（电气工程专业论文）电能量采集与运行管理系统设计及在常熟供电公司的应用.pdf

电能量采集与运行管理系统设计及在常熟供电公司的应用 摘要 长期以来，供电企业本身内部的电网信息采集发展较快，但对于用户侧的信 息往往是依靠电能表人工抄表数据和现场用电检查人员现场检查，实时性较差另 外目前的多功能表的信息量大依靠人工很难抄全电能量数据，为适应营销的现代 化管理急需对用户侧数据的采集进行研究与应用。 l 、本文研究售电侧电能量数据采集统一平台的设计与应用。 2 、售电侧电能量数据采集统一平台包括大用户及部分低压集抄的负荷数据、 电能量数据、抄表数据、工况数据、电能质量数据和其它实时数据，整合采集软 件，规范数据格式，统一采集任务调度、采集数据入库；为完善购、供、配电侧 的电能量数据，利用现有的相关系统资源，制定数据接口规范，为采集数据的集 成提供标准。 3 、研究采集主站的规约接口标准，研究在一体化采集平台实现上如何采用 分层次的协议模型，对各层次抽象和标准化，从而提供开放的、可扩展的体系结 构。分三层来研究：设备层、通信适配层( 驱动层) 、应用层。设备层是各种通 信信道自身使用的协议；通信适配层用于对特定类型的信道进行管理、控制，提 供基本的通信功能：应用层就是我们所应用的各种通讯规约及其各种改进、扩充 版本，这些规约可以按规约插件的方式提供。 本系统在江苏省电力公司苏州常熟供电公司安装应用一年来，运行稳定，数 据准确可靠，取得了良好的效果。 关键词：数据采集w e b 服务数据库g p r s g s ma s p e l e c t r i ce n e r g ya c q u i s i t i o na n do p e r a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e md e s i g ni nc h a n g s h up o w e rs a p p l yc o m p a n y a b s t r a c t f o ral o n gt i m e t h ei n f o r m a t i o nc o l l e c t i o no ft h ee n t e r p r i s e so w ni n t e r n a l p o w e rs u p p l yi sr a p i d l yd e v e l o p e d ，b u tt h ei n f o r m a t i o no ft h eu s e r ss i d e ，w h i c ho f t e n r e l y o na r t i f i c i a l e n e r g ym e t e rr e a d i n gd a t aa n de l e c t r i c i t yi n s p e c t o r s o n s i t e i n s p e c t i o n ，c a nn o tt ob ec o l l e c t e dp r o m p t l ya n de f f i c i e n t l y s oi t st h eh i 啦t i m ef o ru s t oa d a p tt ot h eu r g e n tn e e do ft h em a r k e t i n ga n dm o d e r n i z et h em a n a g e m e n to ft h e u s e r ss i d ec o l l e c t i n gd a t af o rr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n t h ep a p e ri sf o c u s i n go nt h e f o l l o w i n gi t e m s ： 1 ，t h ed e s i g na n da p p l i c a t i o no ft h es a l eo fe l e c t r i c i t ys i d eo ft h ee l e c t r i ce n e r g y d a t aa c q u i s i t i o np l a t f o r m 2 ，t h es a l eo fe l e c t r i c i t ys i d eo ft h ee l e c t r i ce n e r g yu n i f i e dp l a t f o r i l lf o rd a t a a c q u i s i t i o n ，i n c l u d i n gl a r g ec u s t o m e r sa n ds o m eo ft h el o w c o p yo ft h ed a t al o a d ， p o w e re n e r g y , m e t e rr e a d i n g ，w o r k i n