基于GIS的地县一体化电压监测平台的应用与拓展

吴劲晖，吕春美，汤金生

（1.华北电力大学，北京 102206；2.丽水电业局，浙江 丽水 323000；3.浙江丽水华数数字电视有限公司，浙江 丽水323000）

电压质量是电力企业供电服务的首要承诺之一，电力系统的无功分层分区动态平衡和无功电压自动控制，是保障电压质量合格的重要技术条件，对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要作用。随着电力市场商业化运营的逐步推行，对电能质量的要求不断提高，节能降损、电压无功综合自动控制等问题日益受到重视。电压质量和无功电力管理是一项技术性、系统性很强的综合管理工作，涉及发、供、配、用各个环节，任一环节出现问题都会影响客户用电质量。为此，有必要建立实时电压监测平台，为监控电压情况、分析运行中存在的薄弱环节、提高电压运行水平提供有效支撑。

1 基于GIS的地县一体化电压监测平台的建设

基于GIS（地理信息系统）的地县一体化电压监测平台建设的目标是实现统一数据格式、统一通信规约、统一数据采集平台、统一管理的基于GIS的实时电压监测和综合管理系统,对地区电网各类供电电压监测点的数据实现统一自动采集、汇总，市局、县局、集控站（监控中心）和供电所分级管理，实时监测地区电网各类供电电压质量现状，形成地市局、县局各类电压分析统计报表，提供多种电压质量分析手段，拓展无功电压管理深层次需求，满足实际工作需要。

平台建设在综合管理方面有所突破，寻求未来供电电压监测和无功电压管理的发展方向，其核心建设内容可归纳为以下方面：

（1）充分利用现有资源，与EMS（能量管理系统）接口，通过技术处理，实现资源共享，实现A类电压实时监控，扩大变电站供电电压监测的覆盖范围，为高级应用分析提供数据基础。

（2）增设电压监测装置的校验管理、电压监测点实际分布以及故障定位等功能，为实际工作提供充分的技术支持。

（3）地县垂直一体化管理，从电网整体规划和集约化管理需求出发，实现地市局、县局、集控站（监控中心）和供电所无功电压的分级管理和考核。

（4）建立电压问题辅助决策分析系统，从地区电网角度对电压问题进行分析和定位，拓展无功电压管理的深层次需求，为提高电压质量提供决策依据。

（5）遵循国家电网公司和省电力公司对供电电压监测和管理的各项要求，为上级管理部门实施电压质量考核提供有效的基础数据。

1.1 平台结构及框架

系统组网结构如图1所示，A类电压监测点数据通过EMS接口接入，B，C，D类监测点数据由现场终端通过GPRS无线通讯通道经过省电力公司统一GPRS平台，由地区局主站前置工作站进行数据采集，采集结果保存至数据库服务器。数据处理系统统计综合供电电压合格率数据、数据越限告警、数据缺失分析等；Web系统进行档案管理、数据展示、报表下载以及工况监视。

（1）B，C，D类电压监测点数据采用《浙江电网电压监测通信规约》，采集分钟间隔的电压数据、日/月合格率和统计数据，平台兼容目前已有的不同类型的电压监测仪和GPRS通信模块。对已装设GPRS终端的县局，若通讯规约不满足要求，则先进行规约转换再采集数据，采集频率符合电压管理要求。对未装设GPRS终端的县局，加装符合省电力公司统一通讯规约要求的终端；为保证数据的实时性和接口的稳定性，数据传输频率可以灵活配置；实现异常情况下的自动补采、人工补采、人工录入等功能。

图1 平台组网结构

（2）A类及变电所各等级母线电压监测点数据从EMS系统接入，通过安全Ⅲ区镜像数据库实现，秒级数据采用数据文件组包转发方式，要求数据存储间隔尽可能小，一般地区局管辖变电站数据为3 s，县局管辖变电站数据为10 s，采集到的数据根据统计型电压监测仪原理通过计算服务器折算为每分钟的平均值后转发到无功电压系统，进行分钟间隔实时数据、日/月合格率及极值统计数据的统计；同时通过EMS获取变电所主变各侧间隔的有功、无功数据，计算功率因数，供统计考核使用。

（3）结合地理信息图方式实现电压综合统计情况的全局可视化显示、电压监测点分布直观展示以及实际布点位置展示。提供丰富、友好的人机界面，通过功能强大的图形展示，对电压监测数据进行全面准确的显示和分析。

1.2 平台功能

平台应用软件由无功电压监测管理、数据采集、数据获取、数据统计考核、报表管理、Web发布考核等多个子系统组成。平台的管理、维护和应用全部采用B/S模式。

（1）无功电压监测平台子系统：采用全地区集中建设模式，支持按“地区-县局（或分局）-供电营业所-监测点”模式进行监测点部署，按“地区-县局（或分局）-变电所（线路）-无功设备”模式进行全地区无功设备的台帐管理，支持监测点日/月/季/年统计数据、综合合格率数据的存储，支持按县分局、供电营业所为单位的电压管理和考核，按变电所及县、分局为单位的无功考核。

（2）数据采集子系统：通过有线、无线方式实现监测装置数据的直接采集。

（3）数据获取子系统：根据《供电电压合格率自动交互、上报接口规范》，接收各县局或分局的上报数据；接入各EMS系统的主变压器、母线、线路、无功补偿设备的电压和有功/无功功率数据。

