北京电机工程学会学报

一九九一年 第一期	JOURNAL OF BEIJING SOCIETY 0F ELECTRICAL ENGINEERING	1991 No.1
网间联络线电量计费和监控系统的设计
北京电力科学研究所 谭志强 杨晓琰 储炳南

内容提要

本文首先简述了研制网间联络线电量计费和监控系统的重要意义以及国内外电量自动计费和监控系统的概况。根据电量计量和电费结算其有重要性，连接性特点，针对在远距离通讯线路质量不特别好的情况下，大量采样数据丢失问题，提出了一套解决方案，并设计出电网网间联络线电量自动计费和监控系统，既解决了不同省〈区〉之间电费的结算问题，又为电网的监视提供了有力的手段。该系统经过一年多的试运行，证明情况良好，符合设计要求，已于一九九0年十月一日正式投运，用于华北电网各省〈区〉之间电量计量和电费结算。

一、电量计量及电费自动结算的重要意义和国内外概况

1.电量计量及电费自动结算的重要意义

为了适应全国经济体制改革的要求，更好地分清责、权、利,华北电网由原来的的大一统管理方式改为华北总调统一调度，分省〈区〉独立管理和独立经济核算的管理方式。那末怎样在统一的电网中实行独立的经济核算呢？由于在统一的电网中联系各方利益的重要电参量为电度数，因此必须设计-套既能根据送〈受〉电量的大小，又能根据各方对计划的执行情况和电网当时的频率，对各方科学合理计费的电量自动计费系统。

2.电费计量和电网监控系绕的国内外概况

传统的电费计量采用依靠人工抄表，然后结算电费的方法。其中最普通的方法是安装感应式电度表,通过人工抄表得到各省(区)之间的交换电量,然后由人工结算电费。目前国内各省〈区〉之间的交换电量都是由此方法得到。它的缺点是误差大，失误多，工作量大，这和整个电网越来越高的自动化程度不相适应。另外一种较先进的电量计费方法是由计算机组成一个数据采集及电网管理系统，通过遥讯、遥测方式来传输数据，或用RTU来完成数据采集和发送任务，然后依据这些数据来统计电量，结算电费。这种系统在国内外都有不少用户。但在国内应用中，由于通讯线路的质量得不到保证，会造成数据丢失，因此这种系统提供的数据只作为参考而没有作为正式的电费结算依据。国外由于通讯系统发达、质量较高，一些电网采用这些数据结算电费,但从理论上讲这是不严格的。在罔外这种系统主要还是用于电网的监视和控制。在国内,华东电网“负荷监视及分时电费计量系统”,华北总调引进的EMS系统也主要是用于电网监测,同时具有统计电量的功能,但由于通讯质量问题数据可靠性得不到保证,所以只是用作电量结算的参考数据。因此,设计一个“自动电费计算及负荷监控系织”对网间电量的合理计算,对电力系统的负荷分析和提高电力系统的运行效率都是十分重要的。

二、设计原理及主要技术指标

1.系统硬件结构图

这套系统由两个现场采集站〈大同站,房山站〉和一个总站〈总调站〉组成，包括7台NEC-PC-9801微型机,一台Compage-386机和两台“长岛"大屏幕彩电终端。它们之间通过Modem，用微波进行数据传输。其硬件结构图，如图1所示。

