CN113242164A - 一种关口母线平衡系统及其电能量数据采集传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种关口母线平衡系统及其电能量数据采集传输方法，涉及电网的数据采集领域。本发明的关口电能表通过远方电能量数据终端与主站相连；在厂站侧利用RS485总线组网模式把需要采集的串口关口电能表都并联起来，然后再与远方电能量数据终端连接；利用网络交换机，将需要网络口通讯的关口电能表进行独立组网，并与远方电能量数据终端的1路网络口组建关口电能表局域网；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信。能对不同的设备进行协议切换从而实现对关口电能表中电能量、遥测、事件等数据的进行准确、安全、高效、快速传输上送。

Description

一种关口母线平衡系统及其电能量数据采集传输方法
技术领域
本发明涉及电网的数据采集领域，尤其涉及一种关口母线平衡系统及其电能量数据采集传输方法。
背景技术
随着社会经济、智能电网和电力市场的发展，对电能量计量管理提出了更加精细化的要求，特别是电力现货市场改革的推进，电量计量的公平、公正、准确和可靠在交易过程中变得至关重要。而母线电量平衡水平是衡量电力生产和供应企业经营指标的一项重要内容，平衡率超差不但影响企业的效益，也关系着企业的形象。建设关口母线平衡系统可以实时监测电厂侧关口计量情况，及时发现关口计量异常和关口故障，从而将母线电量平衡率控制在标准范围内。而如何准确、安全、高效的把关口电能量相关数据从厂站侧的电能表传输到关口母线平衡系统主站，就成了系统运行的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种关口母线平衡系统及其电能量数据采集传输方法，以达到解决关口母线平衡系统对关口电能表中电能量、遥测、事件等数据的准确、安全、高效、快速传输上送的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种关口母线平衡系统，包括关口电能表、远方电能量数据终端、主站；所述的关口电能表通过远方电能量数据终端与主站相连；在厂站侧利用RS485总线组网模式把需要采集的串口关口电能表都并联起来，然后再与远方电能量数据终端连接；利用网络交换机，将需要网络口通讯的关口电能表进行独立组网，并与远方电能量数据终端的1路网络口组建关口电能表局域网，分配IP地址；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，以避免厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信；远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接。
作为优选技术手段：主站设精准时钟源，并能定时对远方电能量数据终端进行对时；远方电能量数据终端是否对关口电能表进行对时，需要主站通过命令来通知远方电能量数据终端，以实现主站到关口电能表的对时控制；
作为优选技术手段：主站通过电力数据网与远方电能量数据终端建立以太网TCP/IP连接；主站能按时间标签定时轮询采集远方电能量数据终端中存储的各类数据，也能接收远方电能量数据终端主动上送的事件信息。
本技术方案采用并行的通讯方式进行通讯,且能对不同的设备进行协议切换从而实现对关口电能表中电能量、遥测、事件等数据的进行准确、安全、高效、快速传输上送，满足系统对关口计量的实时状态监视与异常评估；设时间标签的方式，使数据分析更为准确，解决系统中各个设备的时间同步问题
此外，提供一种采用上述关口母线平衡系统的电能量数据采集传输方法，其包括步骤：
1）远方电能量数据终端以一分钟为一采集周期，在一采集周期中采集完成所有关口电能表负荷曲线数据，同时需要查询采集关口电能表的事件信息；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，以避免厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信；
2) 远方电能量数据终端把采集到的数据利用文件数据库按电能量、遥测、事件分类存储；每个数据存储时带上时间标签；远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接；
3）各个主站按各自选定的通信规约周期轮询远方电能量数据终端的各类数据。
