变电站电量自动化上报系统研究和开发

变电站电量自动化上报系统研究和开发

高任龙1刘家瑞2

（1.国网宁夏电力有限公司调度控制中心宁夏银川750001；2.国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川750011）

摘要：研制电量自动化上报系统，从数据收集、填写，成表到报表上报自动化完成，拥有数据自校验功能，确保报表数据无误，减轻基层运行人员工作压力，提升工作效率。

关键字：变电站；电量；计算机软件；网络编程

一、引言

由于国网目前管理规定，相关电量数据由变电站运行人员月底制表上报，通过抄录数据、制表、校验、成表、上报等一系列流程完成此项工作，但其中步骤繁琐，容错率低，以某330千伏变电站为例（110千伏线路13条，330线路5条，站用变3台），需要对所辖线路及站用变的正向有功、反向有功、正向无功、反向无功、不平衡率等数值计算。经过测算，完成上述330千伏变电站电量上报工作需要约30分钟，一旦发生录入错误，需要花费时间寻找错误数据，增加整体电量表上报时间，延误工作进度，影响工作效率。部分变电运行班组负责多个变电站的电量制表工作，每月需要花费大量时间和精力进行此项工作，用在电量表上报工作上大量时间和精力将对变电运维人员造成很大负担，影响各类工作的保质保量完成。

同时由于变电运维岗位的工作模式特殊性，存在交接班制度和人员调动等情况，电量上报工作存在交接和人员调动后需要重新熟悉工作流程和方法的情况，需要花费时间对新接手此项工作的人员进行教学和培训，降低了工作效率，增加了人员适应时间，不利于变电运维的工作模式。

电量上报数据的准确性影响各方面参数指标和费用计算，容错率低，一旦出现工作人员未及时发现的错误数据影响大，影响工作的保质保量完成。

变电站电量自动化上报系统的开发旨在解决电量上报过程中数据录入时间长、出错校验时间长、制表流程繁琐等问题，进而减少变电运维人员工作量，提高电量表制表效率和准确度，简化制表流程，优化工作模式，提升工作效率和工作质量。

二、电量计算方式

通过变电站内相应电能表屏当月有功、无功正反向的数据和相应线路的电压互感器电流互感器倍率，通过计算得到对应电量。其计算公式如下：

P=(P2-P1)*N

式中：P为线路有功；

P2为当月表码数据；

P1为上月表码数据；

N为倍率（为一次电流（电压）与二次电流（电压）的比值）。

Q=(Q2-Q1)*N

式中：Q为线路无功；

Q2为当月表码数据；

Q1为上月表码数据；

N为倍率（为一次电流（电压）与二次电流（电压）的比值）。

同时根据变电站某条线路的潮流方向判断有功（无功）方向。正向为输出电量，反向为输入电量。一般来说，对于变压器低压侧和负荷线路电量表征为输出，与电厂相连给变电站供电的电路电量表征为输入。对于联络线存在潮流变化，由输出、输出两种情况。

例如对于一条单母线，母线上的输出（输入）电量为其所带线路的的输出（输入）电量和，计算公式如下：

式中：Pmr为母线输入电量；

Pxr为线路输入电量；

N为母线所带线路总数；

不平衡率计算：

◆

式中：

f为不平衡率；

Pmr为母线输入电量；

Pmc为母线输出电量。

功率因数计算：

式中：

P为有功；

Q为无功；

cos为功率因数。

通过上述原理公式即可进行电量计算得到相应线路及设备的正向有功、反向有功、正向无功、反向无功和不平衡率，通过对相应结果的分析用来判断电量报表制表结果的准确度。一份高质量的电量表需要在数值上准确无误，才能为相应后续电能交易提供数据保障。

上述计算公式和校验规则为基础，形成变电站电量自动化上报系统的计算和分析逻辑架构，为相应录入、计算、校验功能提供支撑。

图1系统工作流程图

三、系统设计

变电站电量自动化上报系统采用python和excelVBA结合的方式，首先通过python网络编程，利用session模拟登陆电量源数据系统获取相应电量原始数据，使用excelVBA编程将源数据自动化写入excel表中对应目标数据，根据相应电量计算公式计算出该约电量及不平衡率等数值，并根据系统时间自动修改表头等信息，自动生成当月电量表。生成电量表后，程序自动打开该表，ExcelVBA会启动事件函数，对结果进行反校，根据当月表码和上月表码的差值、不平衡率等数据进行逻辑判定，判断电量表制作是否准确无误。如出现数据错误，系统将相应数据标示并提交给人工校核，如无误则直接提交人工审核。人工审核确认上报后，启动pythonSMTPLIB模块将电量表以邮件形式发送上报指定目的地，同时本地进行电量表备份，完成整体上报工作。电量自动化上报系统工作流程如（图1）：

