用电信息采集系统培训设备选型

孙 莉，周博曦，徐家恒

（国网技术学院，山东 济南 250002）

0 引言

近年来，随着经济社会的快速发展，电网智能化升级要求日益迫切，用电信息采集与控制系统（以下简称系统） 作为电网公司智能电网建设的重要组成部分，在电网企业运营中的作用日益显著。为保证系统在电网规划、安全生产、经营管理、优质服务工作中能得到全面应用，并保证其可靠、有效、经济运行，必须提升系统运行、管理、维护、安装调试等岗位人员的理论和技术水平。为此，供电企业及相关产业单位开展了大量各种类型、不同层面的系统培训。随之，对培训设备的数量及质量的需求也大幅增加。如何选择优质适用的系统培训设备，以及如何生产满足培训需求的系统培训设备是摆在电网企业和设备生产商面前亟需解决的两个问题。殊途同归，双方的共同课题就是如何准确进行系统培训设备选型。

1 用电信息采集系统培训设备现状

目前，供电企业用电现场已基本实现营业区内所有电力客户用电信息的采集。以国家电网公司为例，根据国网公司企业标准按照客户分类，系统内运行的采集终端分为专变采集终端、集中抄表终端以及分布式能源监控终端，终端与主站间的远程通信方式包括光纤、GPRS／CDMA 无线公网、230 MHz 无线专网以及电力线载波等，终端与电能表间的本地通信方式包括RS485 通信、低压电力线载波以及短距离无线等。采集系统的建设运行需要根据客户现场情况将各类终端、远程通信和本地通信方式进行多种组合，因此系统组成复杂多样，其运行维护及数据使用操作种类繁多。此外，系统主站软件开发厂家众多，虽然都符合国网公司企业标准要求，但将各省公司使用的系统主站软件进行比较，使用体验仍有较大差别。

综合以上现场采集系统运行情况，与此对应的系统培训设备主要存在以下问题。

1.1 培训设备类型单一满足不了培训多样化需求

基于以上现场实际，供电企业目前各培训中心使用的系统培训设备或者只适用于本省系统培训，或者只针对于某一类（如大客户信息采集、居民用户信息采集）采集系统培训。培训设备厂家的产品也在探索阶段，培训设备仅适用于上述某一类培训。经过多年问题累积，很多培训中心为了满足各类培训，在购置培训设备时出现了由于设备功能单一或者规划时间不同而重复购置的现象。

1.2 培训设备功能简单不适用于系统各环节培训

在工作现场，采集系统涉及工种及班组人员众多，采集人员往往局限于本班组负责的流程工作单元内容，但对系统从本地到主站的全流程工作内容缺少真实的认知，既不利于本职工作的开展，也不利于不同工种班组间的合作协调，因此，系统培训应该覆盖系统操作全流程。但当前主流的采集培训系统并没有适应现场一线的发展速度。以某培训中心2010年配备的某厂家采集实训系统为例，现场终端设备为“四合一”终端，负载采用三相虚功率负荷源模拟，其电压电流分线连接的模式并不适应单相载波表计的仿真，系统设计上采用自行开发的C／S 结构，系统培训功能侧重于主站操作，对现场的终端故障模拟并未涉及。从总体上看，只能作为系统的功能展示平台，远远达不到仿真营销现场实际环境、真实复现现场故障、培养与提高学员解决实际问题的能力的培训目的［1］。

1.3 培训设备技术要求较低培训过程中故障频发

当前培训设备主要以模拟现场采集终端运行环境，将主站软件、采集终端及其之间的通信信道共同搭建一个仿真的采集网络的方式，实现系统各操作环节的培训。但培训设备不同于现场运行的实际采集设备，现场运行的采集终端电源、通信网络通常比较稳定，确保终端长时间连续运行。而培训设备的电源由于培训需要，往往要频繁开启，而终端参数、历史数据也要经常清空，此外，培训设备还需要根据培训需求设置一些故障。因此，如果对培训设备本身没有严格的技术要求，设备的一些关键、操作频繁的配件如功率源、计算机通信接口等会迅速折旧、老化而造成故障频发，严重影响培训质量。

2 用电信息采集系统培训设备选型方法

为了满足培训涵盖系统各种采集类型、覆盖系统操作全流程、确保设备稳定运行的要求，在选择培训设备时可按以下几点对培训设备提出要求并进行设备筛选。

2.1 根据培训需求分类

系统培训可以分为基础性培训、专业提高性培训以及专项培训。综合性培训中心，承接的培训一般涵盖以上三类培训，在选择培训设备时要进行综合规划，避免购置一种或几种单一的培训设备。综合培训系统需将系统主站软件、采集终端以及通信信道建成一个模拟采集网络，同时兼顾系统的多样性。系统结构图如图1。

