多电源供电直购电客户最大需量采集系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多电源供电直购电客户最大需量采集系统，包括有计量装置、场站采集装置、主站系统，所述的计量装置的电表的精度为0.2S级别的、按照一分钟的密度，可以保存至少1个月的电度负荷曲线，并且可以以RS485的通道向外提供数据的电能表，所述的电能表安装在大用户和电网之间的计量点，本发明多电源供电直购电客户最大需量采集系统可操作性强、运行维护简单、可靠性好。
【专利说明】多电源供电直购电客户最大需里米集系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种最大需量采集系统，特别是一种多电源供电直购电客户最大需量米集系统。
【背景技术】
[0002]现有一些关于回路供电客户最大需量的采集或监测系统，其实施方式均是通过电能计量自动化系统实时采集多回路供电线路的电能表有功功率(或需量)，实时计算用电客户最大有功需量。该方案是直接采集电能表每分钟的有功功率(或需量)，采用系统合成计算最大需量。但是现有技术中的采集系统存在以下缺点:1)数据来源于电表，但是数据发生的时间来自于由采集终端，由于采集过程本身需要时间，所以电量数据的时标一定比实际发生的时间早。
[0003]2 )数据存储在采集终端，采集终端在采集过程中可能产生数据采集失败、中断、丢失等无法得到真实的历史数据，数据的完整性、可靠性得不到保证；
[0004]3)对电能表小数位没有要求，将大大降低采集数据的细度，导致系统计算误差增大，准确度得不到保证。导致需量计算误差变化极大且不可控制。
[0005]4)未采用机架式、模块化结构，所有功能模块不可以带电拔插，运行维护困难、可
靠性差。
[0006]5)未采用双电源模块，双网络通道，数据采集设备的工作稳定性和安全性差。
[0007]6)采集设备存储容量小、历史数据存储能力差。
[0008]7)当采集的数据存在丢失情况时，采取了估算方式，存在对数据进行修改和补充行为，数据不合法，不具有法定效力。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一套能符合真实用电情况的用电量数据曲线，以确保整个输出结果最大需量的真实有效的、能完全符合标准的需量计算规定的、能有效支持电费结算的多电源供电直购电客户最大需量采集系统。
[0010]一种多电源供电直购电客户最大需量采集系统，包括有计量装置、场站采集装置、主站系统，所述的计量装置的电表的精度为0.2S级别的、按照一分钟的密度，可以保存至少I个月的电度负荷曲线，并且可以以RS485的通道向外提供数据的电能表，所述的电能表安装在大用户和电网之间的计量点，
[0011]所述的场站采集装置包括有最大需量采集器、RS485直接连接或RS485-光纤信号转换设备以及网络交换机及光纤-网络转换设备，所述的S485直接连接或RS485-光纤信号转换设备分别连接计量装置与最大需量采集器，网络交换机及光纤-网络转换设备分别连接最大需量采集器及主站系统，所述的最大需量采集器根据设定好的参数，每个指定时间就采集计量装置部分的电度负荷曲线数据，在每次采集数据完成后，从电表读入电表的当前时间，然后判断电表事件和采集器之间的差异是否超过参数设定的限值，如果超过，就对电表进行校时，而采集器的时间则依赖于主站系统的对时模块，所述的最大需量采集器的可以存储长时间的电表负荷曲线数据；
[0012]所述的主站系统包括有数据采集模块、对时模块、数据查询模块及报表输出模块，所述的数据采集模块用于把存储于采集器里面的电能表数据进行采集，所述的对时模块包括有从GPS卫星时钟模块获取时间，调整主站系统本身的时钟，及按照操作员的设定，定时调整采集器的时钟两种方式，
[0013]所述的数据查询模块，能够进行电表数据的查询，并将数据展示给用户，
[0014]所述的报表输出模块在进行多电源供电直购电客户的负荷运算时采用代数叠加的方法，具体为把所具有的各个物理电表，当作一个个独立计量的部件，而把这些数据整合在一起，把所有电能表的正向有功记为正和反向有功电能记为负进行代数和运算，所述的报表输出模块在进行多电源供电直购电客户的最大需量时按照滑差需量的方法计算，具体为，每过一分钟，就把前15分钟的电能量进行累加，并除以电量发生的时间，计算出当前时刻多电源供电直购电客户的需量，计算公式如下:
[0015]当前需量=((ΣPn- Σ P’ η)-( Σ Rn+ Σ R’ η) ) / δ t
