基于多種通信方式的遼寧電網(wǎng)關(guān)口計(jì)量信息管理平臺研究與設(shè)計(jì)

代 宇，王 漪

(遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

關(guān)口計(jì)量管理是電網(wǎng)企業(yè)與發(fā)電企業(yè)、電力用戶之間電量貿(mào)易結(jié)算的基礎(chǔ)，也是電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營、考核管理的重要環(huán)節(jié)。隨著電力市場體制改革的推進(jìn)，電網(wǎng)企業(yè)也不斷通過技術(shù)升級與管理變革，促使計(jì)量信息資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，提高電力主營業(yè)務(wù)的管理深度［1］。遼寧電網(wǎng)在電網(wǎng)發(fā)展、農(nóng)電體制改革、集約化管理、優(yōu)化發(fā)展環(huán)境等方面取得了歷史性的突破。隨著智能電能表的大面積推廣、信息通道建設(shè)的逐步完善、營銷SG186系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深化、電量采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，遼寧電網(wǎng)已具備條件并亟需建設(shè)全省統(tǒng)一的“關(guān)口計(jì)量信息管理平臺”，實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集、全應(yīng)用”，滿足公司企業(yè)運(yùn)營監(jiān)控、購售電關(guān)口管理、購電成本分析、各類線損統(tǒng)計(jì)等管理要求，為現(xiàn)代電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營管理提供技術(shù)支撐。

本文針對以往的局限性，研究如何建設(shè)一個(gè)“橫向融合、縱向整合、全省統(tǒng)一”的關(guān)口計(jì)量信息管理平臺，滿足公司購售電關(guān)口統(tǒng)一管理、購售電成本分析、購售電量結(jié)構(gòu)分析、分層分區(qū)線損分析、綜合線損分析的要求，給財(cái)務(wù)集約化管理提供支撐數(shù)據(jù)，為現(xiàn)代電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營管理提供技術(shù)手段。

1 J2EE及ORACLE簡介

J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)復(fù)雜問題的體系結(jié)構(gòu)。J2EE技術(shù)的基礎(chǔ)就是核心Java平臺或Java 2平臺的標(biāo)準(zhǔn)版，J2EE不僅鞏固了標(biāo)準(zhǔn)版中的許多優(yōu)點(diǎn)，例如“編寫一次、隨處運(yùn)行”的特性、方便存取數(shù)據(jù)庫的JDBC API、CORBA技術(shù)以及能夠在Internet應(yīng)用中保護(hù)數(shù)據(jù)的安全模式等，同時(shí)還提供了對EJB(Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP(Java Server Pages)以及XML技術(shù)的全面支持，其目的是成為一個(gè)能夠使企業(yè)開發(fā)者大幅縮短投放市場時(shí)間的體系結(jié)構(gòu)［2］。

ORACLE是一個(gè)對象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它提供開放的、全面的、集成的信息管理方法。每個(gè)Server由一個(gè)Oracle DB和一個(gè)Oracle Server實(shí)例組成。它具有場地自治性 (Site Autonomy)和提供數(shù)據(jù)存儲透明機(jī)制，因此可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲透明性。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

按照遼寧電網(wǎng)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)覆蓋情況及現(xiàn)有電量數(shù)據(jù)采集情況，應(yīng)用J2EE結(jié)合ORACLE DB設(shè)計(jì)本方案，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

2.1 遼寧電網(wǎng)關(guān)口計(jì)量信息管理平臺計(jì)量點(diǎn)覆蓋情況

遼寧電網(wǎng)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)包括發(fā)電上網(wǎng)關(guān)口、跨區(qū)輸電關(guān)口、跨省輸電關(guān)口、省級供電關(guān)口、地市供電關(guān)口、內(nèi)部考核關(guān)口6類關(guān)口計(jì)量點(diǎn)，覆蓋情況如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照總體設(shè)計(jì)方案及遼寧省電力有限公司現(xiàn)有管理模式形成本系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。本方案涉及集成數(shù)據(jù)集直接采集數(shù)據(jù)，通過海量準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺匯總加工后，達(dá)到貿(mào)易結(jié)算、運(yùn)營監(jiān)控、線損分析、輔助決策分析等功能要求，系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要針對兩個(gè)層面的多個(gè)部門提供服務(wù)，即省公司層面的運(yùn)營監(jiān)控中心、電力交易中心、發(fā)展策劃部、營銷部、調(diào)控中心、省計(jì)量中心;地市供電公司層面的發(fā)展策劃部、調(diào)控中心等部門。滿足其生產(chǎn)、經(jīng)營管理中的線損統(tǒng)計(jì)分析、營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用、輔助決策分析等功能。系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與集成

