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1、低压集抄仿真系统南方电网）技术方案一、概述根据南方电网的战略部署，2017年南方电网公司的重点工作是“创新电力 营销体系”，构建市场化的营销体制机制，加快推进智能电表、低压集抄全覆盖， 创新客户问题和客户关系管控模式，创新业扩报装、电费抄收业务模式，积极推 行费控业务，加快推进节能服务等增值服务。南方电网预计2020年将实现智能 电表、远程采集全覆盖。电能计量相关设备的运行、维护由现场的电能计量人员完成，由于系统结构 复杂，对现场工作人员的技能要求也较高，且工作流程比较繁琐，出现故障时， 故障种类也较繁多，随着现场设备的大量使用，维护人员的工作量也随之成几何 倍数的增加，如何能够帮助现场计量运
2、维人员快速定位问题，并高效快速规范地 解决现场故障问题成为南方电网有限责任公司的技能培训工作中需要着力考虑 的一个重要课题。通过调研了解，南方电网各地市公司已经投入大量电能量数据采集终端设 备，其它未投入各地市也将陆续实现系统各个功能。计量自动化系统的设计建设、 设备运行维护需由电能计量人员完成，技术含量高，工作量大，缺乏整体标准化 设计理念，特别是低压集抄采集运行系统，其特点是环境复杂，组网样式多样化， 信息化。低压集抄仿真系统以满足对电力用户的用电信息进行采集、计量异常监测、 电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设 备的信息交互及费控等培训和研究需求。可以提
3、升电力营销培训质量、服务水平 和企业形象，满足南网关于培评的定位要求，在培训、鉴定、管理、运营、应用 等各方面能力和水平得到大幅度提升。低压集抄仿真系统的设计依据南方电网关于计量自动化系统的相关最新标 准和行业规范，总结了资深专家的工作经验和现场典型的故障类型，采用负荷模 拟技术、故障模拟技术、网络通讯技术和统计分析计算方法，开发的一套集成化 的仿真系统，系统可满足低压集抄工作流程中的各环节的技能培训和考核鉴定工 作。二、设计依据1）创新性原则低压集抄仿真系统采用模块化的设计原则，统一部署，将系统中的考核总表 计量模块、三相经互感器计量用户、三相小动力用户和单相居民进行模块化设计， 创新采用计
4、量元件和计量线路可任意拆装、任意组网的设计理念，及满足计量接 线、装表的技能培训功能，又可满足系统采集调试、运维和排查的培训功能。低压集抄仿真系统设计时严格按照“全覆盖、全采集”原则，系统包括的考 核总表计量模块、三相经互感器计量用户、三相小动力用户和单相居民用户，各 模块全部由计量最小系统组成包括，开关、接线盒等元件，凸显系统实训内容的 全面性。3）一致性原则低压集抄仿真系统按照标准化台区进行设计，采用的表计、开关、接线盒等 完全与实际现场保持一致，系统的接线、线标、线色与标准保持一致，通过实训 学习既能提高自身的技术能力又能增长自身的工艺意识。4）兼容性原则低压集抄仿真系统充分考虑兼容性，
5、具备灵活、规范的数据接口，可兼容其 他正规厂家符合统一标准的系统和终端表计产品，还可兼容现场正在运行的其他 非南网标准的协议，保证系统使用的兼容性。低压集抄仿真系统要提供接口便于升级改造。低压集抄仿真系统充分考虑实训和科研工作的安全性原则。在设计时系统供 电全部采用电气隔离处理，施加到表计和一次线路的电压和电流全部采用虚负荷 电源供电方式，系统外壳按照“安规”要求全部可靠接地，另外设备具有过载保 护和漏电保护功能，确保计量实训、科研人员和操作人员的人身及设备安全。6）设计相关标准1）供配电系统设计规范GB50052-20092）建筑设计防火规范 GB50016-20063）智能建筑设计标准GB
6、/T50314-20004）20kV及以下变电所设计规范GB50053-20135）低压配电设计规范GB50054-20116）通用用电设备配电设计规范GB50055-20117）建筑物防雷设计规范GB50057-20108）多功能电能表通信规约DL/T 645-20079）电能计量装置技术管理规程DL/T 448-201610）低压无功补偿控制器订货技术条件DL/T 597-199611）多功能电能表DL/T 614-200712）负荷管理终端技术规范Q/CSG 11109002-201313）低压电力用户集中抄表系统集中器技术规范Q/CSG11109003-201314）计量自动化终端上行
7、通信规约Q/CSG 11109004-201315）计量自动化终端外形结构规范Q/CSG 11109006-201316）配变监测计量终端技术规范Q/CSG 11109007-201317）中国南方电网有限责任公司厂站电能量采集终端技术规范18）“SG186”工程营销业务应用标准化设计19）电测量及电能计量装置设计技术规程DL/T5137-200120）电能量计量系统设计技术规程DL/T5202-2004三、系统设计目标本仿真系统建设依据南方电网公司对计量自动化仿真系统建设的总体要求和方针进行规划设计，本仿真系统建成后可满足电力系统计量自动化及相关业务 人员的技能培训，可实现用电信息计量设备、