gc o n d i t i o n s ，p o w e rq u a l i t yd a t a a n do t h e r r e a l t i m ed a t ai n t e g r a t i o ns o f t w a r ea c q u i s i t i o na n ds t a n d a r d i z ed a t af o r m a t s t h e r e u n i f i c a t i o no ft h ea c q u i s i t i o nt a s ks c h e d u l i n g ，c o l l e c t i n gd a t aw a r e h o u s i n g ；f o rt h e p e r f e c tp u r c h a s ef o rt h ed i s t i l b u t i o ns i d eo ft h ee l e c t r i ce n e r g yd a t ar e l a t e dt ou s eo f t h ee x i s t i n gs y s t e mr e s o u r c e s ，t od e v e l o pd a t ai n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n sf o rt h e c o l l e c t i o no fd a t ai n t e g r a t i o ns t a n d a r d 3 t h em a i nr e s e a r c hs t a t i o no ft h es t a t u t eo ft h ea c q u i s i t i o ni n t e r f a c es t a n d a r di n t h es t u d yo fa c q u i s i t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r mo nh o wt oa d o p tah i e r a r c h i c a lm o d e lo f t h ea g r e e m e n t a l l l e v e l so fa b s t r a c t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o ni no r d e rt op r o v i d ea no p e n ， s c a l a b l ea r c h i t e c t u r e t h r e eh o u r st os t u d y ：l e v e le q u i p m e n t c o m m u n i c a t i o n s a d a p t a t i o nl a y e r ( 1 a y e rd r i v e ) ，t h ea p p l i c a t i o nl a y e r e q u i p m e n tl e v e li sav a r i e t yo f c o m m u n i c a t i o nc h a n n e l st ou s et h e i ro w na g r e e m e n t s ；c o m m u n i c a t i o n sa d a p t a t i o n l a y e r f o ras p e c i f i c t y p e o fc h a n n e lm a n a g e m e n t ，c o n t r o l ，p r o v i s i o no fb a s i c c o m m u n i c a t i o n sf u n c t i o n s ；a p p l i c a t i o nl a y e rt h a tw ea p p l i e dav a r i e t yo f c o m m u n i c a t i o n sa n di t ss t a t u t et oi m p r o v e ，t h ev e r s i o no ft h ee x p a n s i o n ，t h es t a t u t e o ft h es t a t u t eo ft h ep l u g i nc a np r o v i d e t h es y s t e mh a sb e e ni n s t a l l e da n du s e ds m o o t h l yi ns u z h o ua n dc h a n g s h u e l e c t r i cp o w e rc o m p a n i e so fj i a n g s up r o v i n c eo v e rt h ep a s ty e a