（电力系统及其自动化专业论文）电力负荷管理系统的设计(1).pdf

a b s t r a c t e l e c t r i cp o w e rl o a dm a n a g e m e n ts y s t e mc a r r i e do u tf r o mt h es u b s t a t i o na r r i v e p o w e rs u p p l yc i r c u i ta g a i ng ot oe l e c t r i cp o w e rc u s t o m e ro f c o m p r e h e n s i v ep r o v i d e t o u s et h ee l e c t r i c i t ym o n i t o r , c o n l r o la n dm a n a g e m e n t , f o rt h ee l e c t r i cp o w e rb u s i n e s s e n t e r p r i s ec o n t r o ls o l i dh o u rp r o v i d et ou s e at e l e c o m m u n i c a t i o ni 1 1 t c 舭r e a s o n a b l e a d j u s to n ed e g r e ee l e c t r i cp o w e rp r o d u c t i o na n ds u p p l y , i m p r o v e m e n tc h a r g e db a r b e d w i r en e tb u r d e no j r v e ，e x a l t a t i o np o w e rs u p p l ys e w v i o eq u a i i 蛳, e x a l t a t i o nm a r k e t i n g m a n a g e m e n tl e v e le t c ，p r o v i d e dav a l i dt e c h n i q u e t op r o pl 币 t a l l yu po u rc o u n t r yt h ee l e c t r i cp o w e rl o a dm a n a g e m e n tp r e s e n tc o n d i t i o no f m a n a g i n gt h es y s t e m , a n a l 煳n e wo fe c o n o m yd e v e l o p m e n tt h es i t u a t i o nn e w r e q u e s tt h a tm a n a g es y s t e m sp u tf o r w a r d t ot h ec o u n t r y a c c o r d i n gt oo u rc o u m r yt h ee l e c t r i cp o w e rl o a dm a n a g e m e n ts y s t e mm a i n s t a t i o nt ) i p i c a lm o d e lo fi n t e g r a t e dp r o j e c t , p u tf o r w a r dav i a b l em a i ns t a t i o nad e s i g n w a yo f t h n k i n g i nt h em e a n t i m et oe l e c t r i cp o w e rb u r d e nm a n a g e m e n ts y s t e mo f t h e c o m m u n i c a t i o nm e t h o dc a r r i e do n 飘加缸出i r y ，p o i n c sm o d et ot h ew i r e l e s s a p p r o p r i a t i o nn e ta n dt h em a l en e tc a r d e do ne l 越，0 均虹n g c o m b i n eo w no fw o r k i n ga n dp r a c t i c i n ge x p e r i e n t ，t ot h ee l e c t r i cp o w e rl o a d m a n a g e m e n tt h ed e s i g no f m a n a g e m e n tt e r m i n a lt oc a r r yo nd e t a i l e dd i u s s , a n dp u t f o r w a r dn e w w a yo f 也i n l ( i n ga n dt h es t a n d p o i n ti nt h ed e s i g no f c r e d i b i l i t y t h ep o i d t e l a b o r a t e d & x c h a n g e sas a m p l ec a l c u l a t ew a ya n dc a r r yo u tp r o c e s sc o n c r e t e l y k e yw o r d s ： p o w e rj o a _ d ：m a n a g e m e n t ；a cs a m p l i n g ；c o n t r o ls y s t e m 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 第1 章引言 近年来，随着社会主义市场经济的不断发展，用电负荷日益增长。