图1 系统结构图

模拟一条10 kV 变电站出线，采集对象包括专变客户、低压台区及居民客户。主站设备包括数据库服务器、前置服务器和应用服务器；采集终端涵盖专变采集终端、集中抄表终端等类型，且选择功能相对完整的终端类型，如带交采功能的专变采集终端；根据通信方式不同，终端与主站通信涵盖光纤通信、GPRS／CDMA 通信以及230 MHz 通信，主站配置通信电台，专变终端还可根据通信方式的不同配置多种终端。培训设备的配套设备包括各类电能表，如三相四线／三相三线智能电能表、单相智能电能表，根据通信方式不同可设置RS485 通信方式及低压载波通信方式；如需模拟系统控制功能，还要配置跳闸模拟装置。

综合性培训系统可进行系统全流程各操作环节培训，也可进行某一项操作或某一采集类型的针对性培训。当然，如果培训中心属于地市级或更低一等级供电企业的培训机构，采集系统培训只针对于某一类采集方式或以某一环节培训为主，培训模拟环境可有针对性的搭建，对应选择培训设备。

2.2 对培训设备及配件提出要求

对一套培训系统来说，系统配件组成对培训效果至关重要。在进行设备选型时，要根据培训范围进行相应选择。首先，根据培训规模选择设备数量。培训班学员数量较多且有考核需求，各种可操作的培训设备数量可按照3 人／台进行配置，否则因操作人数过多影响培训效果。其次，综合考虑设备紧凑性。以终端调试培训设备为例，一套设备包括模拟计量屏、计算机、学员桌椅等，各设备面积并考虑操作面积，则一套设备占地大约为8～10 m2。设备生产商需合理设计，尽可能减少设备占地，如将设备设置为双面屏甚至三面屏，增加操作有效面积，即为一种有效可行的方法。

精心选择电能表、终端等配套设备类型及生产商。电能表、终端等配套设备类型。可基于上述第一条根据培训需求进行选择，不再赘述，在此强调的是要精心选择设备生产厂商。目前，市场上的电能表和终端生产厂家较多，国家电网公司出台了一系列标准对以上两种设备的型式、功能提出统一要求，但符合标准的各厂家电能表和终端在使用体验中仍有较大差别。因此在选择时需按照培训对象有针对性的选择，如省级供电企业培训中心应选择本省现场使用的主流电能表和终端。

2.3 培训设备复现生产现场实际程度

培训设备复现生产现场实际的程度对培训学员的培训体验影响巨大。一套完整的培训设备包括主站软件、计量柜模拟装置等。对于系统主站软件，目前软件开发厂家也很多，国家电网公司已出台相应企业标准，但国网公司所属各省供电企业所使用的采集系统主站软件由于开发厂家不同，虽然软件功能、架构以及主要操作模块已统一，但其具体操作方法仍然差别较大。因此在设备选型时应按照培训对象的不同，选择供电企业现场实际运行的主站软件或者仿真软件进行培训。对于模拟计量柜，其终端与电能表的安装方式、通信线连接方式、跳闸指示也应与现场相似，如有跳闸回路接线培训装置，其接线端子应与现场一致。符合以上要求的培训设备，能让学员在培训过程中较大程度体验到和现场相似的操作，培训效果显著。

2.4 培训设备技术指标

培训系统中各组成配件及设备尤其主要配件及设备应有相应的技术指标，以确保培训系统的正常运行。如培训系统中使用的与现场相同的采集终端、电能表、服务器等，应满足行业标准或企业标准要求。此外，应着重注意培训设备本身区别于现场的各配件的技术要求：如计量模拟装置的设备电源开关，基本要求应能提供培训设备上所安装的电能表、终端、计算机及仪表的功率要求，除此还要满足培训中开合频繁的特点，对其开合次数要有明确的技术要求；计量模拟装置的虚拟功率源，基本要求应能按照设置给电能表、终端提供不同的电压、电流输出，除此应对功率源的输出稳定性提出技术要求，确保培训过程中电能表、终端的稳定运行；跳闸装置等需要配备继电器，同样为满足培训中频繁模拟现场跳闸的需求，对继电器动作次数也应提出相应的技术要求。

2.5 其他个性化需求

作为培训设备，还应该满足培训机构提出的一些个性化要求。例如，为了拓展采集系统培训功能，通过采集系统进行计量故障分析，要求培训系统中的计量模拟装置增加模拟现场电能表等计量设备故障，系统通信故障以及采集终端故障等功能。

如果培训规模比较大，培训系统中各种培训设备数量较大，培训设备提供方还可增加一套培训设备总控台，用于监控整个培训系统中所有培训设备的运行情况，并通过总控台操作每台设备，大大提高培训系统操作的方便性和安全性［2］。

此外，为方便培训考核，还可在培训系统中加入考评系统。如设置培训题库，方便学员复习巩固有关采集系统的理论知识； 在操作考评中增加系统自动识别操作结果功能，系统自动评价，提高考评效率，增强考评公平公正性。

3 结束语

随着智能电能表逐渐推广，用电信息采集系统业务需要与时俱进，传统业务不断提升，结合国家体制改革、“互联网＋”、智慧城市、智慧能源等政策，在建设坚强智能电网中充分发挥作用。用电信息采集系统培训也应以服务用电现场为根本，紧密结合系统现场运行设备、通信方式及数据深化应用等调整、变化情况，不断优化和完善培训设备，与时俱进，为现场系统运营培训更多合格的运维人员。