[0016]其中:
[0017]Pn代表测量点η当前时刻的一次侧正向有功电能示值，一般情况下记为正数
[0018]P’ η代表测量点η在δ t时刻前的一次侧正向有功电能示值，一般情况下记为正数
[0019]Rn代表测量点η当前时刻的一次侧反向有功电能示值，一般情况下记为负数
[0020]R’ η代表测量点η当前时刻的一次侧反向有功电能示值，一般情况下记为负数
[0021]η为计量点或电表序号，
[0022]δ t代表需量捕获周期，在福建按照15分钟计算
[0023]这样，依据时间间隔为I分钟的电量曲线数值，每天就可以生成1440个，每个月产生30 (30*1440=43200 (44640)个需量值，从中挑出当月多电源供电直购电客户最大需量及发生时间，作为电费结算的依据。
[0024]本发明的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，由于采用了特定的电能表，能将每I分钟负荷曲线数据存储在电能表内，表内数据不丢失，可随时采集历史数据，确保数据的完整性、可靠性。电能表误差曲线稳定，不会随时间变化而漂移。又采用专用最大需量采集器进行数据采集，对数据采集设备有严格要求，且采集器存储容量大、历史数据存储能力强。由于采集的所有数据全部为电能表内部数据，未对数据进行任何修改和补充，仅做比较、分析和数据提取。数据均为电能表原始数据，数据合法，具有法定效力。主站实现的多电源供电的最大需量产生方法完全符合计量器具的规范，从方法原理到系统实施都有严格的技术措施保证。
[0025]所述的数据采集包括有随机采集与定时采集两种，随机采集可让操作员设定需要采集的电表、数据的开始时间和结束时间，然后向采集器发出请求数据的报文，从采集器获取并存储数据；定时采集按照操作员的设定，每隔指定的时间，就对指定的电表组进行数据采集。在执行定时采集时，系统会首先检索历史采集记录，如果以前有采集失败的情况(则把上一次正确完成采集的时间当作本次采集数据的开始时间，以便保持数据的完整、连续。
[0026]所述的电能表应采用4位小数点方式进行存储和显示。可有效提高最大需量计量准确度
[0027]所述的最大需量采集器采用机架式、模块化结构，所有功能模块可以带电拔插，运行维护方便、可靠性高
[0028]所述的最大需量集集器采用双电源模块，双网络通道。确保数据采集设备的工作稳定性和安全性。
[0029]所述的主站系统的工作流程为:
[0030]I)对于采集动作为时钟触发的情况:采集器首先查询存储在数据库中的需要采集数据的电表列表，然后根据查询到的对当前电表的上次采集状态和该电表在数据库中的最后数据，确定当前任务的采集起始时间点，再根据当前主站时间、采集周期确定当前任务的采集结束时间点，并根据电表信息、起止时间组织和发送报文，根据接收到的报文，解析出电表的最大需量数据并保存到数据库中，同时记录本次采集的通讯状态，以备以后数据采集或者事件查询使用，最后根据任务本身的定义，如果已经定义了自动对时任务，则获取当前采集器的时钟并和标准时间比对，根据时间差值的大小和系统的设定，对采集器进行对时。
[0031]2)对于采集动作为操作员触发的采集任务则直接根据操作员的设定，获取指定电表的指定时间段的最大需量数据曲线。
[0032]所述的最大需量采集器其采集数据的机制为定时触发:采集器循环获取时钟并根据最大需量采集器内部设定的参数，确定是否应该立刻进行数据采集。在采集最大需量数据时，采集器首先获取采集器中已经正确完成采集的最后时间点的数据，并计算出当前采集任务的结束时刻数据，然后对当前电表的数据进行采集并保存数据。采集完成后检查当前的电表的时钟，如果在可对时并且需要对时的误差之内，最大需量采集器对电表发出对时命令。
[0033]综上所述的，本发明相比现有技术如下优点:
[0034]本发明的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，
[0035]I)为多电源供电直购电客户最大需量的计算提供严格的数据模型。
[0036]在本发明之前，对于单电源供电的用户，是有着严格精确的最大需量计算方法。本发明则提炼出在多路电源供电的情况下，最大需量的精确算法模型。
[0037]2)提供一套严格的解决方案，确保取得多路电源供电的原始的，精准的用电负荷曲线
[0038]在明确了多电源供电客户最大需量的计算模型后，本发明提供了一套完整严格的技术方案，确保该计算模型能够得到精确的、符合计量结算要求的数据输入。即多路电源总的，符合真实用电情况的用电量数据曲线，以确保整个输出结果最大需量的真实有效。