rw i t hr e l i a b l ea n d a c c u r a t ed a t a ，a n dh a sa c h i e y e dg o o dr e s u l t s k e y w o r d s ：d a t a c a p t u r ew e bd a t a b a s eg p r s g s ma s p 插图清单 图3 1 系统网络拓扑图1 4 图3 2 系统实现的总体应用功能框架1 7 图3 3 根据用户电能量采集信息性质的不同将系统的应用分成三部分图1 9 图3 4 销售侧的电能量采集系统2 0 图3 5 电能信息采集平台的数据采集架构图2 1 图3 6 数据架构图2 2 图3 72 3 0 m 无线专用网络拓扑2 3 图3 8 移动公司的逻辑虚拟网络2 4 。 图3 9c d m a1 x 数据接入虚拟网工作流程2 5 图3 1 0g p r s c d m a 终端网络连接图2 6 图3 1 1 混合的采集通讯系统2 7 图3 1 2 低压用户数据采集系统图2 8 图3 1 3 采集平台技术模型3 1 图3 1 4w i n d o w sc e 连接到使用w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 的服务器系统3 2 图3 1 5 采集平台的采集流程统一图3 7 图4 1 软件各模块间的逻辑关系4 l 图4 2 采集器平台软件架构图4 l 图4 3 采集平台软件流程图4 2 图4 4 采用三层结构的一体化平台w e b 架构设计4 3 图4 5 采用a s p n e t2 0 设计的w e b 服务系统架构图4 4 图46 值班操作主台客户端、值班主台应用服务和任务管理机之间的相互关 豸4 4 图4 7 具体的任务项生成流程图4 5 图4 8 公共数据项接口框图4 6 图4 9 任务管理程序流程图4 7 图4 10 自动大任务执行情况统计流程图4 8 图4 1 1 数据采集程序功能框架图4 9 图4 1 2 任务获取机制流程图5 0 图4 13 通信规约类库5 2 图4 1 4 通信规约类库层次结构示意图5 3 图4 15 规约插件管理器内部层次化示意图5 4 图4 1 6 规约调用流程图5 5 图4 17 主动上报处理程序框图5 6 插表清单 表2 1 系统性能实时性指标1 0 表2 2 系统可靠性列表1o 表3 1 任务优先级表3 4 表4 1 各软件模块功能说明3 9 表4 2 电能量采集与运行管理系统7 级优先级表5 1 表5 1 市公司主站硬件配置要求表6 0 表5 2 省公司主站硬件配置要求表一6 0 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得 金目巴王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名： l 张碜 签字日期：) 沪辟i ，月5 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解佥月巴王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权尘 目巴些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 冷 签字日期：h g 年，月r 日 学位论文作 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 电话： 邮编： 致谢 在本人攻读工程硕士学位三年的时间里，自始至终得到了导师王建平教授的 悉心指导和无微不至的关怀。从课题的选题到课题的研究都倾注了老师的大量心 血。在王老师的指导下，我拓宽了自己的知识面，顺利地完成了工程硕士学位论 文。王老师渊博的知识、务实的作风，创新的治学精神和诲人不倦的指导作风， 使我获益匪浅，无微不至的关怀更令人感动，这对我以后的工作和学习都有极大 的帮助。在此，谨向给予我巨大帮助的王老师致以最诚挚的谢意和祝福! 感谢各级领导对我的工作和学习的认可。 感谢我的父母家人和我的爱人在生活上的关心和事业上的支持。 感谢所有关心支持我的同学和朋友! 张峰 2 0 0 8 11 1 1 概述 第一章绪论 电能量采集系统是通过现场数据采集与控制实现数据统计分析，实现营销技术 支持，实现需求侧管理的一套系统。目前国内在运的系统有变电站电能量采集系 统、购电关口电能采集管理系统、下网侧电能量采集系统、配变监测管理系统、 负荷管理系统、低压用户采集系统( 含居民集抄系统) 。前三个系统主要实现了3 5 k v 以上电压等级电网输变电过程的电量采集，包括了各级结算关口和考核计量点； 配变监测系统实现了1 0 k v 配网到低压用户的考核计量；负荷管理系统主要用于电 网与电力大用户的电力负荷实时监测与控制，将实时采集到的电压、电流、电量、 功率因数、谐波、电表需量以及设备状态等数据进行处理，用于分析电网及用户 的用电特性，并根据需要，通过下达功率、电量等控制命令对用户用电进行远程 控制，以此控制线路、用户乃至地区用电负荷，达到安全有序用电的目的；低压 用户采集系统( 含居民集抄系统) 利用抄表模块与集中器实现居民用电数据的采 集，并通过将数据传送到营销系统实现电能计费。 