同样，该方也具有实现对关口电能表中电能量、遥测、事件等数据的进行准确、安全、高效、快速传输上送的优点，满足系统对关口计量的实时状态监视与异常评估；设时间标签的方式，使数据分析更为准确，解决系统中各个设备的时间同步问题。
作为优选技术手段：远方电能量数据终端对重要的事件信息，能生成带主动标识符的报文，并主动上送；主站需要接收处理。
作为优选技术手段：主站自身接入精准时钟源，通过命令获取远方电能量数据终端的时间信息，并和精准时钟源的时间进行对比，当时间差值超过一定范围，就对远方电能量数据终端发送对时报文进行对时；主站能通过命令让远方电能量数据终端获取电能表的时间，当电能表时间与精准时钟源发生偏差时，主站发送命令让远方电能量数据终端对电能表进行对时；实现主站到关口电能表的对时控制。
作为优选技术手段：当出现网络通讯故障，故障恢复后采集远方电能量数据终端对关口电能表内存储的所有负荷曲线数据进行自动补采，主站根据需要，命令远方电能量数据终端对主站选配的关口电能表进行负荷曲线补采，以避免因通道故障而造成数据丢失，支持主站对电量数据精确多次查验的需求。
作为优选技术手段：一条RS485总线上并联的关口电能表数量小于或等于4块；一关口电能表局域网接入的关口电能表数量小于或等于30块。
作为优选技术手段：关口电能表负荷曲线数据采集时需要满足至少22个通道最高频率一分钟间隔存储要求。
作为优选技术手段：22通道分别用于：正向有功间隔电量、反向有功间隔电量、正向有功累加电量、反向有功累加电量、A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率、A相无功功率、B相无功功率、C相无功功率、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、A相功率因数、B相功率因数、C相功率因数、总有功功率、总无功功率、总功率因数的数据传输。
作为优选技术手段：事件信息包括来源于关口电能捕的A相TV失压开始、A相TV失压结束、B相TV失压开始、B相TV失压结束、C相TV失压开始、C相TV失压结束、A相TA失流开始、A相TA失流结束、B相TA失流开始、B相TA失流结束、C相TA失流开始、C相TA失流结束、及来源于远方电能量数据终端的远方电能量数据终端与关口电能表通信中断、远方电能量数据终端与关口电能表通信恢复。
有益效果：本技术方案采用并行的通讯方式进行通讯,且能对不同的设备进行协议切换从而实现对关口电能表中电能量、遥测、事件等数据的进行准确、安全、高效、快速传输上送，满足系统对关口计量的实时状态监视与异常评估；满足系统对关口计量的实时状态监视与异常评估。同时解决系统中各个设备的时间同步问题。
附图说明
图1是本发明的原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明包括一种关口母线平衡系统，包括关口电能表、远方电能量数据终端、主站；所述的关口电能表通过远方电能量数据终端与主站相连；在厂站侧利用RS485总线组网模式把需要采集的串口关口电能表都并联起来，然后再与远方电能量数据终端连接；利用网络交换机，将需要网络口通讯的关口电能表进行独立组网，并与远方电能量数据终端的1路网络口组建关口电能表局域网，分配IP地址；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，以避免厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信；远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接。
对应的电能量数据采集传输方法包括以步骤：
1）远方电能量数据终端以一分钟为一采集周期，在一采集周期中采集完成所有关口电能表负荷曲线数据，同时需要查询采集关口电能表的事件信息；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，以避免厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信；
2) 远方电能量数据终端把采集到的数据利用文件数据库按电能量、遥测、事件分类存储；每个数据存储时带上时间标签；远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接；
3）各个主站按各自选定的通信规约周期轮询远方电能量数据终端的各类数据。
以下就部分技术特征及其作用作进一步的说明：