3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

由于本系統(tǒng)涉及關(guān)口計(jì)量點(diǎn)通信條件的差異化，采用電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、GPRS和Modem撥號方式實(shí)現(xiàn)電量和瞬時(shí)量的采集傳輸，數(shù)據(jù)包含正(反)向有功，正 (反)向無功，電壓、電流、功率因數(shù)等。

為了實(shí)現(xiàn)多種通信方式的高擴(kuò)展性，電量數(shù)據(jù)采集采用分層的架構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)采集模塊包括通信連接、通信規(guī)約、數(shù)據(jù)存儲3層功能，以數(shù)據(jù)采集引擎為容器，多種通信連接、通信規(guī)約、數(shù)據(jù)存儲功能以插件的形式實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集引擎負(fù)責(zé)采集參數(shù)管理、周期采集任務(wù)管理、通信連接資源管理、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理及異常處理等。通信連接插件與通信規(guī)約插件之間采用統(tǒng)一的讀寫操作接口。通信規(guī)約插件與數(shù)據(jù)存儲插件之間采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)機(jī)制［3］。數(shù)據(jù)采集過程如下。

a． 數(shù)據(jù)采集引擎根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及配置文件信息，初始化采集參數(shù)、通信連接資源、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲線程。

b． 根據(jù)不同的采集周期，生成多個(gè)采集任務(wù)線程。

c． 采集任務(wù)線程，根據(jù)采集終端的配置信息，申請調(diào)用不同的通信連接插件，建立通信連接，根據(jù)采集終端支持的通信規(guī)約，調(diào)用通信規(guī)約插件，并將建立好的通信連接句柄傳給通信規(guī)約插件。如果發(fā)生故障異常，則將異常報(bào)告給數(shù)據(jù)采集引擎，由數(shù)據(jù)采集引擎將日志進(jìn)行統(tǒng)一的記錄處理。

d． 通信規(guī)約插件與采集終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，對采集來的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行解析，并將要存儲的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

e． 數(shù)據(jù)存儲線程根據(jù)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)新數(shù)據(jù)事件通知，調(diào)用數(shù)據(jù)存儲插件將電量數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。

3.1.1 電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)方式采集

對于關(guān)口計(jì)量點(diǎn)具備電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)接入條件的，直接將電量采集終端接入電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)并傳輸至省公司數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3.1.2 GPRS無線方式采集

對于關(guān)口計(jì)量點(diǎn)不具備電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)接入條件，但現(xiàn)場具備無線GPRS信號的選擇GPRS無線方式采集經(jīng)防火墻并傳輸?shù)酵饩W(wǎng)電量采集服務(wù)器，通過安全接入平臺接入省公司數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3.1.3 Modem撥號方式采集

對于關(guān)口計(jì)量點(diǎn)不具備電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)接入條件和無線GPRS信號或信號較弱的計(jì)量點(diǎn)，采用Modem撥號方式采集并通過Modem池接入省公司數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3.2 電量數(shù)據(jù)集成

系統(tǒng)集成了遼寧省電力有限公司現(xiàn)有的電量采集子系統(tǒng)，包括:省調(diào)電量系統(tǒng)、地調(diào)電量系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)等。

電量數(shù)據(jù)集成采用了虛擬數(shù)據(jù)終端技術(shù)，針對集成的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)位置部署多臺數(shù)據(jù)接入節(jié)點(diǎn)機(jī)，運(yùn)行數(shù)據(jù)集成軟件。數(shù)據(jù)集成軟件包括虛擬終端服務(wù)，數(shù)據(jù)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換3部分。

主站的數(shù)據(jù)采集功能向虛擬終端服務(wù)模塊建立周期 (默認(rèn)15 min)的數(shù)據(jù)請求，虛擬終端服務(wù)模塊解析數(shù)據(jù)請求報(bào)文，并根據(jù)數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系定義，查詢到數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的裝置編碼及數(shù)據(jù)路號，數(shù)據(jù)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入，根據(jù)裝置編碼及路號，從數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中間只讀數(shù)據(jù)庫中，獲取電量數(shù)據(jù)。最終由虛擬終端服務(wù)模塊將電量數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)報(bào)文，返回給主站。

采用虛擬數(shù)據(jù)終端技術(shù)，簡化了多種異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成面臨的開發(fā)量大、集成機(jī)制不統(tǒng)一的問題。同時(shí)，由于復(fù)用了主站的數(shù)據(jù)采集功能，主站數(shù)據(jù)的補(bǔ)召、采集/集成日志及配置管理等功能實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。

3.2.1 省調(diào)電量系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成了省調(diào)電量系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括:220 kV及以上發(fā)電上網(wǎng)關(guān)口、跨區(qū)輸電關(guān)口、跨省輸電關(guān)口、省級供電關(guān)口的電量數(shù)據(jù)。

