专利名称：中低压配电网统一数据采集与监控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统中低压配电网数据采集与监控技术领域，具体涉及一种中低 压配电网统一数据采集与监控系统。
背景技术：
近年来，计算机技术、集抄技术、自动采集与监测技术等广泛应用于电力系统，各 供电公司中都安装运行着部分集抄系统、配变监测系统、负控系统等各类实时或准实时系 统，但各系统间独立运行，中低压配电网的同一数据信息，多个系统分别采集应用，存在信 息孤岛现象，数据标准不统一，不利于系统间信息统一管理和集成共享，同时在一定程度上 造成人、财、物等资源的浪费。电力用户对数字化用电设备的普及应用，对电能质量越来越敏感，电能质量问题 可以导致生产线停产，造成重大经济损失。与用户建立双向实时互动平台，实时通知用户其 电力消费的成本、实时电价、电网目前的状况、计划停电信息以及其他的一些服务信息，也 愈加重要。而目前电力系统中运行的集抄系统，一般仅采集用户的电量信息，而没有对用户 的电压、电流、功率因数、漏电流情况以及剩余电量等信息进行采集，无法实现对用户的电 能质量实时分析与治理、预付费管理、需求侧响应、实时电价管理等智能化和互动化管理。 负控系统则仅停留在简单的采集阶段，不具有电网与用户直接互动功能。现有的配变监测 系统能够提供综合配变的电力电量信息，但不具有集中器功能，无法实现对台区的实时线 损分析、电能质量治理等功能。总体来说，目前的各实时/准实时系统功能配置不够完善， 各系统间存在信息孤岛，没有实现数据的横向集成和纵向贯通，无法为企业经营管理提供 综合数据分析和辅助决策功能；智能化水平低，无法实现对中低压配网很好的管控。
发明内容
本发明的目的是提供一种实用的中低压配电网统一数据采集与监控系统，统一采 集中低压配电网中的用户用电信息和智能配电台区运行、状态信息，经数据通信与传输网 络系统送至实时数据处理模块中的实时/历史数据库中进行统一管理，用户用电信息管理 与监控模块、智能配电台区管理与监控模块以及其他相关应用系统，根据实际需求抽取相 应实时/历史数据，实现对电力用户和配电台区运行信息和状态参数的实时分析与控制。本系统的应用可以对不同的中低压配电网的已有和新建的实时/准实时监测系 统的实时数据进行统一采集、存储和发布，并按信息化管理的要求，向配电网管理层用户用 电信息管理与监控、智能配电台区管理与监控等应用模块或应用系统提供数据支撑。通过 应用中低压配电网统一数据采集与监控系统，能够方便地实施配电网高级应用，无需与诸 多数据库建立接口，从数据层面消除信息“孤岛”，节约资源，提升对中低压配电网的分析与 管理能力。为了实现上述目的，本发明提出的一种中低压配电网统一数据采集与监控系统， 包括智能采集终端、数据通信与传输系统、实时数据处理模块、数据接口服务模块、用户用电信息管理与监控模块和智能配电台区管理与监控模块，所述智能采集终端采集用户用电 信息和配电台区运行及状态信息，按照通信协议经数据通信与传输网络系统，送至实时数 据采集模块中的实时/历史数据库中进行统一管理，根据需求将实时/历史数据经数据接 口服务模块为各相关应用系统提供综合数据支撑，实现对电力用户和配电台区运行状态的 实时分析、监控与管理。其中，所述的智能采集终端包括集中抄表终端、智能配电终端、专变采集终端和分 布式能源监控终端及其收发模块和通信接口，所述集中抄表终端包括采集器和集中器，所 述智能配电终端具有集中器功能。其中，所述的数据通信与传输系统包括光纤专网、无线公网、无线专网、低压电力 载波或微功率无线网。其中，所述的实时数据处理模块包括前置机群、实时/历史数据库、数据库维护 站、数据备份站和数据分发机。其中，所述的数据接口服务模块包括与相关实时系统和应用系统接口的数据通信 服务器和数据接口软件。其中，所述的用户用电信息管理与监控模块的功能包括用户负荷管理与控制、有 序用电管理与控制、用电情况分析与监测、分时电价分析与管理、档案管理、维护与故障管