1 2 国内外现状与发展趋势 国外的类似电能量采集系统起源较早，如用户信息系统、自动抄表系统等，其 最初目的是实现用户用电数据的采集，发展到今天，其功能与应用范围已逐渐扩 展，成为需求侧管理的重要手段。 电能量采集系统是通过现场数据采集与控制实现数据统计分析，实现营销技 术支持，实现需求侧管理的一套系统。营销管理信息系统、电网计量关口和考核 计量点电量采集、配变监测、负控系统、低压用户采集系统( 含居民集抄系统) 等系统己初步成熟，在不同的应用领域发挥了重要作用，但随着电力体制改革不 断深化与营销管理集约化、精细化、标准化要求的提出，现有电能信息采集系统 的功能已难以满足发展的需要，主要体现在以下方面： ( 1 ) 缺少统一的数据整合平台。由于受到技术发展及相关标准和规范成熟性的 限制，各系统独立建设，缺少统一的数据整合平台，造成数据不能有效利用和共 享，不利于系统的进一步发展。 ( 2 ) 缺少统一的技术标准与规范。负荷管理系统在终端、通信规约、通信方式 等方面已经制定了相关的标准与规范，但是还不能涵盖所有的采集设备；低压用 户( 含居民) 集抄系统还没有制定统一的标准与规范。 ( 3 ) 数据应用价值没有充分挖掘。现有的系统只是实现了部分用户的数据采集和 初步应用，由于受到数据采集面与处理能力的限制，营销人员无法及时、准确、 全面地掌握售电侧电能信息，现有系统不能满足快速、多方位营销应用的需要。 要实现“集团化运作、集约化发展”，提升营销整体管理水平，强化营销核心竞 争力，实现购电信息、供电信息、销售信息三个环节的实时采集、统计、分析， 必须开发建设统一的电能信息采集系统，实现国家电网公司、网省公司层面的信 息共享，达到购、供、售电环节的实时监控；落实“精益化管理”，逐步建立适应市 场变化、快速反映客户需求的营销机制和体制，就必须充分利用电能信息采集系 统这一面向用户的自动化系统。因此，切实服务于营销管理和客户服务的各项业 务需求，真正符合公司可持续发展战略，加快建设统一的电能信息采集系统势在 必行，也是建设“一强三优”现代公司的必然选择。 随着电能信息采集系统从分别面向关口、专变用户、公用配变、低压用户的单 一采集，转而向实现面向购电侧、供电侧、售电侧的综合性统一的数据采集这一 跨越式的发展，系统除了在有序用电、远程抄表等传统工作中继续发挥作用以外， 更为重要的是将为计量管理、电费结算、市场管理、客户服务、用电检查等业务 提供强大的实时数据支撑，大幅度提升营销现代化管理水平。 为推进营销信息化建设，加强营销精益化、集约化、标准化管理水平，国家电 网公司根据“s g l 8 6 ”工程总体规划及“十一五”电力营销发展规划，提出以建设统一 的营销管理业务应用为目标，构筑一体化营销管理及业务应用集成平台。同时在 电力营销技术支持系统功能规范中，明确提出了建设营销业务的八个功能模 块，其中电能信息实时采集和监控模块是其重要的组成部分。 1 3 研究目标与内容 l - 3 1 论文研究点 研究售电侧电能量数据采集统一平台，包括大用户及部分低压集抄的负荷数 据、电能量数据、抄表数据、工况数据、电能质量数据和其它实时数据，整合采 集软件，规范数据格式，统一采集任务调度、采集数据入库；为完善购、供、配 电侧的电能量数据，利用现有的相关系统资源，制定数据接口规范，为采集数据 的集成提供标准。 研究采集主站的规约接口标准，研究在一体化采集平台实现上如何采用分层次 的协议模型，对各层次抽象和标准化，从而提供开放的、可扩展的体系结构。分 三层来研究：设备层、通信适配层( 驱动层) 、应用层。设备层是各种通信信道自 身使用的协议；通信适配层用于对特定类型的信道进行管理、控制，提供基本的 通信功能：应用层就是我们所应用的各种通讯规约及其各种改进、扩充版本，这 些规约可以按规约插件的方式提供。 1 3 2 论文安排 论文共分为六章，其中： 第一章绪论 第二章系统总体设计 第三章系统硬件设计 2 第四章系统软件设计 第五章应用实例 第六章总结与展望 第二章电能量采集与运行管理的系统总体设计 2 1 系统功能设计 电能量采集系统是通过现场数据采集与控制实现数据统计分析，实现营销技 术支持，营销管理、电网计量关口和考核计量、配变监测、负荷控制、低压用户 管理等功能。 2 1 1 售电侧一体化采集功能设计 电能量采集与运行管理系统对现有相关系统进行整合，实现各种采集终端、 通信方式、通信规约的兼容，实现各类采集数据的统一存储与应用管理。 通过电能量采集与运行管理系统的研究与应用构建一体化采集平台。实现售 电侧电能量数据采集统一平台，包括大用户及部分低压集抄的负荷数据、电能量 数据、抄表数据、工况数据、电能质量数据和其它实时数据，整合采集软件，规 范数据格式，统一采集任务调度、采集数据入库。 