如图所示，由变电运维人员进行一键式操作，启动变电站电量自动化上报系统进行工作，上述330千伏变电站的制表工作会在后台完成，反校无误后提交人工审核，确认上报后由系统完成上报工作。根据目前使用情况来看，校验出错多由源数据发生改变，如新投线路、设备等情况导致数据量增多，报错后由系统维护人员进行简单维护即可正常使用。

其中程序反校采用VBA中事件函数rangechange监测数据逻辑性，其中设置逻辑计算规则有1、当月表码小于上月表码；2、电量数据不能出现无效值；3、不平衡率小于给定阈值等。其中使用自定义函数进行判定，提高代码复用率，提升代码可读性。

成表使用VBA中date函数及SaveAs方法，date函数读取系统时间确定电量报表日期等信息，自动填入对应位置，SaveAs方法将电量报表按照预设格式生成报表保存在预设位置方便发送模块进行读取发送。

SMTPLIB模块配合email模块中的.mime.multipart，.mime.text及.hearder从上报系统中读取发送人邮箱(sender)和目的地邮箱(receivers)参数，读取预设邮件内容模板，创建MIMEMultipart()实例，利用实例中MIMEText函数传送对应当月电量表作为附件，自检无误后使用smtplib.smtp发送，发送成功提示“邮件发送成功”，发送失败提示“无法发送邮件”。

电量自动化上报系统旨在减少人工繁琐工作，帮助变电运维人员提高工作效率。将繁琐的录入和校验工作交给计算机完成，通过设定的公式进行计算，设置的逻辑进行校验，将源数据与目标数据一一对应，避免录入过程中出错。校验逻辑由人转交给计算机完成，电量数据自动判断，错误数据自动告警并交由人工审核，审核无误后自动打包备份，并上报至指定目的地。

相比过去制表工作，流程得到了极度简化，抄录和校验工作均在后台完成，流程目标性更强，制表过程更快更准确。以上述一所330千伏变电站为例，制表过程由原工作模式30分钟/人，缩短至5分钟/人，极大提高了工作效率，减轻人员工作强度。

变电站电量自动上报系统已经应用于公司所辖27所330千伏变电站及5所750千伏变电站，涉及电量数据1235个，均能稳定有效使用，利用Timer进行测试，平均制表时间为5分钟/每所变电站，上报速度提升达86%以上，通过对人工校准次数的统计分析发现准确度在99%以上，对人工制表数据进行测试对比发现自动化系统准确度更高，整体上报效率有极大提升变电站电量自动化上报系统根据变电运维工作的特性，将呈现到变电运维工作人员面前的上报流程弱化，减少培训教学环节，优化制表界面，采用一键式操作，无需繁琐培训即可独立完成制表工作。针对变电运维的工作模式有效减少了人员变动交接工作模式中存在的工作交接、人员调动下电量报表上报工作交接、转移的问题。

图2系统启动按钮

图3数据错误告警弹窗

图4部分电量报表结果图

另一方面，变电站电量自动化上报系统所使用的python与VBA易于打包迁移，使用Pyinstaller将系统源码封装为windows通用执行程序exe，适应性强，免去搭建环境的繁琐，同时自动调取VB执行相应功能，无需工作人员对系统进行维护，同时封装后避免因工作人员误操作导致系统执行出错。

四、总结与展望

目前变电站电量自动化上报系统已经具备自动获取数据源、制表、校验、上报功能，其使用方法简单明了，将整个繁琐的制表流程交给计算机来完成，呈现给变电运维人员的仅仅是一键式的按钮和确认上报，极大简化了上报流程，缩短了工作时间，提升了工作质量，减轻了变电运维人员的工作负担，为其他工作的保质保量完成提供了有力支持。系统按照现场工作实际进行设计，一方面简化工作流程，另一方面为适应变电站人员变动和交接的工作模式，提供一键式操作，对新上手变电运维人员十分友好，无需培训和熟练，将相应计算和校验隐藏在后台。根据内网环境避免安装相应python环境和支持库，使用pyinstaller打包生成windows下的exe可执行文件，配合excelVBA进行上报功能，减少系统环境配置和环境依赖，便于移植和推广，便于变电站电量自动化上报系统的便捷实用性。

参考文献

[1]朱利.浅谈变电站综合自动化系统原理[J].价值工程，2013(9):1-9.

[2]唐小川.适应智能电网的计量自动化系统实施体现[J].企业技术开发，2014(12):1-9.

[3]唐小川.浅析变电站综合自动化系统中存在的问题[J].科技传播，2010(23):42-44.