理和报表管理。其中，所述的智能配电台区管理与监控模块的功能包括台区信息监测、电能质量 监控、台区异常报警、智能台区经济运行管理和配电台区运行分析。其中，所述的有序用电管理与控制包括负荷预测分析和负荷有序控制，系统以组 合的方式对一定时段内的负荷进行分析，找出负荷变化规律，通过功率定值控制和远方控 制两种方式对电力用户的用电负荷进行有序控制。其中，所述的分时电价分析与管理包括分时电价分析和分时电价发布，根据分时 电量分析出来的结果，制定出电价策略，通过智能电表、网站、短信或语音多种发布方式进 行分时电价发布。其中，所述的智能台区经济运行管理是系统根据业务需要提供面向变压器的控制 方式，管理并设置控制策略，并通过向终端下发投入和切除控制命令，实现台区的智能经济 运行。其中，所述的配电台区运行分析包括配电台区电压合格率统计分析、低压线损统 计分析、功率因数合格率统计分析、日负荷曲线、监测信息日统计和月统计分析，为系统决 策提供依据。本发明的有益效果是可以对中低压配电网中的其他新建或已有的实时或准实时 系统或终端设备的实时数据进行统一采集，为生产管理应用系统提供统一数据接口和相关 数据支撑。本发明采用具有分布式数据应用架构、存储信息速度快、高压缩率存储以及逻辑 上实现无缝调用的实时/历史数据库，有效克服了常规关系型数据库无法处理海量实时历 史数据的客服性能瓶颈。从技术层面上，解决了电力系统中低压配电网实时/准实时系统 数据信息“孤岛”问题，实现统一采集和集成共享，保证了数据源的正确性和唯一性，能够增 强电力生产部门对中低压配电网的实时监控力度，提升决策能力和管理效率。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明的方框示意图。图2为智能采集终端方框图。图3为数据通信与传输系统方框图。图4为实时数据处理模块方框图。图5为用户用电信息管理与监控模块方框图。图6为智能配电台区管理与监控模块方框图。
具体实施例方式如图1所示，中低压配电网统一数据采集与监控系统包括智能采集终端、数据通 信与传输系统、实时数据处理模块、数据接口服务模块、用户用电信息管理与监控模块、智 能配电台区管理与监控模块，智能采集终端采集用户用电信息和配电台区运行及状态信 息，按照通信协议经数据通信与传输网络系统，送至实时数据采集模块中的实时/历史数 据库中进行统一管理，根据需求将实时/历史数据经数据接口服务模块为用户用电信息管 理与监控模块、智能配电台区管理与监控模块等各相关应用系统提供综合数据支撑，实现 对电力用户和配电台区运行状态的实时分析、监控与管理。本系统设计采用实时/历史数据库，具有分布式数据应用架构、存储信息速度快、 高压缩率存储以及逻辑上实现无缝调用等特点，能够快速处理与存储海量数据，实现中低 压配电网实时/历史数据的集成共享，保证数据的准确性与唯一性。如图2所示，智能采集终端包括集中抄表终端(包括采集器、集中器)、智能配电终 端(含集中器功能)、专变采集终端和分布式能源监控终端及其收发模块、通信接口。其中 采集器包括WSN无线采集器、载波采集器和普通采集器，WSN无线采集器中内嵌WSN无线发 送模块，将采集的用户用电信息经本地数据通信与传输系统发送至集中器或智能配电终端 的WSN无线接收模块，再经远程数据与通信系统将采集数据上传。载波采集器中内嵌载波 发送模块，将采集的用户用电信息经本地数据通信与传输系统发送至集中器或智能配电终 端的载波接收模块，再经远程数据与通信系统将采集数据上传。普通采集器也与此类似。如图3所示，数据与通信系统包括本地数据通信与传输系统和远程数据通信与传 输系统，本地数据通信与传输系统包括光纤通信专网、微功率无线通信专网和低压电力载 波几种通信方式，远程数据通信与传输系统包括光纤通信专网、电力无线专网(230MHz)、无 线公网(GPRS/GSM/CDMA)等，构成了用户用电信息和台区运行与状态信息上传与系统下行 控制的通信通道。如图4所示，实时数据处理模块包括前置机群、实时/历史数据库、数据库维护站、 数据备份站、数据分发机。前置机群通过数据通信与传输系统采集终端设备的实时数据，对 各实时和准实时系统的数据进行集中整合，采用优化压缩算法预处理后存入实时/历史数 据库，形成数据仓库，为各种应用系统提供唯一实时数据源。数据库维护站主要作用包括数 据库维护、通道管理、实时数据监测等，数据库维护主要包括数据库配置信息、服务运行等 日常维护；通道管理主要包括通信报文管理、登录和心跳管理、通道监测及异常报警等；实时数据监测主要包括各变电所、台区，电流、电压、电量等实时数据数、更新时间、状态以及 数据位置等相关信息的监测。数据备份站主要用于实时/历史数据库备份。数据分发机主 要是用于对多台采集前置机进行数据分发管理，由部署在数据分发机上的数据采集软件将 采集终端的IP地址信息写入中间表中，由数据分发机根据通信采集终端设备数量对数据 包进行平均分配，根据前置机的IP分发到各个前置机上。