系统主要由主站系统、用电现场电能采集终端、用户电能计量表计组成，针 对售电侧不同用户类型与规模形成了完整的电量数据管理。完成对发电厂、变电 站、配变、大用户，低压电力用户等应用场合电能量及相关数据的采集、处理和 存储，及对原始采集数据的统计、分析和计算，形成各种高层应用，能够以多样 化的报表、w e b 应用以及图形化客户端等方式实现友好的人机交互。系统基本功 能： 1 ) 数据自动采集：自动或定时采集各类型电力客户计量点累计电量、瞬时电 量、用电事件、电能质量等供电数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性 和可靠性，为电量结算提供准确依据。 2 ) 计量装置监测：远程监测电能计量装置运行信息，分析计量故障、窃电等信 息，监测非法打开、电表示度下降、时钟不准、断相、失压等异常事件，及时发 现客户异常用电。 3 ) 负荷控制：动态监测用户负荷，为需求侧管理提供准确、及时的负荷数据， 根据需要通知客户并通过拉闸进行控制负荷。 4 ) 供电质量监测：电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、谐波的监测分 析。 5 ) 统计分析：实现各大客户计量点分时电量统计、负荷分析、线损统计与分析 等。 6 ) 客户现场监控：支持客户现场多种异常情况的告警，并提醒主台值班员做相 应的处理。还可以通过负荷管理终端通话或短信息的方式实现用户定制信息的主 动告知以及停电通知、电费催缴等功能。 4 2 1 2 一体化采集平台的运行管理功能设计 一体化平台提供一系列监控系统运行的辅助手段和处理方法。其功能包括： 系统通信监控：统计系统的通信成功率、通信失败的终端名单、公网终端 的在线情况、公网终端的离线记录。 终端安装情况：统计2 3 0 m 、g p r s 、c d m a 等通信方式的终端数目；按容 量分类统计终端安装数目，安装覆盖面。 系统关键节点的监控：监测数据库运行状况、主备前置机的工作情况。 系统数据完整性监控：统计数据缺失率、缺失的数据项、抄表利用率等， 研究数据修补方法。 异常数据的识别与修正：研究系统原始数据正确性分析、数据过滤和纠错 的方法、系统档案输入正确性判别的方法。 系统重要操作监控管理：记录重要操作、档案修改、数据修改的操作记录， 包括操作人、操作时间、操作内容、操作前后的信息。 系统工作日志管理：监测值班人的工作日志，系统能够自动生成系统运行 信息，使工作日志电子化、 日常工作管理：管理运行维护过程中工作任务单的传递、统计工作完成情 况和工作量。 终端故障管理：统计不同类型采集设备的故障率、故障原因、故障部件。 系统资产管理：各种采集设备、采集主站通讯设备等所有平台内资产的出 入库管理、安装去向、报废管理等。 自动采集任务的管理：采集数据任务的合理配置、执行条件等。 2 1 3 购、供、配电侧采集平台的集成功能设计 为完善购、供、配电侧的电能量数据，利用现有的相关系统资源，通过制定 数据接口规范，为分压、分线、分台变线损计算等高级应用功能奠定基础。 电能量采集与运行管理系统涉及的部门多，涵盖面广，而各地又存在相关的 已经建成的应用系统。鉴于这种情况，基于保护投资和坚持开放性、扩展性三方 面的考虑，系统采用统一的数据接口规范来实现内部数据交换以及与外部系统之 间的数据交换，接口规范的技术体系实现标准接口的简单性、实用性、易用性、 可扩展性。 系统支持与其他应用系统的安全互联，通信方式采用前置通讯机方式以i e c6 1 9 7 0 、d l 4 7 6 9 2 、i e c6 0 8 7 0 5 1 0 2 通信协议或者其他通信协议进行通信，传输的 数据类型由用户自己定义。采用防火墙或隔离的模式，交换以下数据：电量数据、 计量点信息、计量装置信息、用电计划等。采用防火墙隔离的模式，交换以下数 据：开关及刀闸状态、电量等。与其他管理系统采用物理隔离装置隔离的模式， 交换以下数据：各种电量数据、发电计划。主分系统支持与其它电量计量系统互 联的功能。 根据基础资料数据量小但修改相对较频繁，应用数据量大但一般不修改等特点， 需要制定不同的交换策略来达到较好的适应性和较理想的性能。 基础资料交换的策略： 1 、增量交换( 上次交换的内容本次不交换) 2 、整块交换( 一次性交换较长时间的数据，如一天交换一次) 应用数据交换的策略： 1 、增量交换( 上次交换的内容本次不交换) 2 、分时交换( 及时地将采集上来的数据交换出去，如每1 5 分钟交换一次) 2 2 系统功能详细定义 2 2 1 数据采集 1 系统应同时支持数据网、专线或无线专用和公用网络等通信方式。 2 当现场设备同时支持网络和备用方式时，系统应优先使用网络通信方式， 在网络通道故障时能自动切换到备用进行采集。 3 系统应支持扩展多个采集服务器，每个能同时并行对多个子站、采集终端 终端、网络电能表进行采集，自动进行负载均衡，并可按要求由用户分配负载： 可指定各厂站设备所对应的采集服务器、通信方式和通信通道。 