基于透明协议的变电所数据实时采集系统

电力18讯：    
浙江平湖市供电局

摘要：对变电所母线电压的监视一般是通过调度自动化系统实现的，但是变送器精度太低，致使监控人员错误判断。该文介绍了一种方法，通过TCP/IP网络传输统计型电压表的实时数据至监控中心，可以使监控人员快速准确地了解电压变化。

0　引言

近年来，人们对电能质量的要求越来越高，而电压合格率则是衡量电能质量的重要指标，因此，如何测量电压合格率成为供电部门的重要工作之一。变电所实行无人值班以后，对母线电压的监视大多是通过调度自动化系统实现的，变电所的电压值通过变送器转换为0～5V的模拟量送入RTU，再远传到调度端，由调度端换算成实际电压。由于变送器的精度低误差大，远方监视看到的电压与变电所母线实际电压有较大偏差，误导监控人员的控制行为，造成电压合格率下降。鉴于这个原因，平湖市供电局从2002年开始着手研究如何通过网络方式将统计型电压表的实时数据远传到集控站监控中心，以便快速采取有效措施进行控制，从而保证供电质量，使变电所的电压合格率满足考核指标。

1　系统基本构成

该实时采集系统主要由两部分组成：

1.1 设备运行状态信息采集仪

设备运行状态信息采集仪安装在设备运行现场，其主要功能是采集统计型电压表的数据，使用透明转发技术，通过以太网进行实时信息传送。

・支持NAT地址转发，解决网络设备IP地址不够的问题；

・具有防火墙功能，防止网络数据侵入；

・可连接多台智能设备；

・不必在现场设备中编写协议解释程序，支持透明转发技术；

・支持100M以太网络、GPRS通讯模式；

・支持传输通道热冗余备份，具有高可靠性。

1.2 数据采集平台

数据采集平台负责向现场采集仪发送通讯命令，同时处理采集仪回送的设备运行状态，送入开放式实时数据，等待设备运行状态信息处理单元查询。

・采用C/S架构；

・具有智能辅助协议解释软件帮助用户分解协议；

・采用开放式实时数据库输出采集结果；

・支持传输通道热冗余备份；

・支持OPC 标准工业接口。

2 系统原理

图1描述了实时采集系统的远程抄录系统结构，表述了如何将电压表的数据采集方式从目前操作人员必须到现场抄表的方式，改为通过网络方式在远程实时查询方式。


整个系统分为两大部分：一部分为变电所现场数据转发设备，另一部分为远程服务器，两部分通过以太网用TCP/IP协议进行互联。变电所现场数据转发设备将电压表信息（数据）通过网关上传到数据库服务器，当局域网内任一工作站需要获得有关数据时，可以登录到局域网WEB服务器进行浏览。这样用户端无需额外安装软件，而显得方便实用。

在现场部分，为将统计型电压表接入以太网，需要在电压表与网关之间加装网络协议转发设备。它的功能是将数据中心计算机发送的通讯命令按照TCP/IP进行解码，与设备进行串口通讯，同时接收设备回送的数据，以TCP/IP协议进行编码，通过LAN回送给数据中心的计算机，完成一次查询操作。

图2描述了数据从数据中心到电压监测设备过程的数据编解码过程。整个协议共经过GOLD编码和TCP/IP编码两次协议转换。其中GOLD编码是为了对网络协议转发器进行远端配置而加入的，这样就可以根据各种需求方便地在浏览器上对网络协议转发器进行配置。

<!--插入图片2>网络协议转发器在整个数据传送过程中，对于现场驳接设备的通讯协议是完全不知的，它仅对发给设备的数据或从设备接收的数据进行透明转发。这样就可以在变电所添加终端设备时无须对现场网络协议转发器进行二次编程，大大方便了实际使用。

3 运行情况

平湖市供电局对此项目的开发从2003年初开始，2003年9月底完成系统调试并进行试运行，2004年1月投入使用。该系统运行良好，比较稳定，对变电所电压质量的控制起到了相当大的作用。该系统实现了以下几个方面的功能：

・实时采集统计型电压表的电压数据，并将所有变电所的电压做在同一界面，以数据及棒形图显示，直观明了，方便监控人员监视（见图3）；

<!--插入图片3->・实现统计数据的自动上送，可远程查询上日、上月、上季的电压合格率数据，便于及时分析统计，省却人工往返抄录数据的麻烦；

・实现数据的自动保存及报表的自动生成功能，报表可及时上报，且统计数据不可更改，保证了数据的真实性；

・界面友好，电压数据越限时报警及变色，及时提醒监控人员进行电压控制；

・可查询一周内电压曲线，一周内电压质量情况一目了然（见图4）。

<!--插入图片4->4 存在问题及改进方案

运行一段时间后发现，统计型电压表地址容易丢失，造成