（4）电压数据统计考核子系统：对A，B，C，D各类、各县局（或分局）、全地区综合电压合格率进行统计；根据各县局（或分局）实测率、上报率、综合合格率，依据《电网供电电压合格率上报和考核办法》进行上报统计。

（5）无功补偿设备台帐及月报管理子系统：在市局系统中完成设备台帐的Excel文件导入、人工录入维护；根据目前要求上报的无功补偿设备台帐报表，包括主变压器、并联电容器等，通过文件导入方式初始化系统信息；支持人工录入、人工维护等功能，满足国家电网公司上报需要。

（6）无功设备统计考核子系统：无功设备考核对象管理模块主要包括所有变电站无功设备，需设置关联遥测，同时设置相关统计考核指标。

（7）报表管理子系统：实现全地区、各县局（或分局）的无功、电压统计数据及国家电网公司综合报表的要求。

（8）Web发布考核子系统：按地区、县局（或分局）实现监测点的管理和维护，实现地区所有数据、报表和考核结果的发布，以及电压合格率数据的综合分析功能；实现所辖无功补偿设备、调压设备的静态信息、实时数据、统计数据的管理、查询、报表、分析、考核等应用，且可方便快捷地进行无功设备综合查询分析；通过电压监测点分布图可以较好地展示整个地区所有监测点的实际分布。

1.3 技术特点

（1）综合了电压合格率管理、无功高级应用、监测点GIS应用等，实现电压合格率数据的综合管理、高级应用分析。

（2）结合EMS母线电压、变电站无功遥测数据、GPRS监测仪合格率数据等多种数据源，兼容不同厂家GPRS电压监测仪的数据采集。

2 应用效果

丽水电业局于2009年开始筹建基于GIS的地县一体化电压监测平台，2010年完成了主站系统平台电压管理、无功高级应用、电压监测点GIS展示的安装调试以及EMS接口数据的接入、调试，各分局及县局完成了B，C，D类电压采集装置的安装调试，2010年底进入试运行阶段。截止目前，共监测124座变电站的216台主变压器各侧功率因数和分接开关工作状况、330条母线电压、428组无功补偿设备的投切情况，监测A，B，C，D类电压监测点共575个，管理GPRS监测仪430台，系统运行稳定，数据准确，取得了以下应用效果：

（1）平台自投运以来，实现了电压数据的远程遥测，减轻了各级生产运行人员抄表和运行维护的工作量，提高了工作效率，解决了以往全市电压合格率统计由人工抄录、分级汇总，数据时效性差，报表报送效率低下，不能及时发现统计型电压监测仪故障，指标监控手段落后，无功电压分析数据缺乏等问题，预计年降损节能效益达635.4万元。

（2）实现了高效、实时、统一的A，B，C，D类电压合格率数据采集；形成统一数据格式、统一通信规约、统一数据采集标准、统一综合管理，满足无功电压管理深层次需求。

（3）提高了无功电压基础管理的信息化水平。各基层部门能通过该平台及时了解所辖电压监测点的超限情况，制定提升指标的有效措施；运行部门通过该平台可对各变电所母线电压超限情况、电容器投切情况、变压器分接头情况及时查询，并导出相关信息。

（4）系统投运后，可以实时监视各地存在的低电压情况，制定有效的抑制措施，为完成全市阶段性低电压综合整治发挥积极作用。

3 平台功能展望

实际运行情况表明，平台实现的电压实时监测、曲线分析、统计报表等国家电网标准模板报表，无功设备台账、电容器、电抗器缺陷管理，以及变电站功率因数查询、下载等应用功能，大大提高了电力企业的无功电压管理水平，使无功电力与电压质量管理较好地结合在一起，取得了良好的应用效果。为进一步拓展系统的应用领域，还预留了以下5方面的功能接口：

（1）与PMS系统的接口。依据国家电网标准格式获取无功电压设备台账、数据等信息。

（2）与智能配变监测终端接口。按照系统统计规范获取B，C，D类监测点的数据，实现全地区的数据接入。

（3）与PI（实时数据库）系统接口。将系统的监测点实时数据、统计数据通过标准格式传送给PI系统平台，供高级应用分析。

（4）与省电力公司电压管理系统的接口。以E文件格式上报单位信息、监测点台帐、监测点日月统计数据、监测点5 min间隔电压瞬时数据。

（5）与其他系统数据共享。遵循《国网供电电压监测管理系统接口规范》，实现单位信息、监测点台帐、监测点日月统计数据、监测点5 min间隔电压瞬时数据的上报、共享。

4 结语

基于GIS的地县一体化电压监测平台实现了无功电压集约化、标准化综合管理，以及无功电压管理高级应用功能，满足无功电压管理深层次需求，规范了统计型电压监测仪校验工作，完善了县局无功电压基础台账，规范了配网无功电压管理。平台集中建设、分布应用模式降低了整体投资，减少了管理成本，提高了工作效率。平台建成投运后，促进了丽水电网电压无功综合管理工作，提升整体优质服务水平，其中，基于GIS系统、结合地理信息图直观展示电压监测点分布图及关联电压监测点数据及监测设备故障的定位功能在全国尚属首例，具有较好的应用前景和推广价值。

[1]赵大风.变电站电压和无功的控制方法[J].科技信息，机械与电子，2007（9）:97.

[2]张喜林，王佳昕，王泽一.浅析EMS进行电压偏差监测的实用化[J].电力信息化，2009，7（1）:60-62.