4 当与其他系统通信时，系统应支持d l t 7 1 9 2 0 0 0 、i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 2 、 d l 4 7 6 9 2 等通信协议。 5 当通过电能量采集终端采集电能表数据时，系统应支持d l t6 4 5 1 9 9 7 、 d l m s 、s t o m 、i e c6110 7 ，以及s i e m e n sq u a d 4 + 、a b ba l p h a 、e d m ie n e r g ym e t e r 等电能表通信协议，并能根据用户需求开发新的标准电表通信协议。 6 系统应能采集现场终端或电能表上传的所有数据，内容至少包括：表底值， 负荷曲线( 含表底值、功率、增量、需量等) ，正、反向有功电量、无功电量等数 据，重要事件信息( 含p t 缺相、c t 断线、相序错误、失电等) ，并能根据需要扩 充采集的数据项，如三相电压、三相电流，功率因数等。 7 系统应能读取和下装现场采集终端和电能表配置有关参数。 8 系统应能与g p s 时钟对时，也能通过n t p 服务对时。 9 系统应能通过通信协议获取终端和电能表的当前时钟并进行对时，时钟对 时误差塾1 秒，时钟误差超差时应告警并记录。 1 0 系统应能按用户需求采用自动采集方式( 采集间隔1 分钟 - - 2 4 小时可调) 或随机召唤方式读取终端数据，并将采集到的带时标数据存储。 1 1 在一个采集周期内，若某个采集对象( 指子站、采集终端或电能表，下同) 的数据采集失败时，系统应能自动重新采集，重新采集的次数可由用户定义，若 超过指定的次数仍然采集失败，则记录到事件日志中，并发出告警信息。 6 1 2 如遇通信中断，在通信恢复后，系统应能自动获取通信中断期间原应采集 的所有数据，保证数据的完整性和连续性。 1 3 系统应自动进行数据有效性的校核，发现异常时应发出告警信息。 1 4 系统应在线对网络与应用故障进行分类、监视计量终端和终端服务器的运 行工况，发现异常及时告警并记录。 15 系统应提供对采集、转发通信报文在线监视和记录的功能。 2 2 2 数据处理及发布 1 系统的数据库系统应使用开放性的商业化产品i b md b 2v 8 2 ，应具有灵 活方便的应用程序接口。 2 系统应提供对地区供电公司整个售电侧电能量数据的处理能力，历史数据 在主机内至少可保存2 4 个月。部分历史统计数据应保存5 年及以上。 3 所有历史数据能够转存到外部的存储介质上作长期存档资料，对归档历史 数据可便捷地查询和打印输出。 4 系统将采集来的电量数据放入关系数据库中进行统一管理，关系数据库中 有一个原始数据库和副本数据库，原始数据库中存放采集到的原始数据，系统通 过访问副本数据库来实现各项应用功能。系统对原始数据库应具有保护措施以防 止修改，对副本数据库的访问及修改也应设置权限并保留修改记录。 5 系统应能实现自动任务调度，并提供相关的管理功能，接受任务调度的功 能模块包括数据采集、数据后台运算、数据统计、数据报表生成、与其他系统通 信等。 6 系统对异常数据、人工置数、旁路代相关数据等应设置相应的质量标志。 7 系统应能根据时段设置进行分时电能量的累加，时段设置应提供有效时间 区域，所有设置能由用户定义。 8 系统应能对各类数据( 包括不同积分周期的电量数据) 提供公式运算能力 ( 应支持分时段统计) ，提供脚本编辑及处理功能，支持用户自定义运算方法或规 则。 9 系统应支持触发器连锁运算功能，即当分量发生变化时能自动重新运算， 保证数据的一致性。 1 0 系统应能对使用电能量增量数据运算所产生的结果与相关分量的电能量 表底数进行校核，确保数据的一致性，如有异常应告警。( 如换表后会产生报警， 如何处理? ) 11 系统应基于b r o w s e s e r v e r 模式，使用数据列表、图形和报表等展现形式 向用户提供对原始数据、统计分析结果的查询功能。 1 2 系统应具备严密的安全保护措施，能按模块的功能项和数据的访问权限对 各用户分别进行授权，能有效防止非法用户侵入，确保信息的保密与可靠性。参 数的分级维护，责任区处理功能 1 3 提供详细的日志记录及管理功能，日志内容包括数据采集、数据运算、进 程调度、用户操作等内容。 1 4 用户应可方便地向副本数据库输入各类数据( 如电量计划值、各类电量数 据、限值等) ，并参与各类计算及处理。输入修改后的电能量数据在副本数据库中 必须具有人工修改的标志。 1 5 系统应提供良好的用户开发接口，并支持用户进一步开发应用软件。 2 2 3 应用功能 1 系统应能自行定义逻辑区域，系统应能按定义的逻辑区域进行线损、变损、 电能量不平衡率、力率等统计运算，并提供直观的表现形式。 2 系统应支持数据核对功能，确保电能量数据的可靠性，核对方法包括双表 核对、终端脉冲采集的功率在本系统内进行积分所得电量与电能量数据进行核对、 电能量表底值与电能量增量和的核对等，发现超差自动告警，误差范围应能由用 户定义。 