[0039]3)产生的需量计算结果，能有效支持电费的结算
[0040]由于该计算模型的数据输入严格来自电能表计量器具，算法模型完全符合标准的需量计算规定，所以能有效支持电费的结算。
[0041]本发明多电源供电直购电客户最大需量采集系统可操作性强、运行维护简单、可靠性好。
【专利附图】
【附图说明】[0042]图1是本发明多电源供电直购电客户最大需要采集系统构架图。
[0043]图2是本发明主站系统数据采集的流程图。
[0044]图3是本发明最大需量采集器的流程图。
[0045]图4是本发明实施例的多电源供电直购电客户示意图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
[0047]实施例1
[0048]一种多电源供电直购电客户最大需量采集系统，包括有计量装置、场站采集装置、主站系统，所述的计量装置的电表的精度为0.2S级别的、按照一分钟的密度，可以保存至少I个月的电度负荷曲线，并且可以以RS485的通道向外提供数据的电能表，所述的电能表安装在大用户和电网之间的计量点，电能表采用的是Landis&Gyr公司的ZMD电能表，电能表精度为0.2S级，电量及需量的小数点显示为四位。
[0049]所述的场站采集装置包括有最大需量采集器、RS485直接连接或RS485-光纤信号转换设备以及网络交换机及光纤-网络转换设备，所述的S485直接连接或RS485-光纤信号转换设备分别连接计量装置与最大需量采集器，网络交换机及光纤-网络转换设备分别连接最大需量采集器及主站系统，所述的最大需量采集器根据设定好的参数，每个指定时间就采集计量装置部分的电度负荷曲线数据，在每次采集数据完成后，从电表读入电表的当前时间，然后判断电表事件和采集器之间的差异是否超过参数设定的限值，如果超过，就对电表进行校时，而采集器的时间则依赖于主站系统的对时模块，所述的最大需量采集器的可以存储长时间的电表负荷曲线数据，最大需量采集器采用兰吉尔公司的FFC最大需量采集装置，该装置采用机架式、模块化结构，所有功能模块可以带电拔插，运行维护方便、可靠性高。而且采用双电源模块(交直流通用)，双网络通道，确保数据采集设备的工作稳定性和安全性。另外该最大需量采集器的可以存储三个月的电表负荷曲线数据，主站在任何时候都可以从采集器获取电表数据。如前所述，采集器的时钟是作为电表的时钟标准，以确保整个系统中所有电能表的时钟一致(否则，无论再精准的电表，时间长了，总是有时间误差的，而且各个电表误差肯定有所差异)。那么确保采集器的时钟准确，就是系统成功的关键。
[0050]在本系统中，以GPS卫星时钟为基准，从主站到最大需量采集器到电能表逐级对时，由于每次采集数据都会对校时。
[0051]本系统是每个小时，主站系统从GPS获取时间信息，并且向采集器校时一次，所以能够精确维持整个系统的时钟一致、精准。
[0052]所述的主站系统包括有数据采集模块、对时模块、数据查询模块及报表输出模块，所述的数据采集模块用于把存储于采集器里面的电能表数据进行采集，所述的对时模块包括有从GPS卫星时钟模块获取时间，调整主站系统本身的时钟，及按照操作员的设定，定时调整采集器的时钟两种方式，数据采集模块通过IEC102规约，把存储于采集器里面的电能表数据进行采集。
[0053]所述的数据查询模块，能够进行电表数据的查询，并将数据展示给用户，
[0054]所述的报表输出模块在进行多电源供电直购电客户的负荷运算时采用代数叠加的方法，具体为把所具有的各个物理电表，当作一个个独立计量的部件，而把这些数据整合在一起，把所有电能表的正向有功记为正和反向有功电能记为负进行代数和运算，所述的报表输出模块在进行多电源供电直购电客户的最大需量时按照滑差需量的方法计算，具体为，每过一分钟，就把前15分钟的电能量进行累加，并除以电量发生的时间，计算出当前时刻多电源供电直购电客户的需量，计算公式如下:
[0055]当前需量=((ΣPn- Σ P’ η)-( Σ Rn+ Σ R’ η) ) / δ t
[0056]其中:
[0057]Pn代表测量点η当前时刻的一次侧正向有功电能示值，一般情况下记为正数
[0058]P’ η代表测量点η在δ t时刻前的一次侧正向有功电能示值，一般情况下记为正数
[0059]Rn代表测量点η当前时刻的一次侧反向有功电能示值，一般情况下记为负数
[0060]R’ η代表测量点η当前时刻的一次侧反向有功电能示值，一般情况下记为负数
[0061]η为计量点或电表序号，