关口电能表负荷曲线数据需要满足至少22个通道最高频率一分钟间隔存储要求，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，有效解决现有厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；
同时，远方电能量数据终端实现了在RJ45网络口上不同规约处理线程切换技术，使得关口电能表RJ45网络通讯具备一条总线多规约采集通信能力，解决了接入关口电能表局域网的不同规约关口电能表数据通讯的问题。
考虑到现场实际情况，远方电能量采集远方电能量数据终端兼容传统RS485总线与关口电能表连接；满足现场多样性采集需求，减少厂站现场非必要的改造费用，减少运维成本，提高升级改造效率；
远方电能量数据终端根据关口电能表采集配置，按一分钟周期间隔扫描采集关口电能表的22通道负荷曲线数据，同时查询采集电能表产生的事件信息。远方电能量数据终端需要具备一条RS485总线或RJ45网络口接入不同关口电能表的能力。
远方电能量数据终端采集到的关口电能表数据按不同数据种类进行存储，每个数据存储时都需要带上时间标签。保证数据传输的远方电能量数据终端需要支持多主站不同规约的并发通信传输能力。主站通过电力数据网与远方电能量数据终端建立以太网TCP/IP连接。主站可以按时间标签定时轮询采集远方电能量数据终端中存储的各类数据，也要能接收远方电能量数据终端主动上送的事件信息。
如出现网络通讯故障，故障恢复后采集远方电能量数据终端可对关口电能表内存储的所有负荷曲线数据进行自动补采，主站可以根据需要，命令远方电能量数据终端对主站选配的关口电能表进行负荷曲线补采，避免了因为通道故障造成的数据丢失，有效支持了主站对电量数据精确多次查验的需求；
主站需要有精准时钟源，并能定时对远方电能量数据终端进行对时。远方电能量数据终端是否对关口电能表进行对时，需要主站通过命令来通知远方电能量数据终端，实现主站到关口电能表的对时控制。
因为采集的关口电能表负荷曲线数据是以一分钟为间隔冻结，所以远方电能量数据终端的采集周期也为一分钟，一分钟内需要采集完成所有关口电能表负荷曲线数据，同时需要查询采集关口电能表的事件信息，一条RS485总线上最多并联4个关口电能表。关口电能表局域网的关口电能表采用的是并发式通讯，所以最多可接入30块，且不存在数据采集时间差；如果一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，那么远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换技术，使得自身具备一条总线多规约采集通信能力。
远方电能量数据终端把采集到的数据利用文件数据库按电能量、遥测、事件分类存储。远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供国内各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接。各个主站平时按各自选定的通信规约周期轮询远方电能量数据终端的各类数据。同时远方电能量数据终端对重要的事件信息，可以生成带主动标识符的报文主动上送，主站需要接收处理。主站自身接入精准时钟源，平时通过命令获取远方电能量数据终端的时间信息，并和精准时钟源的时间进行对比，当时间差值超过一定范围，就对远方电能量数据终端发送对时报文进行对时。主站也可通过命令让远方电能量数据终端获取电能表的时间，当电能表时间与精准时钟源发生偏差时，主站也可以发送命令决策是否让远方电能量数据终端对电能表进行对时。一个原则就是设备时钟同步的权力在于主站。系统采集的负荷曲线数据定义如表一所示。系统采集的电能表及远方电能量数据终端事件信息定义如表二所示。
表一
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表二
Figure 424359DEST_PATH_IMAGE002
以上图1所示的一种关口母线平衡系统及其电能量数据采集传输方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种关口母线平衡系统，其特征在于：包括关口电能表、远方电能量数据终端、主站；所述的关口电能表通过远方电能量数据终端与主站相连；在厂站侧利用RS485总线组网模式把需要采集的串口关口电能表都并联起来，然后再与远方电能量数据终端连接；利用网络交换机，将需要网络口通讯的关口电能表进行独立组网，并与远方电能量数据终端的1路网络口组建关口电能表局域网，分配IP地址；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，以避免厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信；远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接。