3.2.2 地調(diào)電量系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成了地調(diào)電量系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括:220 kV以下發(fā)電上網(wǎng)關(guān)口、省級供電關(guān)口和部分內(nèi)部考核關(guān)口電量數(shù)據(jù)。

3.2.3 營銷系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成了營銷系統(tǒng)電量數(shù)據(jù)，包括:10 kV及以上直供用戶、內(nèi)部考核關(guān)口 (臺區(qū)計(jì)量點(diǎn))的電量數(shù)據(jù)。

4 應(yīng)用系統(tǒng)功能

4.1 貿(mào)易結(jié)算

系統(tǒng)通過與遼寧省電力交易系統(tǒng) (購電)、營銷系統(tǒng) (售電)進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)全省發(fā)電廠按發(fā)電單元進(jìn)行結(jié)算的目標(biāo)。

4.2 運(yùn)營監(jiān)控分析

系統(tǒng)通過調(diào)用各子系統(tǒng)的電量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對購電情況、售電情況、購電類別、在線線損等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，以滿足公司生產(chǎn)運(yùn)營的“可控、能控、在控”總體目標(biāo)。

4.3 線損分析

系統(tǒng)通過各類電量及瞬時(shí)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)損 (500 kV、220 kV)、地區(qū)綜合線損、送變電線損、配電損失的實(shí)時(shí)計(jì)算、監(jiān)控、分析以及關(guān)口承包考核等業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.4 輔助決策分析

系統(tǒng)通過接口方式調(diào)用電力交易系統(tǒng)購電數(shù)據(jù)、營銷系統(tǒng)售電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全省的購售電成本分析、負(fù)荷預(yù)測等輔助決策分析。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)通過建設(shè)一個(gè)“橫向融合、縱向整合、全省統(tǒng)一”的關(guān)口計(jì)量信息管理平臺，滿足公司購售電關(guān)口統(tǒng)一管理、購電成本分析、購電量結(jié)構(gòu)分析、分層分區(qū)線損分析、綜合線損分析的要求，給財(cái)務(wù)集約化管理提供支撐數(shù)據(jù)，為現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營管理提供技術(shù)手段。

a． 滿足公司精益化管理、集約化發(fā)展對關(guān)口信息管理的要求。建設(shè)全省統(tǒng)一的關(guān)口計(jì)量信息管理平臺，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電上網(wǎng)關(guān)口、跨省輸電關(guān)口、省級供電關(guān)口、城市供電關(guān)口、220 kV直供用戶、66 kV直供用戶、10 kV直供用戶等信息的全覆蓋與統(tǒng)一管理，滿足公司經(jīng)營管理的要求，為公司“三集五大”體系建設(shè)提供技術(shù)支撐［4］。

b． 實(shí)現(xiàn)關(guān)口計(jì)量基礎(chǔ)信息統(tǒng)一管理。按照統(tǒng)一管理的原則，實(shí)現(xiàn)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的統(tǒng)一編碼，為關(guān)口計(jì)量點(diǎn)設(shè)置與調(diào)整、投運(yùn)前管理、運(yùn)行維護(hù)、檢測輪換、狀態(tài)分析等業(yè)務(wù)提供支撐平臺［5］。

c． 實(shí)現(xiàn)與電力交易運(yùn)營系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，滿足財(cái)務(wù)集約化的數(shù)據(jù)需求。滿足電量結(jié)算、購電成本分析、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)分析、統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)要求。

d． 滿足線損“分層、分壓、分線”管理需要。為一次網(wǎng)損 (500 kV、220 kV)、地區(qū)綜合線損、送變電線損、配電損失的實(shí)時(shí)計(jì)算、監(jiān)控、分析以及關(guān)口承包考核等業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

e． 實(shí)現(xiàn)關(guān)口計(jì)量信息資源利用最大化。依托SG－ERP平臺，為ERP高級應(yīng)用、分析與決策等其他相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。

f． 滿足智能化電網(wǎng)建設(shè)的有關(guān)要求。按照國家電網(wǎng)公司《城市區(qū)域智能電網(wǎng)典型配置方案(試行)》中“對電力用戶和關(guān)口的全覆蓋并實(shí)現(xiàn)計(jì)量裝置在線監(jiān)測、實(shí)時(shí)采集等功能”的要求，在實(shí)現(xiàn)發(fā)電上網(wǎng)關(guān)口數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測功能。

［1］ 洪生偉．計(jì)量管理［M］．北京:中國計(jì)量出版社，2007．

［2］ 常建功．J2EE核心技術(shù)與企業(yè)應(yīng)用［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2012．

［3］ 鄭阿奇．J2EE應(yīng)用實(shí)踐教程［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2009．

［4］ 陳家斌．電能計(jì)量裝置與管理技術(shù)［M］．北京:中國水利水電出版社，2010．

［5］ 中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)．電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程［M］．北京:中國電力出版社，2002．