对电力负 荷情况进行科学的管理是电力管理部门亟待解决的一项重要任务，电力负荷管理 系统是实施电力需求侧管理的有效技术措旌，是贯彻落实国家有关用电政策，调 整电网负荷结构，提高营销与服务水平，实现用电负荷管理到户的现代化技术手 段。新一代负荷管理系统通过监控安装的电力负荷双向管理终端，根据预先编制 的用电计划对负荷进行调节和监控，以保障电网平衡运行和供电质量，力求获取 合理的经济效益，同时为用户提供优质经济的电力。 1 2 选题背景 由于我国的电力负荷管理系统是我国处在计划经济时代的产物，以限电为主 要设计目的自动化装置，带有鲜明的时代特征和历史局限性。经过近二十年的发 展，全国3 5 个省会城市和计划单列市、2 0 0 多个地市及上千个县级市都不同程度 地建立起了负荷控制系统，根据国家计划用电的需要，具有“不超不限，谁超限 谁”以及“控制到户”等功能，这对当时在严重缺电的情况下为保证电网正常供电， 保障工农业生产和人民生活正常用电发挥了重要作用，取得了显著的经济效益和 社会效益。 随着国家经济体制由计划经济向市场经济的过渡及发展，电力供应买方市场 的迅速形成以及电网不断发展，我国电力供需矛盾有所缓解，电力负荷的“控制” 功能作用相对减弱，许多地区根据电力市场形势的变化，在原有的基础上加强和 完善了负荷管理的功能，向更高的层次进军，从而使系统和技术更好地为电力系 统的管理现代化成为电力营销的主要技术支持系统，为电力营销提供可靠的、全 面的实时信息，为电力营销电费计算、收取和电力市场提供依据。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 目前，国内的大部分地级城市已经安装了负荷管理系统，许多经济发达地区 的县级供电公司也安装了负荷管理系统。一些地区还利用负荷管理系统的信道和 主站硬件设备，发展了配变监测系统和电能量采集系统。有的地区还利用负荷管 理系统的信道和主站硬件设备发展了馈线自动化系统。这些系统的成功建设，形 成了用电管理系统的雏形，为现代电力企业的用电管理提供了参考依据、指明了 发展方向。 1 4 本论文的工作 a ) 总结了我国电力负荷管理系统的现状，分析了新的经济发展形势对电力 负荷管理系统提出的新要求； b ) 根据我国电力负荷管理系统主站典型的集成方案，提出了可行的主站设 计思路，重点阐述了主站的设计； c ) 对电力负荷管理系统的通讯方式进行了总结，重点对无线专用网和公网 的模式进行了阐述； d ) 结合自己的工作实践经验，对电力负荷管理终端的设计进行了详细论述， 并在可靠性的设计中实践验证了的许多观点； e ) 结合自己的工作实践经验，对交流采样的设计进行了论述，重点阐述了 交流采样算法和实现过程。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 第2 章新一代负荷管理系统方案 本章总结了我国电力负荷管理系统的现状，分析了新的经济发展形势对电力 负荷管理系统提出的新要求。 2 1 橱述 新一代负荷管理系统采用以2 2 3 m h z 2 3 l 加眩国家无线电委员会批准用于 无线电力负控的专用频道、供电公司电力公共电话网( p s t n ) 或移动通信 g s m g p r s 为数据传输通道，通过安装负荷管理终端，实时采集用电户在用电过 程中的实时电流、电压、负荷、电量等用电信息，完成对用户用电信息的统计和 负荷控制，并为其它部门进行电费核算及综合统计分析提供充裕的实时数据源。 一级系统( 地市级系统) 由安装在地市供电部门的监控中心系统和安装在各 用户端的负荷控制及计量监控管理终端及信道组成，可每日定时查询县级监控中 心，复制县级数据，并汇总生成各类报表。 二级系统( 县区级系统) 由安装在县供电部门的监控中心、安装在各用户端 的负荷控制及计量监控管理终端共同组成。 中心站集数据采集、数据处理和数据库服务器为一体，既可随时察看管理终 端的运行情况，又可自动在设定的时间对所辖地区的所有终端进行抄表，生成整 点报表、日报表和月报表及曲线。并可进行进一步分析处理。同时连在局域网上 的其他客户机可根据设定权限随时察看服务器上存放的管理终端的历史记录。 采用自行研制的3 y d - 9 0 2 系列负荷管理终端，配合交流采集模块和电子式电 表可以对用户现场实时三相电压和三相电流的交流波形进行采样，记录电能运行 参数，汇总成整点报表、日报表和月报表。3 y d - 9 0 2 系列终端具备有线，无线 m o d e m 功能，可以通过拨号或r s 2 3 2 4 8 5 口和计算机双向通讯，采用扩充c d t 规约与中心站通讯。 系统结构图如图1 所示。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 2 2 系统主要特点 图l负荷控制管理系统结构图 电力负荷信息利用无线电频道或移动通信网获得，系统采用分散处理集中管 理。 