[0062]δ t代表需量捕获周期，在福建按照15分钟计算
[0063]这样，依据时间间隔为I分钟的电量曲线数值，每天就可以生成1440个，每个月产生30 (30*1440=43200 (44640)个需量值，从中挑出当月多电源供电直购电客户最大需量及发生时间，作为电费结算的依据。
[0064]下面以举例说明本发明的采集系统在电力系统中的具体应用。
[0065]如图4所示，为一个多电源供电直购电客户，同时该大用户还有自备发电厂，其中供电回路I (用Gl表示，下同)到供`电回路3 (G3)为供电回路，发点关口 I (用Fl表示)、发点关口 2 (F2)为自备电厂的上网计量点。由于系统所选电表为同时计量正反向有功电量，所以G1/G2/G3三个计量点的正像有功有数，而反向有功实际为0，反过来，F1/F2的反向有功有功率，而正向有功功率为0.所以在该按例中，该用户总的用电量实际等于:G1、G2、G3的正向有功之和(记为:ZG1+ZG2+ZG3)，减去F1、F2的反向有功之和(记为:FF1+FF2)，其中ZG表示正向供电，FF代表反向发电。这样该用户的总用电量E=(ZG1+ZG2+ZG3)-(FF1+FF2)只要得到每分钟E的电度底码，就可以计算出滑差需量，进而求得指定时间段内的最大需量及发生时间。再扩展一步，如果我们定义所有指向大客户的潮流为正向，背向大客户的潮流为反向，实际上就不用考虑哪个点是供电，哪个点是发电，直接利用公式:E=(Z1+Z2+…+Zn)-(F1+F2+…+Fn)其中Zn代表计量点η的正向有功，Fn代表计量点η的反向有功。
[0066]即可得到用户总的用电情况，只是当E小于O时，即用户发电的时间段，电度曲线不作为计算最大需量即发生时间的结算依据。
[0067]所述的主站系统的工作流程为:
[0068]I)对于采集动作为时钟触发的情况:采集器首先查询存储在数据库中的需要采集数据的电表列表，然后根据查询到的对当前电表的上次采集状态和该电表在数据库中的最后数据，确定当前任务的采集起始时间点，再根据当前主站时间、采集周期确定当前任务的采集结束时间点，并根据电表信息、起止时间组织和发送报文，根据接收到的报文，解析出电表的最大需量数据并保存到数据库中，同时记录本次采集的通讯状态，以备以后数据采集或者事件查询使用，最后根据任务本身的定义，如果已经定义了自动对时任务，则获取当前采集器的时钟并和标准时间比对，根据时间差值的大小和系统的设定，对采集器进行对时。[0069]2)对于采集动作为操作员触发的采集任务则直接根据操作员的设定，获取指定电表的指定时间段的最大需量数据曲线。
[0070]所述的最大需量采集器其采集数据的机制为定时触发:采集器循环获取时钟并根据最大需量采集器内部设定的参数，确定是否应该立刻进行数据采集。在采集最大需量数据时，采集器首先获取采集器中已经正确完成采集的最后时间点的数据，并计算出当前采集任务的结束时刻数据，然后对当前电表的数据进行采集并保存数据。采集完成后检查当前的电表的时钟，如果在可对时并且需要对时的误差之内，最大需量采集器对电表发出对时命令。
[0071 ] 本实施例未述部分与现有技术相同。
【权利要求】
1.一种多电源供电直购电客户最大需量采集系统，其特征在于:包括有计量装置、场站采集装置、主站系统，所述的计量装置的电表的精度为0.2S级别的、按照一分钟的密度，可以保存至少I个月的电度负荷曲线，并且可以以RS485的通道向外提供数据的电能表，所述的电能表安装在大用户和电网之间的计量点， 所述的场站采集装置包括有最大需量采集器、RS485直接连接或RS485-光纤信号转换设备以及网络交换机及光纤-网络转换设备，所述的S485直接连接或RS485-光纤信号转换设备分别连接计量装置与最大需量采集器，网络交换机及光纤-网络转换设备分别连接最大需量采集器及主站系统，所述的最大需量采集器根据设定好的参数，每个指定时间就采集计量装置部分的电度负荷曲线数据，在每次采集数据完成后，从电表读入电表的当前时间，然后判断电表事件和采集器之间的差异是否超过参数设定的限值，如果超过，就对电表进行校时，而采集器的时间则依赖于主站系统的对时模块，所述的最大需量采集器的可以存储长时间的电表负荷曲线数据； 所述的主站系统包括有数据采集模块、对时模块、数据查询模块及报表输出模块，所述的数据采集模块用于把存储于采集器里面的电能表数据进行采集，所述的对时模块包括有从GPS卫星时钟模块获取时间，调整主站系统本身的时钟，及按照操作员的设定，定时调整采集器的时钟两种方式， 