当某台前置机退出时，与该前置 机通信的数据包将被平均分配到其他前置机进行数据通信。如图5所示，用户用电信息管理与监控模块功能主要包括用户负荷管理与控制、 有序用电管理与控制、用电情况分析与监测、分时电价分析与管理、档案管理、报表管理等。 用户负荷管理与控制主要是对用户预付费控制和重点用户负荷监控；有序用电管理与控制 主要是对用户负荷预测分析和负荷有序控制；用电情况分析与监测主要包括电能质量数据 统计分析、线损与变损分析、供用电可靠性分析以及异常用电分析等；分时电价分析与管理 主要包括分时电量分析与分时电价发布；档案管理主要对维护系统运行必须的电网结构、 用户、采集点、设备进行分层分级管理；报表管理提供专用和通用的制表功能，可在线建立 和修改报表格式。如图6所示，智能配电台区管理与监控模块主要包括台区信息监测、电能质量监 控、台区异常报警、智能台区经济运行管理、配电台区运行分析等功能。台区信息监测可对 智能配电台区模拟量、数字量、状态量以及环境等进行实时监测；电能质量监控能够对智能 配电台区的电压、电流、频率、谐波、三相不平衡情况进行实时监测与控制；台区异常报警可 实现电压越限报警、电流越限报警、功率因数越限报警、缺相报警、失压防盗报警等功能；智 能台区经济运行管理可根据业务需要提供面向变压器的控制方式，管理并设置控制策略， 并通过向终端下发投入和切除控制命令，实现台区的智能经济运行；配电台区运行分析对 台区进行日负荷曲线统计分析、电压合格率统计分析以及功率因数统计分析等。实施例可以采用在县供电企业集中部署中低压配电网统一数据采集与监控系统 方式，在县供电企业机房部署采集前置机、应用服务器、数据库服务器和维护工作站。县供 电企业、供电所各级终端用户可通过C/S、B/S两种模式实现操作和浏览等功能。县供电企 业可以将新建的智能配电台区、专变用户、公变及下属用户用电信息通过数据通信与传输 系统上传至中低压配电网统一数据采集与监控系统的实时数据采集前置机群，对供电企业 已有的调控一体化系统、集抄系统、谐波在线监测系统、蓄电池在线监测系统等实时/准实 时系统，可由已有主站系统前置机同时给中低压配电网统一数据采集与监控系统的实时数 据采集前置机群转发实时数据，经过压缩预处理后存入实时/历史数据库，形成数据仓库。 为了安全、稳定、快速地实现各个控制系统、用户电表、监测系统数据采集工作，数据采集可 包括目前主流生产控制系统、用户电表以及电气相关系统的所有接口。当进行相关的系统 数据采集时，只需要将接口软件安装到相应的接口采集前置机设备上，配置相关的接口协 议的驱动模块、参数、IO点表、IP、权限等内容即可完成数据的采集工作。中低压配电网统一数据采集与监控系统可提供标准的API接口通信方式，满足用 户用电信息管理与监控模块、智能配电台区管理与监控模块以及其他各相关应用模块或系 统的实时数据查询、分析等需求。各相关应用模块或系统发送下行控制命令到Web service 或者接口前置机设备，转化为符合规定通信协议的下行控制数据包，对相应终端进行控制； 下行控制数据包至用户用电信息采集终端或智能配电台区时，系统需返回确认字段，用于确认下行控制命令的有效性，从而保证县供电企业各生产应用系统基于统一的实时数据源 进行分析、决策与管理，实现对各级终端设备和用户用电信息及相关运行、状态信息的准确 监测或控制功能。此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来 说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅 是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来 说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅 是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
权利要求
一种中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于包括智能采集终端、数据通信与传输系统、实时数据处理模块、数据接口服务模块、用户用电信息管理与监控模块和智能配电台区管理与监控模块，所述智能采集终端采集用户用电信息和配电台区运行及状态信息，按照通信协议经数据通信与传输网络系统，送至实时数据采集模块中的实时/历史数据库中进行统一管理，根据需求将实时/历史数据经数据接口服务模块为各相关应用系统提供综合数据支撑，实现对电力用户和配电台区运行状态的实时分析、监控与管理。