通讯信道复用无线电、有线电话或无线g s m g p r s c d m a ，投资小，易维 护。 系统的监控软件基于目前符合工业标准的数据库系统，一台主机操作、联网 微机可同时查看数据，介面友好，所见即所得，在线帮助，操作简便，操作权限 功能，数据安全可靠，业务管理成熟。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 2 3 系统设计原则 为保障系统的各项性能，本系统的设计遵循如下原则： 实用性与通用性原则 本系统完全适应于现代化电力管理的需要，以方便用户为原则；在统一的用 户界面下提供各种实用功能，尽可能降低使用前的培训投入和使用中的维护投 入；而且还具有应变能力，以适应未来变化的环境和需求。 先进性与发展性原则 采用当代的主流计算机技术，如c l i e n v s e r w r 计算模式、s q l 数据库技术、 面向对象的分析设计方法，并可向b r o w s e r s e r v e r 结构扩展，保持在国内同行业 具有领先水平，具有较长的生命周期。 标准化与开放性原则 在计算机系统总体结构设计中，所有产品软硬件的选择都坚持标准化原则， 选择符合开放性和国际标准化的产品和技术：在应用软件开发中，数据规范、代 码体系都遵循相应的规范要求，并严格遵循电力负荷管理系统数据传输规约，提 高与其他系统的互通性。 可靠性与安全性原则 可靠性是电力自动化系统的基本准则。系统的硬件设备、软件系统都采用了 容错设计，工作稳定，易于维护。安全与保密对于系统是至关重要的，无安全保 障的信息系统是完全不可取的。系统具有权限和级别控制，口令保护等功能，在 数据库系统和应用程序两级实现了安全性控制。 2 4 内涵充实外延扩展 国家经济体制的改革，供需矛盾的转换，用电形势的变化等一系列改变和发 展，直接促使和推动了负荷管理系统职能和角色的转换。 在新的市场机制下，为实现电力企业营销工作提供有效技术手段，以达到提 高销售、减少损耗、降低成本和增加盈利的目的，新一代负荷管理系统在其内涵 和外延两方面都进行了大量的充实和扩展。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 2 4 1 对象的全面性 以往电力负荷监控系统主要的监控对象是大用户，新一代负荷管理系统为实 现从变电站到供电线路再至电力用户的全面综合的供用电监测、控制和管理，已 在原有系统基础上，增加了针对变电站、专用配变、公用配变、居民户等不同对 象的各种类型的终端设备，以满足新的实际需求。主要终端类型有： 变电站抄表终端 专用配变监控终端 公用配变监测终端 居民电表集抄终端 2 4 2 功能的完备性 为了真正做好为电力营销提供有效技术支撑，新一代负荷管理系统功能方 面，在保留、完善和改进原有功能的基础上，又开发新增了大量的适应电力营销 需求的实用功能。主要完善、改进和新增的功能有： 远程自动抄表 信息发布( 终端汉字信息接收显示提示) 预购电控制 终端数据用户侧共享( 以通信方式为用电单位提供终端数据信息共享) 配电变压器负载率、三相不平衡、功率因数等监测 并网点管理( 上、下网和发电的监测控制，“以热定电”控制等) 计量运行状况监测( 电压断相、电流反相、相位异常) 人为窃电行为监测( “防窃电”) 电压合格率监测 功率因数监测 谐波监测 供电可靠性统计分析 线路电能损耗统计分析 变电站母线平衡统计分析 负荷预测 多级网络互联和数据共享 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的w e b 数据发布 2 5 软件技术的提升 在新一代负荷管理系统中心站软件设计中，充分考虑了多种类采集、控制、 管理对象的特点，采用分布式多任务设计方法，系统构架灵活，可方便配置组合 运行各功能模块。 在系统的可扩展性、可移植性、易维护性、开放性、可靠性、安全性、和容 错性等方面进行了较多的考虑，力求提供一套易于维护和使用、采用面向对象的 技术、开放的分布式开发平台。 软件开发平台采用微软公司的v i s u a lc + + 4 0 开发环境，是w m d o w s 平台下 最强大的开发工具。同时采用了目前最先迸的软件平台，以支持系统使用不同的 数据库，如：o r a c l e 、s o ls e r v e r 、s y s b a s e 等。 在系统设计中采用模块化设计原则，采用动态链接库方式，使系统扩展维护 方便。比如：新增表计类别，只需升级报文解码动态库，而无须更新整个系统。 在编程中采用面向对象的编程方法，多线程技术，以提高软件执行效率，增 强系统可维护性。 在界面设计中采用目前流行的o u t l o o k 菜单风格，界面美观、友好，操 作方便，提供丰富的图标工具条、快捷键，以及数据的曲线、棒图、表格等多种 表达形式。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 第3 章主站系统的设计 本章结合我国电力负荷管理系统主站典型的集成方案，提出了可行的主站设 计思路，重点阐述了主站的设计过程。 