不能互换等缺点
3、 管理、人才方面
黑龙江省自1992年在国内率先应用以色列的技术在平房供电局试点低压电力线载波抄表成功后多年来积累了丰富的经验和相应的技术力量。
面临的问题(系统建设需要解决的问题)
1、如何有效控制成本
2、如何有效保护现有投资
3、如何进行有效的管理
4、如何有效整合现存系统
5、如何保证设备的质量
系统建设思路及解决之方案
1、整体思路
全省建立统一的电能信息采集与管理系统:下层电能采集系统(支撑标准:IEC61334(DL/T 790),IEC 62056(GB/T19897),DL/T645)与上层管理系统(支撑标准:IEC61970(DL/T 890),IEC 61968)的建设同步进行,电能采集系统为管理系统提供数据基础。
电能采集系统的建设模式采用“1+N”的方式,即为一个省公司数据管理和应用功能平台和多个电业局数据采集平台构成的一个2层分布式系统,中间数据通讯通过电力公司内网进行,各平台组成一个逻辑统一的系统,体现为通过省公司平台对其它系统提供访问。
2、风险防范
⑴ 资金风险的防范
确保有效竞争,通过公开招标、质保金方式降低商务风险
⑵ 技术风险的防范
· 制定协议标准,实现协议无关性
经过研究、论证,最终决定以IEC62056协议为基础制订一套黑龙江电能采集标准,应用于主站与计量设备间通讯。对于主站与其它现存系统间通信协议统一采用IEC61970。
针对现场情况的不同,IEC62056具体应用将采用二层或三层结构的相应模式:
对于低压台区:采用主站、集中器、电表三层结构。集中器采用低压台区集中器,集中器与主站上行通讯采用GPRS或CDMA方式,通讯协议采用62056;集中器与电表下行通讯采用电力载波或无线通讯方式,通讯协议采用DL/T645-1997。
对于新建系统:采用主站、电表二层结构。电表采用符合黑龙江规范的62056电表,采用工业以太网,实现主站与电表的直接通讯。
对于现存系统:采用主站、集中器、电表三层结构。集中器采用系统变集中器,集中器与主站通讯可采用PSTN、专线、光纤等多种方式,集中器与主站上行通讯协议采用62056。集中器与电表下行通讯方式采用485总线,通讯协议采用DL/T645-1997。
· 制定设备标准,实现入网设备的标准化
硬件层面实现设备的标准化、模块化、可互换性和可维护性。
对集中器的规格尺寸、电气特性、芯片、功能等实现标准化,制定黑龙江省集中器的标准模具,使不同厂家生产的设备内外特性完全一致。
在集中器上行、下行通讯方式上进行模块化设计,配备两个热插拔模块,不需拆卸设备,只需更换模块即可支持新的通讯方式。最终达到下行采用不同的载波芯片模块即可支持不同的载波环境,上行将GPRS模块改为CDMA模块,即可工作于相应的无线网络。
可维护性体现在设备可通过软件更新的方式即可具有新的功能,实现软、硬件分离,并可实现远程升级。
通过统一表计数据通信协议,灵活、可配置、可互换的数据采集设备标准,先进的、可扩展的主站通信协议,面向对象的、可快速升级的主站管理系统建模标准,使采用新技术的设备可以方便地接入系统,同时已有设备可以继续使用,最大限度地保护已有投资,有效地避免重复建设。
· 制定检定标准,确保产品可靠性
⑶ 运营风险的防范
上行通讯方式选用了无线方式的商用网络,即移动的GPRS和联通的CDMA网。在省公司层面与运营商网络间开通APN专网,实现电力数据网与无线运营商网络的直接互联。根本上避免了公网模式(通过因特网连接)输效率低,数据安全性差的缺点;并且可减少公网模式下为保证链路连接而发送心跳报的数量,减少非有效数据的传输流量。在专网模式下还可做到每张数据卡捆绑固定的IP地址,使终端设备具有被远程访问和管理的能力。
采用商用网络,避免了自建网络的建设、维护开销,并可以通过用量和运营商谈判降低使用成本。
⑷ 工程风险的防范