2.根据权利要求1所述的关口母线平衡系统，其特征在于：主站设精准时钟源，并能定时对远方电能量数据终端进行对时；远方电能量数据终端是否对关口电能表进行对时，需要主站通过命令来通知远方电能量数据终端，以实现主站到关口电能表的对时控制。
3.根据权利要求1所述的关口母线平衡系统，其特征在于：主站通过电力数据网与远方电能量数据终端建立以太网TCP/IP连接；主站能按时间标签定时轮询采集远方电能量数据终端中存储的各类数据，也能接收远方电能量数据终端主动上送的事件信息。
4.一种采用权利要求1-3任一权利要求所述的关口母线平衡系统的电能量数据采集传输方法，其特征在于包括步骤：
1）远方电能量数据终端以一分钟为一采集周期，在一采集周期中采集完成所有关口电能表负荷曲线数据，同时需要查询采集关口电能表的事件信息；关口电能表局域网的关口电能表采用并发式通讯，远方电能量数据终端通过规约协议开发，实现RJ45网络口与电能表高效连接通讯，采用并发任务的方式，实现对关口电能表电量数据的采集，以避免厂站端采用RS485一分钟间隔任务采集时表头和表尾采集时间差造成的数据误差；当一条RS485总线或关口电能表局域网上有接入多个厂家的关口电能表，则远方电能量数据终端通过不同规约处理线程切换方式，使得远方电能量数据终端的总线能进行多规约采集通信；
2) 远方电能量数据终端把采集到的数据利用文件数据库按电能量、遥测、事件分类存储；每个数据存储时带上时间标签；远方电能量数据终端通过以太网口接入电力数据网，并对主站提供各种规约的数据通信服务，利用多线程技术支持多个主站同时进行TCP/IP连接；
3）各个主站按各自选定的通信规约周期轮询远方电能量数据终端的各类数据。
5.根据权利要求4所述的电能量数据采集传输方法，其特征在于：远方电能量数据终端对重要的事件信息，能生成带主动标识符的报文，并主动上送；主站需要接收处理。
6.根据权利要求4所述的电能量数据采集传输方法，其特征在于：主站自身接入精准时钟源，通过命令获取远方电能量数据终端的时间信息，并和精准时钟源的时间进行对比，当时间差值超过一定范围，就对远方电能量数据终端发送对时报文进行对时；主站能通过命令让远方电能量数据终端获取电能表的时间，当电能表时间与精准时钟源发生偏差时，主站发送命令让远方电能量数据终端对电能表进行对时；实现主站到关口电能表的对时控制。
7.根据权利要求4所述的电能量数据采集传输方法，其特征在于：当出现网络通讯故障，故障恢复后采集远方电能量数据终端对关口电能表内存储的所有负荷曲线数据进行自动补采，主站根据需要，命令远方电能量数据终端对主站选配的关口电能表进行负荷曲线补采，以避免因通道故障而造成数据丢失，支持主站对电量数据精确多次查验的需求。
8.根据权利要求4所述的电能量数据采集传输方法，其特征在于：一条RS485总线上并联的关口电能表数量小于或等于4块；一关口电能表局域网接入的关口电能表数量小于或等于30块。
9.根据权利要求4所述的电能量数据采集传输方法，其特征在于：关口电能表负荷曲线数据采集时需要满足至少22个通道最高频率一分钟间隔存储要求。
10.根据权利要求9所述的电能量数据采集传输方法，其特征在于：22通道分别用于：正向有功间隔电量、反向有功间隔电量、正向有功累加电量、反向有功累加电量、A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率、A相无功功率、B相无功功率、C相无功功率、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、A相功率因数、B相功率因数、C相功率因数、总有功功率、总无功功率、总功率因数的数据传输；
事件信息包括来源于关口电能捕的A相TV失压开始、A相TV失压结束、B相TV失压开始、B相TV失压结束、C相TV失压开始、C相TV失压结束、A相TA失流开始、A相TA失流结束、B相TA失流开始、B相TA失流结束、C相TA失流开始、C相TA失流结束、及来源于远方电能量数据终端的远方电能量数据终端与关口电能表通信中断、远方电能量数据终端与关口电能表通信恢复。
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