3 1 主站系统配置原则 a ) 采用系统任务分布式处理技术，动态分配、负载均衡和系统处理能力动 态增长，充分发挥设备处理能力和保障系统可靠性、可扩展性； b ) 采用符合国际标准的大型关系数据库，双机冗余数据库热备用设计； c ) 系统运行监控采用c l i e n t s e r v e r 访问模式，数据源统一，可保证数据 的一致性； d ) 集中数据处理，方便满足应用需求。基于w e b 方式的应用发布，客户端 界面统一、易于维护； e ) 采用多媒体技术的人机界面，支持语音报警、多层图控制、放大漫游、 各种类型的图形显示、动态着色等功能； f ) 面向配电阏的客户模型设计及处理，充分体现电力营销工作的特点，适 用于电力营销信息化的实施； g ) 系统具有完备的实时监控功能，可对用户的用电状态等数据进行实时展 示； h ) 充分考虑协同g i s 系统完成客户现场管理和信息查询功能的扩展，方便 客户应用； i ) 采用模块化设计，扩展性强。 3 2 主站功能 主站功能参照 6 4 位，主频1 5 g h z 、r i s c 架构、双c p u 内存：i g b 硬盘：7 2 g b ( 热插拔) 网卡：1 0 0 0 m 光纤网卡宰2 显示器：1 2 8 0 1 0 2 4 的1 5 “机架式彩色液晶 机架式键盘和鼠标 c 胪r 伽s c i c6 5 0 惦 两个网络接口 双电源供电 随机文档及介质 t r u c l u s t e r 集群软件 磁盘阵列：6 * 7 2 8 g b ( 热插拔) ，机架、连线及软件 b ) 据应用服务器主要技术要求为 参考机型：h pa l p h as e r v e rd s 2 5 ：机架式 c p u ：字长6 4 位，主频1 5 g h z 、r i s c 架构、双c p u 内存：l g b 硬盘：2 1 4 6 g b ( 热插拔) 内置磁带机：2 0 g 4 0 g 网卡：1 0 0 0 m 光纤网卡 2 显示器及显卡：1 2 8 0 掌1 0 2 4 的1 5 。机架式彩色液晶 机架式键盘和鼠标 软盘驱动器：1 4 蛐 c d r 0 醣s c i c6 5 0 _ 毋 两个网络接口 双电源供电 随机文档及介质 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 t r u c l u s t e r 集群软件 c ) 通信服务器主要技术要求为 参考机型：咿1 4 l 5 7 0 t 0 2x 2 8 - 2 mi pp r c ：机架式 c p u ：字长9 3 2 位，主频2 5 g h z 、i a 架构、双c p u 内存：l g b 硬盘：3 6 g b , 2 ( 热插拔) ，转速1 0 0 0 0 r p m 网卡：1 0 0 1 0 0 伽光纤网卡奉2 ，l o 1 0 伽网卡木l 显示器及显卡：1 2 8 0 , 1 0 2 4 的1 5 “机架式彩色液晶 机架式键盘和鼠标 c 沪r 伽s c i c6 5 岫 d ) w e b 服务器主要技术要求为 参考机型：l i pm l 5 7 0 t 0 2x 2 8 2 mi pp r c ：机架式 c p u ：字长3 2 位，主频2 8 6 h z 、i h 架构、双c p u 内存：1 6 b 硬盘：3 6 g b , 2 ( 热插拔) ，转速一 1 0 0 0 0 r p m 网卡：1 0 1 0 叫网卡幸2 显示器及显卡：1 2 8 0 术1 0 2 4 的1 7 “彩色c r t 标准键盘和鼠标 c 沪r 0 1 4s c i c6 5 0 髓 e ) 数据维护及数据应用管理服务器主要技术要求为 参考机型：l i pm l 5 7 0 t 0 2x 2 8 - 2 mi pp r c 机架式 c p u ：字长3 2 位，主频2 5 6 h z 内存：i g b 硬盘：1 8 0 g b 网卡：l o 1 0 0 1 1 网卡宰l 显示器及显卡：1 2 8 0 , 1 0 2 4 的彩色液晶1 7 “ 标准键盘和鼠标 软盘驱动器：1 4 伽 c 旷r o ms c i c6 5 0 m b 1 6 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 f ) 系统运行监控工作站的主要技术要求为 c p u ：字长3 2 位，主频2 5 g u z 内存：1 g b 硬盘：8 0 g b 网卡：l o l o o m 网卡幸2 显示器：1 2 8 0 1 0 2 4 的彩色液晶1 9 ” 标准键盘和鼠标 软盘驱动器：1 4 蛐 c d r o ms c i c6 5 0 m b 多媒体一套 g ) 网关工作站的主要技术要求为 c p u ：字长3 2 位，主频2 5 g i z 内存：1 g b 硬盘：8 0 g b 网卡：1 0 1 0 0 ；( 网卡宰4 显示器：1 2 8 0 书1 0 2 4 的彩色液晶1 7 时 显卡：e l s af i r eg l 标准键盘和鼠标 软盘驱动器：1 4 4 1 b c 旷r 叫s c i c6 5 0 姻 多媒体一套 3 5 3 u p s 电源 应为本工程配置2 台u p s 及相应的电池组( 柜) 1 个u p s 进线柜和2 个u p s 配电柜，以及相应的电源电缆辅助选件。 每个配电柜的输出路数至少为8 路。配电柜中应设置备份开关，以便满足 维护需要。 