所述的数据查询模块，能够进行电表数据的查询，并将数据展示给用户， 所述的报表输出模块在进行多电源供电直购电客户的负荷运算时采用代数叠加的方法，具体为把所具有的各个物理电表，当作一个个独立计量的部件，而把这些数据整合在一起，把所有电能表的正向有功记为正和反向有功电能记为负进行代数和运算，所述的报表输出模块在进行多电源供电直购电客户的最大需量时按照滑差需量的方法计算，具体为，每过一分钟，就把前15分钟的电能量进行累加，并除以电量发生的时间，计算出当前时刻多电源供电直购电客户的需量，计算公式如下: 当前需量=((Σ Pn- Σ P’ η)-( Σ Rn+ Σ R’ η) ) / δ t 其中: Pn代表测量点η当前时刻的一次侧正向有功电能示值，一般情况下记为正数 P’ η代表测量点η在δ t时刻前的一次侧正向有功电能示值，一般情况下记为正数 Rn代表测量点η当前时刻的一次侧反向有功电能示值，一般情况下记为负数 R’ η代表测量点η当前时刻的一次侧反向有功电能示值，一般情况下记为负数 η为计量点或电表序号， δ t代表需量捕获周期，在福建按照15分钟计算 这样，依据时间间隔为I分钟的电量曲线数值，每天就可以生成1440个，每个月产生30(30*1440=43200 (44640)个需量值，从中挑出当月多电源供电直购电客户最大需量及发生时间，作为电费结算的依据。
2.根据权利要求1所述的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，其特征在于:所述的数据采集包括有随机采集与定时采集两种，随机采集可让操作员设定需要采集的电表、数据的开始时间和结束时间，然后向采集器发出请求数据的报文，从采集器获取并存储数据；定时采集按照操作员的设定，每隔指定的时间，就对指定的电表组进行数据采集。在执行定时采集时，系统会首先检索历史采集记录，如果以前有采集失败的情况，则把上一次正确完成采集的时间当作本次采集数据的开始时间，以便保持数据的完整、连续。
3.根据权利要求2所述的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，其特征在于:所述的电能表应采用4位小数点方式进行存储和显示。
4.根据权利要求3所述的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，其特征在于:述的最大需量采集器采用机架式、模块化结构。
5.根据权利要求4所述的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，其特征在于:所述的最大需量集集器采用双电源模块，双网络通道。
6.根据权利要求1所述的多电源供电直购电客户最大需量采集系统，其特征在于:所述的主站系统的工作流程为: (1)对于采集动作为时钟触发的情况:采集器首先查询存储在数据库中的需要采集数据的电表列表，然后根据查询到的对当前电表的上次采集状态和该电表在数据库中的最后数据，确定当前任务的采集起始时间点，再根据当前主站时间、采集周期确定当前任务的采集结束时间点，并根据电表信息、起止时间组织和发送报文，根据接收到的报文，解析出电表的最大需量数据并保存到数据库中，同时记录本次采集的通讯状态，以备以后数据采集或者事件查询使用，最后根据任务本身的定义，如果已经定义了自动对时任务，则获取当前采集器的时钟并和标准时间比对，根据时间差值的大小和系统的设定，对采集器进行对时。 (2)对于采集动作为操作员触发的采集任务则直接根据操作员的设定，获取指定电表的指定时间段的最大需量数据曲线。
7.根据权利要求1所述的多电源供电直购电客户最大需量采集器，其特征在于:所述的最大需量采集器其采集数据的机制为定时触发:采集器循环获取时钟并根据最大需量采集器内部设定的参数，确定是否应该立刻进行数据采集。在采集最大需量数据时，采集器首先获取采集器中已经正确完成`采集的最后时间点的数据，并计算出当前采集任务的结束时刻数据，然后对当前电表的数据进行采集并保存数据。采集完成后检查当前的电表的时钟，如果在可对时并且需要对时的误差之内，最大需量采集器对电表发出对时命令。
【文档编号】G01R22/06GK103558453SQ201310497297
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】乐开诚, 颜铮, 张和斌, 郭进仕 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司南平供电公司