3 系统的人机界面友好，具有全图形、中文的软件，采用多窗口技术和交互 式操作手段，画面调用方便、快捷；能方便地按用户定义的格式生成各种年、月、 日统计、分析报表及各类曲线、图形、棒图等，能在主站端方便地修改费率、时 段、报表格式等，能提供报表模板工具，并可自定义报表模板。报表的种类主要 有以下几种：日报表：e l 月结算表；分时电能量统计报表；购电电能量统计报表； 供电电能量统计报表；不同费率电能量结算表；分区电能量统计报表；线路损耗 表；用户自定义的其它报表等。报表导入导出均可使用e x c e l 格式。 4 系统应具有远方诊断维护功能。 历史数据管理 1 保存在历史数据库中的数据由用户定义，数据取样间隔也应能调整。最小 的间隔是1 分钟，典型时和典型日能被设定。 2 通过数据库管理系统在线初始化、调用和转存历史数据； 3 基于时间范围的数据筛选用于复查和报表制作； 4 周期数据存储； 5 状态数据顺时存储； 6 面向数值和时间访问已存储的数据； 7 以曲线来察看已存储的数据； 8 以表格来察看已存储的数据； 历史数据的保存 在硬盘上保存的历史数据内容如下： 1 年报、季报、月报至少应保存5 年以上 2 日报、周报和旬报至少应保存1 年 3 分钟数据至少应保存1 年 4 用户应能定义将历史数据转移到外部存储介质上。 2 3 系统性能指标要求 2 3 1 可用性 1 ) 电量数据定时采集完成率1 0 0 。 2 ) 主数据库与镜像数据库的数据一致性达到1 0 0 。 3 ) 提供检测主数据库与镜像数据库一致性的工具。 2 3 2 实时性 表2 1 系统性能实时性指标 内容指标 备注 主站巡检系统重要信息时间 1 5 m i n- _ 5 0 0 台终端( 每信道) 重要状态信息及总 ，功率和电能量 系统控制操作响应时间 s s 遥控命令下达至收到终端确认的时间，同 时终端能够根据命令正确动作。 定值控制操作终端响应时间璺o s定值控制命令下达至终端响应时间 系统对客户侧事件的响应时间 9 9 9 9 主站年可用率 9 9 5 终端年可用率 9 9 5 地市局主站到省局主站数据传输成功率 9 9 5 终端平均无故障工作时间( m t b f ) 2 0 0 0 0 小时 主站故障恢复时间q 小时 系统运行寿命 1 0 年 9 第三章系统功能结构设计 3 1 设计原则 根据省公司及各地市供电公司需求及业务应用要求，本系统在总体架构设计上坚 持四个方面的原则，即： 1 完整性：系统应用做到全省各类负荷电量( 供、售电关口) 集中采集、统 一存储管理和分布式应用； 2 规范性：系统结构设计规范化，对现场终端、通讯规约、数据结构、数据 交换制定明确的标准规范： 3 继承性：系统建设要在继承和保护省电力公司目前已有投资基础上进行系 统应用功能的整合和应用提升： 扩展性：系统扩展方面要完全满足对电网电能信息实时采集与监控模块和需 求侧管理模块等省市县各部门用户方面应用的各类实际要求。 3 1 1 系统设计原则 1 分层管理根据省、地市两级管理体制的特点，系统采用两级体系结构， 即省公司主系统和各地市公司子系统( 1 3 + 1 ) 。两级系统之间根据其职能管理范围实 行分层管理、数据共享、互相监督。 2 近远期结合系统在设计上既要满足当前对电能量信息的管理需求，亦要 考虑未来1 0 年电网发展的需要。在设备的选型上，既要考虑选择相对成熟的、稳 定的、当前流行的设备，亦要考虑选取符合未来技术发展方向的产品。 3 可伸缩性由于不同的地区电网规模不同，因此其电能采集系统的规模亦 不一样，所以决定了系统应具有良好的伸缩性。 4 开放性和兼容性系统应遵循有关的国家标准、国际标准和事实上的工业 标准。在统一标准的前提下，允许不同厂商的产品相互替代。同时系统应能满足 接入不同类型的电能表和终端采集装置，多种采集方式或通信通道以及不同系统 间互联方式的要求。另外，系统还应有良好的兼容性，以保证本系统与其他系统 进行信息交换。 5 可靠性和稳定性在系统设计时应选用成熟的、具备长期稳定运行经验 的、经过权威机构检定的产品。对于系统可靠性要求较高的方面，应采用冗余设 计，以保证系统在遇到故障时能快速转换和恢复。 6 安全性系统在设计上，对于系统运行的各部分：如电能表、终端采集装 置、通信系统、主站系统均应建立相应的安全措施，在系统设计与建设中，要采 用有效的机制保证整个系统的安全性。以适应用户对系统安全管理的需求。 7 一致性和完整性系统在设计上应保证现场的每个测量点的数值与远方 的每个数值完全一致而且完整。 l o 3 1 2 数据整合原则 1 全力位集成原则，数据整台系统既是“数据中心”也是“业务中一t l , ”，数掘整 合要具自界面集成、数据集成、应用迁移、业务集成等能力。 2全面集成原则，既要支持逻辑集成，也要支持物砰集成。 3 儿放性原州，数据整合璺建成个“活中心”而不是建成个“死一 ，心”。 4 标准化原则，基于i e c 6 1 9 7 0 国际标准。 5 舰范化原则，圳范各个应用系统数据。 