u p s 电源主要技术要求如下： a ) 额定输出容量：两台6 k v a ，一台2 k v a ； 中国电力科学研究院研究生都硕士学位论文 b ) 电池 后备时间：在额定输出容量条件下，电池后备时间为4 小时。 c ) 输入 电压：三相3 8 0 7 ，+ l o ，一1 5 。 频率；5 0 h z 3 h z d ) 输出 电压：三相3 8 0 7 0 5 三相+ 中线 频率：5 0 h z 1 。 3 6 主站软件配置 3 6 1 基本要求 主站操作系统和数据库管路系统等应采用技术成熟的主流软件。应用软件必 须满足系统功能规范要求，保证其开放性能，满足系统应用，维护及不断优化， 升级的需要；并提供详细的系统应用，维护，接口等技术文档。 3 6 1 1 系统软件要求 操作系统应支持多线程。多进程工作方式，具备高并发处理能力。数据库管 理系统选用大型关系型分布式数据，对外提供标准的数据库调用接口，具有较高 的容错能力和恢复能力，提供较强的安全机制。 3 6 1 2 应用开发 系统应用程序应采用分层结构，提供友好的操作界面。应用软件系统应选用 结构化设计的方法，必须保证系统的稳定性可修改性和可重用性。 3 6 1 3 系统信息及编码 系统各类代码应符合国家标准，数据库辞典设计必须与公司客户关怀系统 ( c c s ) 完全一致。 3 6 1 4 系统接口设计原则 系统接口设计应符合共享性、安全性、可扩充性、兼容性和统一性的要求。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 3 6 1 5 系统安全 3 6 。1 5 。l 网络安全 符合管理系统的局域网与其他信息系统互连时，必须采用经国家有关部门认 证的专用、可靠的安全隔离设施，保证系统网络安全。 3 6 1 5 2 软件系统安全 应对系统的每一个操作功能设置独立权限，并建立严格、完善的密码管理， 确保系统软件和应用软件操作的安全。系统应具有操作日志，记录所有受控操作 发生的时间、对象、操作员、操作参数和操作机器i p 地址等信息。 系统必须有防病毒措旄。 3 6 i 5 3 系统冗余备份 系统运行的关键部件应采用冗余设计。操作系统和应用系统应定期进行备 份。数据库应用服务程序应有完备的备份方案和措施。 系统应有较强的纠错能力，系统出错应有提示和记录，并建立系统运行日 - 4 - - mo 3 6 1 5 4 系统快速恢复预案 当系统初次严重故障时，应按系统故障处理预案快速恢复系统运行。 3 6 2 软件配置 主件软件由操作系统支持软件和应用软件的各个模块组成，在结构上采用 标准的三层结构。从下至上分别为：操作系统平台层、支持软件层和应用软件层。 3 6 2 1 总体要求 a ) 用软件应是功能化、模块化产品，应采用面向对象，使系统的开发和维 护规范和方便； b ) 软件运行的数据应与程序无关，在系统扩充时，不必对程序进行改动： c ) 应提供用户进一步开发的开发工具、接口及规范； d ) 提供的软件应当有中文的人机界面，包括显示( 矢量字体) 、报表、告警 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 信息显示、打印和在线帮助； e ) 有应用已基于w e b 平台，面向营销业务和电力生产管理的所有客户侧电 量数据统计分析等数据挖掘功能均优先考虑在统一的w e b 平台上实现； f ) 提供的数据应用用户数应至少满足1 5 0 个用户并行使用的要求。 3 。6 。2 2 系统软件 3 6 2 2 1 操作系统 采用u n i x w i n d o w s 混合平台的主站操作系统的推荐方案。 操作系统必须是最新版本的、成熟、可靠的正版软件，并确保操作系统在原 厂商能及时给与升级完善。 3 6 2 。2 。2 网络环境 应支持灵活的网络结构，如国际通用网络通信协议t c p i p 、局域网通信、 远程数据通信、异种网络互联等功能。能实现远程调用、中转服务、打印服务、 窗口服务、图形服务、网络文件共享等应用，并具有严密可靠的网络安全保护措 施。 3 6 2 2 3 遵循标准的图形用户接口。并满足如下要求： a ) 独立于操作系统内和及网络协议； b ) 具有一套完善的开发工具； c ) 支持矢量汉字； d ) 支持多种图形文件到系统运行监控和数据应用画面文件的转换。 3 6 2 2 4 程序设计语言 提供c h 、j a v a 等程序设计语言，并满足如下要求： a ) 全局优化和局部优化； b ) 指出i e e e 标准的浮点运算； c ) 支持不同语言问的相互调用( 混合编程) ； d ) 提供共享函数库及操作系统接口； e ) 强有力的调试工具。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 3 6 - 3 支持软件 3 6 3 1 网络通信系统 网络通信系统负责服务器与各节点工作站之间实时数据的传输和整个网络 系统的信息共享。网络同信息系统的设计基于t c p i p 协议，提供高速、可靠、 双向的通信机制。可以实现成组广播和点到点通信。支持局域网及广域网通信。 3 6 3 2 进程管理系统 要求提供性能优良的进程管理系统来实现对各种功能各异的进程进行协调 管理。