8、采集设备的安装使用及常见故障处 理的教学培训；电能采集常用工具使用的教学培训；整个低压集抄系统工作流程 演示；使学员掌握主站采集系统、计量系统和装表接电等相关应用技能。该仿真系统满足了培评中心提高计量工作现场业务管理的迫切要求；规范了 现场学员操作、提高技能水平和工作质量的需要；使得现场故障处理流程统一和 标准化，推动了电力学员培训工作的建设发展。除满足教学培训、技能考核外，该仿真系统的建设需结合现场环境特点，在 实验室按照现场框架进行设计、安装，使得被培训人能快速在现场开展工作。系统是依据南方电网最新行业标准，采用分层、分布、开放型结 构构造理念兼平台一体化设计思想研发的基于计量自动化的低压
9、集 抄系统系统，方案最大程度的模拟现场实际情况，并进行模块化设计。 各故障模拟模块根据实际现场现状进行设计研究，最大程度的贴近现 场；采用集约的布局方式，在一个模拟柜上集中展示两个台区的集抄、 计量运行环境；开放式的设计理念实现了表计和计量线路的任意拆装 功能；能够通过软件产生各种信号故障和通信故障。双面操作效果图低压集抄仿真系统可满足以下培训项目： 计量自动化低压集抄系统用户新装、更换、拆除、销户等日常业务在营销业务应用系统与主站系统中的实操培训；计量自动化低压集抄系统集中器及电能表现场安装接线；计量自动化低压集抄系统集中器及电能表的调试及故障排查分析; 计量自动化低压集抄系统安装运行环境、
10、系统原理和组织架构的培训；计量自动化低压集抄系统运维工作中业务流程的培训；计量自动化低压集抄系统集中器、电能表及通信模块的信号或通信调试 及故障排查分析。4.1 系统组成机柜结构设为计量屏式，屏体材料采用优质材料，牢固、美观，独特的工业 造型设计，表面采用磷化喷塑处理。机柜上部设计有电源指示灯，语音和计时器， 设备采用双面布局方式，每个操作面模拟一个低压集抄最小系统，包括考核总表 计量模块、三相经互感器计量用户、三相小动力用户和单相居民用户，各计量模 块的计量导线也是采用在面板的表面走线连接可拆卸的方式；台体内部放置有通 信控制箱，接线模拟控制箱，两套模拟电源分别实现对每个低压台区运行负荷的
11、模拟。机柜提供一个无线公网信号量的实时采集与显示，以便了解集中器上行通信 信号，可以通过软件进行有效控制。系统布局图如下（图三、图四）：双面操作设计方式4.2 组网方式4.2.1 集中器与台区总表系统结合实际现场运行方式，采用RS-485组网方式进行设计，与实际现场保持一致；集中器 计量总表4.2.2 集中器与用户表系统充分考虑台区下行通讯组网方式的多样性和全面性，结合实际现场可实 现以下组网通讯的功能：1）集中器+载波电能表通信方案；2）集中器+载波采集器+RS485电能表通信方案;3）集中器+载波采集器+RS485电能表+载波电能表通信方案;4）微功率无线组网通讯方案；无践采英春无践采英垂
12、5）双模组网通讯方案，微功率无线和载波都具备；4.3功能描述1）模拟两个低压台区集抄运行环境，其中包括台区总表、集中器、低压用户,包括三相四线（3x220V ）用户模拟、单相（220V ）用户模拟，系统通过加 载智能模拟电源，给集中器和三相智能电能表、单相智能表提供模拟负荷，实现 系统计量环境运行。2）低压集抄用户模拟部分：智能电能表与集中器通过载波方式进行通讯和 智能电能表+采集器方式与集中器进行通讯，（用户可根据当地的组网特点进行 不同方式更改）集中器通过 GPRS 或以太网（光纤）方式实现数据上传到主站 系统。3）加载系统：加载系统包括虚负荷电压电流源、电压互感器、电流互感器、 加载控制
13、系统等。加载系统控制通过主控计算机控制实现。通过控制软件，实行 模拟负荷的调节，控制模拟负荷的大小和负载类型（容性、阻性和感性负载）， 同时可实现系统过压和三相不平衡现象的运行。4）故障模拟部分：故障模拟部分可以实现各表计计量回路常见的电压错线 序、电压断线、电流开路、电流短路等常见故障。申压断路电压接线 abc七1 .丿丄 lL.-1 1 ”口相 E相 C相Ibac Iacb电流短路 A相电流接线 abc E相 C相O cba尅流辰极性 A相485r 断血 E相 C相断E电流幵路 A相425故障 取E互 E相 c相.换J5）费控功能演示：通过主站软件远程费控功能，控制电能表跳闸、合闸演 示，
14、指示灯根据状态进行改变。6）RS485 通讯线路故障模拟，实现终端和各表计之间的通讯线路的故障模 拟（包括：A断、B断、AB反接、AB短接）；7）仿真集中器：兼容南网规范和通讯规约，上行能实现与当地主站系统的 无缝对接，通讯方式支持 GPRS 和以太网两种方式，下行能实现与当地使用的 电能表进行通讯，通讯方式支持，载波、微功率和RS-485通讯方式，同时具有故障模拟功能，可实现显示类、采集类和计量类三大类现场常见故障的模拟，以 满足培训需求。8）仿真智能电表：兼容南网规范和通讯规约，能实现与当地使用的集中器或采集终端进行通讯，通讯方式支持，载波、微功率和RS-485通讯方式，可实 现电能表正、反向有、无功数据，尖峰平谷数据、本上月数据、电压电流功率数据等参数的设置与修改，同时具有故障模拟功能，可实现显示类、采集类和计量 类三大类现场常见故障的模拟，以满足培训需求。设羞故障红外通信故障 姙通信故障 数据读取故障 电能突变故障 脉冲灯故障 汨合闸故障 时间故障数据显示故障 电能表白屏 电能表黑屏 电能表花屏时钟电池欠圧 死机故障A相失压故障 片相尖压故障 併冃失压故障A相断相故障 E相断相故障C相断相故障 A相失流故障B相失流故障 C相矢流故障电能