2.根据权利要求1所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 智能采集终端包括集中抄表终端、智能配电终端、专变采集终端和分布式能源监控终端及 其收发模块和通信接口，所述集中抄表终端包括采集器和集中器，所述智能配电终端具有 集中器功能。
3.根据权利要求2所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 数据通信与传输系统包括光纤专网、无线公网、无线专网、低压电力载波或微功率无线网。
4.根据权利要求3所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 实时数据处理模块包括前置机群、实时/历史数据库、数据库维护站、数据备份站和数据分 发机。
5.根据权利要求4所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 数据接口服务模块包括与相关实时系统和应用系统接口的数据通信服务器和数据接口软 件。
6.根据权利要求5所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 用户用电信息管理与监控模块的功能包括用户负荷管理与控制、有序用电管理与控制、用 电情况分析与监测、分时电价分析与管理、档案管理、维护与故障管理和报表管理。
7.根据权利要求6所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 智能配电台区管理与监控模块的功能包括台区信息监测、电能质量监控、台区异常报警、智 能台区经济运行管理和配电台区运行分析。
8.按照权利要求7所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 有序用电管理与控制包括负荷预测分析和负荷有序控制，系统以组合的方式对一定时段内 的负荷进行分析，找出负荷变化规律，通过功率定值控制和远方控制两种方式对电力用户 的用电负荷进行有序控制。
9.按照权利要求6所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述的 分时电价分析与管理包括分时电价分析和分时电价发布，根据分时电量分析出来的结果， 制定出电价策略，通过智能电表、网站、短信或语音多种发布方式进行分时电价发布。
10.按照权利要求7所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述 的智能台区经济运行管理是系统根据业务需要提供面向变压器的控制方式，管理并设置控 制策略，并通过向终端下发投入和切除控制命令，实现台区的智能经济运行。
11.按照权利要求7所述的中低压配电网统一数据采集与监控系统，其特征在于所述 的配电台区运行分析包括配电台区电压合格率统计分析、低压线损统计分析、功率因数合 格率统计分析、日负荷曲线、监测信息日统计和月统计分析，为系统决策提供依据。
全文摘要
本发明提供了一种中低压配电网统一数据采集与监控系统，包括智能采集终端、数据通信与传输系统、实时数据处理模块、数据接口服务模块、用户用电信息管理与监控模块、智能配电台区管理与监控模块，智能采集终端采集用户用电信息和配电台区运行及状态等实时信息，经数据通信与传输网络系统，送至实时数据处理模块中的实时/历史数据库中进行统一管理，根据需求将实时/历史数据经数据接口服务模块为用户用电信息管理与监控模块、智能配电台区管理与监控模块以及其他相关应用系统提供实时的综合数据支撑，通过对电力用户和配电台区运行信息和状态参数的实时采集与分析，可将智能配电台区纳入中低压配电网自愈控制和经济运行范畴，对终端用户实现实时负荷分析、实时电价管理，实现需求侧响应等互动应用功能。
文档编号H02J13/00GK101951027SQ20101026877
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者宋祺鹏, 杨红磊, 王金丽, 王金宇, 盛万兴 申请人:中国电力科学研究院