该管理系统应具有如下功能： a ) 及时汇报各进程的运行状态，监测重要进程的非正常退出及死锁，如网 络通信终端，扫描进程出错等，并用报警的形式提示用户及自动重启； b ) 实现进程之间的控制和通信； c ) 限制启动进程的权限，避免冲突和混乱； d ) 设计、增减、修改进程方便； e ) 提供计时器事件功能。用户可定义多个计时器事件，并可设置事件的时 间间隔，触发进程或程序等参数。 3 6 3 3 人机交互系统 人机交互系统是运行、开发和管理客户现场管理系统中各种应用功能画面的 工具，应为用户提供方便、灵活的显示、操作手段，并达到如下要求： a ) 功能要求 1 ) 应基于i a 工作站硬件平台，以太网络、t c p i p 网络通信协议、u n i x 或w i n d o w s 操作系统。x - w i n d o w 窗口模型的o s f h o t i f 工具箱作为人机交互 窗口环境开发接口； 2 ) 采用面向对象技术，增加系统的稳定性、可靠性、可扩充性和可维 护性； 3 ) 用户能在客户逻辑图上点击相应客户对象，录入客户参数，软件就 可以自动产生关联数据库。该关联数据库应包含客户参数和配电网络拓扑的 所有信息，直接为应用软件使用，以减少应用数据库建库工作量； 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 4 ) 具有良好的人机接口，用户只需使用一个鼠标即可完成所有的操作。 操作模式要容易学习和掌握，具有较强的汉字支持功能，能支持多种字体、 多种规格的二级汉字库及造字功能，并具有流行的汉字输入方式，所有汉字 应为矢量汉字； 5 ) 图形系统必须具有开放的数据结构和开放的接口，以保持在客户现 场管理系统中的独立性。采用分布式设计思想，用户可以选择调用任意节点 的画面； 6 ) 应在图形数据结构中采用加速技术，以满足客户现场管理系统的实 时要求，满足图形快速平滑无级放大和滚动等操作要求； 7 ) 图形系统应具有良好的可移植性，并可在微机上运行； 8 ) 采用国标图形标准，图形系统的所有输入功能均建立在逻辑输入设 备的基础上，不与物理输入设备发生关系，方便图形系统的移植； 9 ) 人机交互系统应易于维修，并可以方便地进行二次开发。 b ) 图形编辑 系统应提供功能强大的图形编辑器，甩于生成和编辑所需要的各种画面 ( 系统图、单线图、地理图、棒图、饼图、中文表格、历史数据和趋势曲线 图等) 。 图形编辑器至少应提供七种基本实体( 线、矩形、圆、椭圆、弧、折线、 文本) ，用户可以直接使用他们来绘制图形。利用基本实体可以组成任意尺寸 与复杂度的自定义图元组，并组装成常用图元组供绘图对调用。 编辑器应能提供功能较强的图形实体和图元操作手段，用户可以方便的 进行移动、拷贝，删除、旋转 3 6 3 4 数据库管理系统 数据库管理系统包括实时数据库和历史数据库。 为了满足系统负载均衡和动态增长的要求，必须选择能支持负载均衡的数据 库，目前，能支持负载均衡的数据库有o r a c l e 和d b 2 。 客户侧电力数据处理层是以数据库为核心，由数据采集层获得各类电量数 据，经数据收集层的传输和收集，再由数据处理层完成数据的检测和处理，写入 数据库中。数据处理层采用中间件技术，三层架构体系，对外提供统一的数据服 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 务接口，以“数据超市”各应用系统开放有限的权限共享服务，完成所需的各种 电力生产、经营业务系统的数据应用。建立。数据超市”是本系统建立的目的， 系统确保及时收集到完整的客户侧电力数据，保证“数据超市”的。品种”既充 足又合格，在时间和空间上充分满足业务应用系统的数据需求。 采用中间件技术的三层结构已被广泛的实践证明可以为关键应用系统带来 框架、效率、交易完整性、可用性、扩展性、易用性、管理性、安全性和减少投 资等方面的诸多好处。另一方面，对象技术又带来了所特有的封装、继承、多态、 重用、对象状态可管理、对象唯一可寻址等特性，进一步提高了应用系统各方面 的性能，使得应用系统可以高性能地、有效地利用资源，支持大量的客户机。 在三层或更多层的解决方案中，客户机调用服务进程不是直接访问数据本身 来实现包括更新操作在内的业务逻辑。 3 6 3 4 1 实时数据库管理系统 为了满足实时性的要求，实时数据库管理系统应： a ) 可采用关系型数据库并支持s q l 语言查询，提供硬盘及内存的影射机制， 使用共享内存技术使数据库常驻内存，供各个进程共享，并满足实时要求； b ) 实时数据库管理系统应具有网络功能，以实现分布式的数据库存取方式。 应支持c l i e n t s e r v e r 模式，满足通用的数据库管理能力，能管理全网分布的数 据库，保证全网数据的一致性； c ) 具有完善的交互式环境的数据库录入、维护、检索工具和良好的用户界 面，做到任一网络元件参数在整个系统中只需输入一次，提供数据库应用程序接 口a p i ： d ) 为了能够与其他系统联网，实现数据共享，应充分利用商用数据库的各 种功能。如：数据库的创建、表与表之间关系的建立、数据模型的建立、安全性 检查、历史数据库的存取等； e ) 应支持冗余式数据库机构和镜像数据库结构，保证数据库的分布式配置。 冗余数据库结构应是一主一各结构，当主数据库故障时备用数据库成为主数据 库。镜像数据库由一个源数据库和一个镜像数据库组成，镜像数据库都是源数据 的拷贝。