· 设立专门的机构及人员
· 批量试点:哈局、齐局、佳局
· 阶段建设
第一个阶段:试点阶段,以部分供电局的部分线路做试点;
第二个阶段:实现部分供电局电能采集点的全部覆盖,进一步总结经验;
第三个阶段:在全省全面实现电能自动采集
已完成的工作
建立了全省的电能计量管理中心及专项技术工作组,推出了《黑龙江省电能信息与采集系统》初稿。
1、2007年7月6日,正式发布了《黑龙江省电能信息与采集系统》系列规范。整套规范包括6部分内容:
· 系统概述,主站功能规范
· 集中器通信规范
· 电能表通讯规约
· 检验规范
· 低压载波通讯协议集
· 集中器招标技术条件
2、2007年8月1日
黑龙江电力科学院具备入网集中器检定条件,使用符合规范的软件检测入网设备,接受厂家设备入网检定。截止9月末,已有40余家厂商设备通过入网检测,完成了理论到实践的跨越。整个系统中最大的技术障碍被攻克。
3、2007年8月10日
位于哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯三地选出的5条具有较大难度的低压线路进行工程试点,符合规范的主站、集中器、表进行了全程的联调测试;并对国内2家主流厂商的载波芯片进行了测试。最终按设计思想实现了低压线路计量点的自动采集,载波一次抄收成功率达到95%以上,日冻结数据抄收成功率100%。厂商的产品完成了从实验室到工程产品的跨越。整个产品走向完善。
4、在总结前期经验、教训的基础上,进一步拿出400个台区,进行试点。为整个系统工程实施成本评估提供理论依据。
5、由于黑龙江地域特点,相关产品必须经过冬季的考验才能标志着成熟、稳定。如果通过冬季的考验,整个试点取得成功。将标志低压系统电量采集的技术、工程障碍将全部扫除,系统可进入大规模推广建设阶段。
获得的经验体会
1、探索了新的工作模式,找到了制约载波技术发展的根源,在理论层面奠定了成功的基础;
⑴ 了解载波技术发展方向,分析载波技术市场应用状况
· 没有足够的市场,厂商没有动力,投入不足;
· 由于其自身技术难度的原因,应用效果有待提高。而基于LANWORK协议的新技术成本还很高,一时难以大规模推广;
· 由于没有电力公司足够的支持,缺乏完善技术的试验场所。
⑵ 黑龙江局投入电力系统研发力量,在标准、检定、测试软件等方面作为主导者推动设备厂商提供产品;
⑶ 电力公司牵头制定标准,主导研发对于黑龙江省电力公司还是第一次,为今后探索出了一种全新的工作模式。
2、采用科学、准确的评价方法
⑴ 对低压抄表集中器质量的评价采用上行(GPRS到主站)和下行(载波抄表)两个方面的指标进行;
⑵ 提供公平的测试环境,确保数据具有可比性,使厂家能及时发现自身的不足,为短期内完善自身产品提供了依据。我们采用5个厂家为一组,所有厂家集中器都挂在同台区下。按一天中的峰、谷、平时段划分出5个工作时段,每个时段都为相同的抄收时间,每个厂家每天在其中的一个工作时段工作,依次轮换,5天完成一个完整测试周期。最后每个厂家都将获得5个相同时段的工作数据。
3、走出载波实用化的误区
⑴ 由于载波技术主要用于抄收居民表,其数据时效性要求并不高,过分强调一次抄收成功率100%并无现实意义;
⑵ 载波厂商技术完善需要时间,需要在实践中摸索;
⑶ 采用科学方法,应用载波技术为主,以无线抄表等多种方式作为有力补充进行大规模系统建设可行;
⑷ 为未来电力系统提供增值服务(其它计量仪表抄收,家具自动化,路灯控制等)
总结:黑龙江省公司的系统建设注重以技术手段促进管理手段的创新和完善,将实现电能信息管理的科学、准确。我们将在国家电网公司的领导和支持下,学习借鉴相关领域及相关专业的先进做法,认真总结试点建设运行经验,扎实做好后续建设工作,力争早日在省公司系统进行全面推广,为提高省公司营销工作现代化管理水平提供有力的技术支撑。