6 统原则，实现代码统。，数据模型统。 7平台化原则，采用标准的平台，保证可靠性、标准性和门放性。 8 流程化原则，业务基于流程引擎实现流程重组和u ，定制。 32 系统功能架构设计 321 系统拓扑结构设计 系统总体结构接管理要求，可分为四层：省公司层、1 1 j 公司层、通讯层种销 售侧采集对象，其总体结构为图31 所示。 螂# 目( ) 么么4 一 图3 1 系统网络_ f i 扑幽 毒 踟扩一 = 叠 一赎一 m 节b ? 工；j 置k 根据省公司及各地市供电公司需求及业务应用要求，本系统在总体架构设计 上坚持三个方面的原则，即： 1 系统应用做到全省各类负荷电量( 供、售电关口) 集中采集、统一存储管 理和分布式应用； 2 系统建设要在继承和保护省电力公司目前已有投资基础上进行系统应用 功能的整合和应用提升； 3 系统扩展方面要完全满足对电网电能信息实时采集与监控模块和需求侧 管理模块等省市县各部门用户方面应用的各类实际要求。 在上述总体原则的指导下，电能信息采集系统的规划建设依据3 条主线： 1 全省省级、市级、县级各电压等级的大用户、配变、居民各类购、供、售 关口和考核点电能量数据和各类事件数据的实时采集。 2 购、供、售各关口计量点及各类考核计量点及其计量装置和电力用户的动 态管理 3 计量器具和各类采集装置、终端的全生命周期及其校验校核管理 由于电能量采集系统涉及面广，数据量大，专业分类复杂，对系统架构从总 体、物理和应用分类三个方面描述。 3 2 2 系统应用功能架构设计 全省电能量采集与运行管理系统应用架构设计为两级结构分布，数据采集、 通讯设备和功能应用统一集中在地市级，省级根据市级上传的数据进行统计，汇 总和数据挖掘。两级结构有如下特点： 系统的整体结构较好，便于统一管理、统一升级 便于省级对下属市县级统一评估、考核 便于系统管理( 主站的维护集中在市级) 便于数据的统一应用( 高级应用的数据分析、统计) 营销业务技术支持系统对电能信息的采集与应用的总体要求概括为“一库两 平台”的建设，具体为： 1 一库：数据存储管理的数据库，以大型关系数据库d b 2 为数据库平台。 2 两平台：指实现远程数据通讯采集和监控为主的通讯采集平台和实现综合 应用分析为主的应用分析平台。 这里的“一库”指的是系统设计以数据库为中心，围绕数据库设计两侧统一的采 集平台和统一的应用平台，在系统实际设置的数据库可能有多个物理上分开的服 务器构成。 在建设好“电能信息采集平台”的基础上，可以结合省电力公司不同业务部 门及业务处理流程的应用需要开发和部署面向不同应用主题的分析应用功能( 应 用软件组件) ，典型应用主题如下： 1 2 1 综合档案管理 2 远程数据自动采集 3 电能量数据管理 4 错峰管理、负荷控制与错峰效果分析 5 预付费管理 6 用电监察、异常告警监测、防窃电分析 7 线损管理与分析 8 发电侧上网电量计量和电能质量考核 9 报表 1 0 面向全公司 面向全公司 面向全公司 面向售电侧关口( 大用户) 面向售电侧关口( 大用户、低压 集抄用户) 面向售电侧关口( 大用户、台区、 低压集抄用户) 面向全省 面向发电侧关口 面向全公司 在上述总体原则指导下，系统实现的总体应用功能框架如下图所示： 1 档案，参数数据存储 2 原始数据的存储与备份 3 应用数据的计算与存储 对所属输、配电网的全网电能量及相 关数据进行采集，包括变电站、配电 变压器、大用户及部分低压集抄的负 荷数据、电能量数据、抄表数据、工 况数据、电能质量数据和其它实时数 据。 2 设备监测与工况管理：配变监测、表 计监测 3 档案管理：电网档案的管理和描述采 用面向电网对象的方式，可灵活地输 入设备( 如：电表、线路、变压器等) 的各种属性，对设备进行档案管理 ( 如：配变的所属变电站、馈线、容 量、用户属性、用户数量、地区特征 等) 。 4 负荷控制：功率定值闭环控制、电能 量定值闭环控制、遥控、保电、剔除 设置 5 系统管理：权限管理、终端管理、通 信管理、运行状况监测、故障管理、 磊缔榴嘉 o l a p ) 与数据挖掘 统在电量远程自动 采集的基础上实现线损统计分析和 篓丝笙粼计算，为设备改造和电网 运行方式提供依据，提高电网的经济 运行水平。 2 负荷管理：计量监察、防窃电、电量 统计、电压合格率统计、供电可靠性 统计、负荷分析 3 需求侧管理和服务支持功能：负荷分 析和电力市场需求预测、客户信息查 询服务、执行有序用电方案、无功补 偿提示、电能质量在线监测 4 用电管理功能：远程抄表、实施催费 告警及购电控制、电能表运行状况在 线监测等相关数据信息的共享与发 布 5 客户增值服务：面向客户信息发布、 负荷和电能量数据分类统计分析、线 损分析 6 开放的数据交换接口：支持消息中间 件、中间数据库、文本文件、通讯规 约等多种数据接口实现方式实现与 图3 2系统实现的总体应用功能框架 1 4 本项目的核心任务是建设好电能信息一体化采集平台，包括平台的数据采集 和平台的运行管理。 3 2 3 系统业务功能架构设