当源数据库的数据发生任何变化时，都应立即并准确地在镜像数据库上 反映出来。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 3 6 3 4 2 历史数据库管理系统 历史数据库应支持分布式功能，开放性好，具有网络远程访问能力，与实时 数据库及其他数据库接口方便。具有可靠性高、容量大、接口标准，安全性好等 特点，并具有功能强大的工具软件，便于用户生成报表、定义画面及实现其他功 能。 3 7 3 4 3 数据库管理系统主要功能 a ) 可在画面上建立数据库系统； b ) 数据库启动； c ) 可查询数据集和数据库结构； d ) 可对数据库内的数据进行人工屏蔽或设置后，不接收实时信息，并有标 志予以区别； e ) 可进行数据库删除、数据库清零、数据库拷贝；支持将在线数据库保存 为离线的文件和将离线的文件转化为在线数据库； f ) 可查询和修改数据库中的数据； g ) 能提供数据库接口和数据库存取进程，供程序设计语言调用，支持用户 的各种数据库应用要求； h ) 具有数据库安全管理功能： i ) 可定期对数据库的碎片进行整理。 3 6 3 5 应用程序开发工具 应提供一个完整的应用程序开发平台，包括操作系统、实时数据库、历史数 据库、进程管理、网络通信、图形管理等的应用编程接口和方便实用的开发工具。 3 6 3 6 可靠性保证机制 客户现场管理系统应从两个方面来提高系统的可靠性：一是对关键进程进行 监视，异常退出时能够重新自启动；二是对关键节点进行监视，发生故障时能够 自动切换。 3 6 3 6 1 关键进程的监视 系统应提供进程管理工具，监测进程的运行状态，控制进程的启动、退出、 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 休眠，限制进程的启动次数，避免冲突和混乱。系统中的重要进程，如客户现场 终端通信进程、报警进程、特殊计算机进程等，都需要对其运行状态进行监视。 当关键进程异常退出时，系统给出警告信息，同时自动重新启动这些进程。 3 。6 3 6 。2 关键节点的监视 实时历史数据服务器节点属关键节点，需要实时监视其运行状态，以便在 其故障时启动备用机代替主机运行。 服务器切换时不应丢失实时数据信息，任一采用双机热备用设备之间的切换 应独立进行、不应影响其它设备，也不影响网络上的数据传输。每一次切换的原 因和时间均应自动记录。 3 7 应用软件 3 7 1 数据采集要求 3 7 1 1 负荷数据采集 主站定时自动采集和处理终端的电量信息、总有功功率、无功功率等数据， 生成日、月负荷曲线，功率最大最小值及出现时间、最大需量及出现时阀等。 自动采集时间、内容、对象可设置，最小采集间隔为1 5 分钟。 3 7 1 2 电能量数据采集 主站定时自动采集终端冻结的有无功电能量和分时电能量，生成总加有功 及无功电能量曲线。自动采集时间、内容、对象可设置，最小采集间隔为1 5 分 钟。 3 7 1 3 抄表数据采集 主站定时自动采集或随机召测终端抄收的电能表实时数据、冻结数据等。 3 7 1 4 - 1 - 况数据采集 主站可采集终端运行工况、控制状态、开关状态、电能表运行工况等信息。 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 3 7 1 5 电能质量数据采集 主站定期或随机采集各电能质量监测点的电压、功率因数、谐波等数据，进 行电能质量统计分析。 3 7 1 6 数据采集方式 可选用定时自动采集或随机召测。当定时自动数据采集失败时，主站应有自 动及人工补测功能，保证数据的完整性。 亦可选择在大用户的一次接线图的相应位置上，随机召测并显示开关状态、 实时数据。 3 7 2 控制功能 控制功能有功率定值闭环控制、电能量定值闭环控制和遥控等控制方式。控 制操作应设操作权限和密码并保存操作记录。 3 7 2 1 功率定值闭环控制 功率定值闭环控制有时段控、厂休控、营业报停控、当前功率值下浮控四种 控制类型。 时段控参数设置： 主站以半小时为最小单位将一天2 4 小时进行时段划分，最多可分成8 个控 制时段，每个时段均有相应的功率定值。主站可以输入、存储功控时段、功率定 值和功率定值浮动系数等参数，并下发给终端，设置成功后，主站应有相应的操 作记录。 时段控可以根据预先设置的控制时段、功率定值、控制轮次等参数制定成若 干方案，操作员按照调荷需要选择方案号，实施功率控制。 厂休控参数设置： 根据用户的厂休日将一周中的某1 天或若干天选定为厂体日，并规定厂休日 限电的开始时间及持续时间段及需要控制的定值参数。主站可以对上述参数进行 输入和存储，并下发给终端，参数设置成功后，主站应有相应的操作记录。 营业报停控参数设置： 根据用户申请营业报停起、止时间，确定报停期间的功率定值，主站可以输 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 入并存储营业报停起、止时间和功率定值并下发给终端，参数设置成功后，主站 应有相应的操作记录。 当前功率定值下浮控参数设置： 主站可以输入并存储当前功率控制下浮系数、当前功率下浮控定值滑差时间 等参数，并下发给终端，参数设置成功后，主站应有相应的操作记录。 受控轮次设置： 主站可以对四种功率控制的受控轮次进行设置并有相应的操作记录。 