2.设计原理

由于组成本系统的装置分设在大同站、房山站和总调站,相距很远约几百公里,数据靠微波线路传输，受天气和地理条件的影响，不能保证数据不丢失。作为电费计算用的电量，是一个累积量。为了保证电量计量的正确性，电量数据不能丢失，也不能重复。怎样才能保证系统做到这一点呢？在现场采集站〈大同站、房山站〉我们采用了双机A机、B机采样、计数的办法，收集各联络线〈大万一、大万二、大阳、大北、大官、神大旁代路〈4条〉、房高、旁路〉的电量、功率、开关量、频率，以保证在任何时刻一台机退出运行或故障不会导致电量记数的中断。为了保证电量收集传输的唯一性和连续性，我们把一天的电量作为一个文件，每分钟的电量作为这个文件的一个记录，这样一天就有1440个记录。采集机一收集到电量就存入磁盘中，等待上位机来要，功率则马上向上位机发送。通讯机(C机、D机)负责数据发送、命令接收、应答及电量裁决。上位机根据序号逐级向下位机要电量包，并逐级存入硬盘。由于硬盘空间有限，所以对电量文件要在适当的时候删除。删盘原则：当D机收到电量文件后,A/B机可删除此文件；当E机收到此文件后,C机可删除此文件；当E机电量文件考入磁带机后,D机可删盘；当电费数据库形成后,E机可删除此文件。这样任何时候都保证在两级有同一电量文件，从而提高了电量文件的可靠性。如果通讯线路中断(连续中断一个月以内或间续中断)。现场机可以保存数据，通讯线路正常后，系统自动追补电量。这种独立的异步工作系统对重要且不能丢失数据的电费计费系统来说十分关键。

3.系统功能及主要技术指标

示意图

主要技术指标如下：

(1) 每分钟收集各联络线电量值一次。脉冲电度表精度为0.5级；

(2) 每分钟采集一次开关量，旁代路自动识识别，并可人工置入；

(3) 15s采样一次功率、频率；

(4) 时钟的最大差别为3S；

(5) 整个系统自动化程度较高。

主要功能如下：

〈6〉可显示省〈区〉间各联络线功率及电量值；

〈7〉对所显示的曲线可以在线修改座标尺寸、对曲线进行放大缩小；

〈8〉可以彩色拷贝所有曲线；

〈9〉可以实时显示各省〈区〉超计划分析表；

〈10〉可以用人机对话的方式显示、修改电价表、峰谷状态表、频率分段表、电度表脉冲常数表、定值表、事故支援表、送(受)方调节电费系数表、口令修改表、资格管理表；

〈11〉可以打印以下报表：电量日分析表、电量月分析表、联络线电量报表、电量电费月结算表、电量电费月分析表、电量电费旬明细表、调节电费月分析表。

三、软件设计

整套系统采用了两种微型机。总调后台处理机为Compaqe-386机带两台“长岛"大屏幕彩色终端，是一个多用户系统，操作表统为XENIX，程序用C语言写成。另一种是日本的NEC-PC-9801机。该机可靠性高，对运行环境的要求不高，操作系统为MS·D0S，程序用汇编语言和N88-BAS IC语言写成。按功能分，整个软件系统由以下模块组成:

自启动模块、自检模块、一分钟电量收集模块、15s功率采样模块、对时棋块、补数模块、通讯模块、存盘模块、盘清理模块、SI0-4s/2s通讯模块、显示模块、曲线画面生成模块、表格系数修改模块、电费自动生成模块、报表生成和打印模块。

对MS-D0S操作系统，每台机器的软件通过逐级调度的模块组合生成，这样生成的程序结构简单，可读性好，工作量少。对XENIX操作系统,独立功能的程序作为不同进程，分别在主机上运行，通过共享区、硬盘和信号量等技术保证整个系统数据共享，资源共享，正常工作。

四、运行情况及结果分析

整套系统于1989年7月31日投入试运行。一年的试运行情况表明整套系统设计合理,安全可靠，自动化程度高，数据采集和传输正确，电量统计和电费计算结果正确，使用灵活，满足了用户的需要。1989年8月14日22点28分至8月15日22点15分间的电量统计为:山西现场人工抄表为1115450kW-h，总调计算机输出显示为1112166kW-h，误差为0.29%。1990年10月1日这套装置正式投运，用于华北电网各省〈区〉之间的电费结算工作。表1列出1990年10月份人工抄表和计算机输出显示数据的对比结果。表1的结果表明整个系统由计算机输出的统计数据基本正确，能满足设计要求，具有很大的实用价值和先进性。它为我国的电量电费结算自动化提供了有力的手段。

地区	计算机输出（kw.h）	人工抄表（kw.h）	误差（％）
山西	34657	34878	－0.7
河北	39027	38861	－0.4
内蒙	－31846	－31838	0.08