告警时间设置： 主站可以输入并存储各轮次的功率越限告警时间，并下发给终端，设置成功 后，应有相应操作记录。 投入及解除设置： 主站可以根据系统应用要求，选择以上四种功率定值闭环控制类型向终端下 发控制投入和控制解除命令，下发成功后，应有相应操作记录。 3 7 2 2 电能量定值闭环控制 电能量定值闭环控制有月电能量控制、购电控、催费告警等控制类型。 月电能量定值参数设置： 主站可以输入并存储月电能量定值及月电能量浮动系数等参数，并下发给终 端，参数设置成功后，主站应有相应的操作记录。 购电量( 费) 参数设置： 主站可以输入并存储购电量( 费) 及各费率时段费率，并下发给终端，参数 设置成功后，主站应有相应的操作记录。 催费告警参数设置： 主站可以输入并存储催费告警参数，并下发给终端，参数设置成功后，主站 应有相应的操作记录。 受控轮次设置； 主站可以对以上电能量定值闭环控制的受控轮次进行设置并作好相应的操 作记录。 投入及解除设置： 主站可以根据系统应用要求，选择a ) 至c ) 的控制类型向终端下发控制投 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 入和控制解除命令，下发成功后，应有相应操作记录。 3 7 2 3 遥控 遥控跳闸：主站可以根据需要向终端下发遥控跳闸命令，并指明跳闸告警时 间和限电延迟时间，如果需要紧急限电，则限电延迟时间设置为0 。 允许合闸：圭站可以根据需要向终端下发允许合闸命令，终端收到命令后可 以允许用户合闸。 以上控制命令可以按单地址或组地址进行操作，所有操作应有操作记录。 3 7 2 4 保电、剔除设置 保电投入：主站可以向用户下发保电投入命令，保证被控开关在任何情况下 不受负荷管理系统的跳闸控制。 保电解除：当需要保电解除时，主站可以向终端下发保电解除命令，使终端 处于正常受控状态。 剔除投入：主站可以向终端下发剔除投入命令，使终端处于剔除状态，此时 终端对任何广播命令和组地址命令( 对时命令除外) 均不响应。 剔除解除：主站可以向终端下发剔除解除命令，使处于剔除状态的终端返回 正常工作状态。 3 7 2 5 无功补偿控制 主站根据电力用户的负荷特点，向终端下发电压、功率因数限值、延迟时间 等参数，终端测量监测点的电压、电流、功率因数或无功电流无功功率，根据 设定参数进行分析判断，就地控制电容器组投切，实施无功补偿和无功就地平衡。 3 7 3 数据处理 3 7 3 1 事件告警 主站收到终端上报的重要事件和定时查询到事件，发出告警信号，并显示相 应事件内容。 3 7 3 2 计算、统计分析功能 负荷、电能量统计分析： 2 窖 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 按地区、行业、线路、自定义群组、单用户等类别，按日、月、季、年或自 定义时间段，进行负荷、电能量的分类统计分析。 功率因数分析： 根据每日每小时冻结的2 4 点功率因数值绘制功率因数变化曲线。 按照不同用户的负荷特点，对用户设定相应的功率因数分段限值，对功率因 数进行考核统计分析；记录用户指定时间段内的功率因数最大值、最小值及其变 化范围，超标用户分析统计、异常记录等。 电压统计分析： 对电压监测点的电压按照电压等级进行分类分析，统计电压监测点的电压合 格率、电压不平衡度。 谐波分析： 统计监测点的三相电压、电流( 2 1 9 次) 谐波含有率及峰值。 3 7 3 3 数据合理性检查和分析 数据过滤： 召测数据存储前应根据通讯协议、数据的数值范围进行数据检查、过滤。 数据检查： 系统提供数据完整性分析和数据正确性分析手段。 数据管理： 系统提供数据修正手段对错误数据、不可补测的数据进行处理、统计、分析。 3 7 4 数据传输 3 7 。4 1 与终端通信 主站与终端按电力负荷管理系统数据传输规约一2 0 0 4 ) 进行数据传输。 3 7 4 2 与电力营销系统交换数据 负荷管理系统与电费工作站、负荷预测工作站和计量检测工作站互联实现双 向数据交换功能。 3 7 4 3 向电力客户服务系统提供数据 系统将采集到的用户电能量信息( 含分时段电量) 、负荷状况等提供电力客 中国电力科学研究院研究生部硕士学位论文 户服务系统，以备用户查询。 3 7 4 4 与其它系统交换数据 根据实际需要可以向其它系统提供或获取数据，在保障系统安全性的条件 下，负荷管理系统应对外统一提供标准数据接口。 3 7 5 事件处理 3 7 5 1 事件属性设置功能 主站根据系统要求，可以将终端记录的告警事件设置为重要事件或一般事 件，终端根据事件属性进行重要事件和非重要事件的记录，并对重要事件按要 求进行实时上报 通过请求访问位a c d 置位( 以下简称a c d ) 或直接主动上报。 3 7 5 2 重要事件上报处理 对于不支持主动上报的终端，主站接收到来自终端的报文中a c d 位置位报文 后，立即启动事件查询模块，召测终端发生的事件，并立即对召测事件进行处理。 对于支持主动上报的终端，主站收到终端的重要事件上报。能立即对上报事件进 行处理。 3 7 5 3 事件记录查询 主站可以定期查询终端的一般事件或重要事件记录，并能存储和打印相关报 表。 3 7 6 应用功能 3 7 6 1 需求侧管理与服务支持 系统采集用户侧用电数据，为负荷需求预测、调整电力供需平衡提供准确的 基础数据。 根据有序用电方案，控制负荷，实施错峰、避峰