陜西電力關(guān)口電量采集系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)交互解決方案

陜西省電力公司 劉 正

1.引言

根據(jù)國家電網(wǎng)公司的要求，用電信息采集系統(tǒng)要在全省范圍內(nèi)實現(xiàn)“全采集、全覆蓋、全費控”的目標(biāo)。陜西省電力公司電力用戶用電信息采集系統(tǒng)[1]的建設(shè)處于逐步完善的過程中，目前已接入低壓、配變用戶總共近60萬戶，專變客戶將于9月15號正式上線。根據(jù)有關(guān)要求，“全覆蓋”不僅指各類用電客戶的接入，而且還包括變電站、關(guān)口、小水火電廠等的接入，而已建成運行的關(guān)口電量采集系統(tǒng)已實現(xiàn)了變電站、關(guān)口、小水火電廠計量信息的接入，并以此為基礎(chǔ)建立了相應(yīng)的應(yīng)用支撐系統(tǒng)。如何將關(guān)口電量采集系統(tǒng)采集的信息融入到用電信息采集系統(tǒng)中去，一方面滿足國家電網(wǎng)公司對用電信息采集系統(tǒng)的考核，另一方面滿足現(xiàn)有的關(guān)口計量計費應(yīng)用支撐系統(tǒng)正常運行，是目前急需要解決的課題。

目前，國內(nèi)用電信息采集種類比較多，最常見的是通過用電信息采集終端抄表，再將其采集的信息轉(zhuǎn)發(fā)給電信息采集主站系統(tǒng)。由于變電站/發(fā)電廠的一些電能表充當(dāng)電力交易上下網(wǎng)關(guān)口角色，這部分電能表主要由關(guān)口電能量遠(yuǎn)方終端采集，實現(xiàn)實時競價上網(wǎng)和交易結(jié)算功能。為了將關(guān)口電能表信息接入上述兩套系統(tǒng)，國內(nèi)一些單位在關(guān)口上使用了雙RS485接口的電能表，同時向兩套系統(tǒng)上送電量信息；也有一些單位采用了終端間信息轉(zhuǎn)發(fā)的方式實現(xiàn)電量信息共享。針對陜西省電力公司關(guān)口電量采集系統(tǒng)運行狀況，決定在關(guān)口計量計費系統(tǒng)和用電信息系統(tǒng)主站之間實現(xiàn)橋接，達(dá)到關(guān)口電量信息共享的目的。

陜西省電力公司和各地市電力公司都建設(shè)了關(guān)口/變電站電量采集系統(tǒng)，經(jīng)過多年建設(shè)和運行，已成為計量結(jié)算、網(wǎng)損監(jiān)測等方面的應(yīng)用支撐系統(tǒng)。以陜西電力關(guān)口電量采集系統(tǒng)[2,3]為例，該系統(tǒng)始建于2000年，經(jīng)過多次升級改造，目前已運行13年，接入廠站110座，電表1200塊，每天原始表碼值的數(shù)據(jù)記錄就有138萬多條。如何將龐大的計量數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定、及時、可靠地傳輸至用電信息采集系統(tǒng)，是本課題面臨的難題。

2.功能需求和設(shè)計原則

模型數(shù)據(jù)交互接口主要向用戶提供各種計量數(shù)據(jù)及事件，按數(shù)據(jù)對象分類，一般分為：計量點檔案信息、日凍結(jié)電能示值、日凍結(jié)電能量、功率曲線、總電能示值曲線等[1,4]。

除了一些采集數(shù)據(jù)外，數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)還將一些重要的操作記錄融入用電信息采集系統(tǒng)，這些記錄包括：旁路替代、CT/PT更換、電表輪換、電量替代、數(shù)據(jù)越限、數(shù)據(jù)修改、重處理和系統(tǒng)參數(shù)變更等。系統(tǒng)設(shè)計遵守以下基本原則：①一體化原則；②平臺化原則；③實用性與先進(jìn)性原則；④安全性與可靠性原則；⑤易維護(hù)性原則。

基于關(guān)口電量采集系統(tǒng)的實際情況和面臨的問題、數(shù)據(jù)交互接口的功能需求和設(shè)計原則，本文將討論具體的解決方案和實現(xiàn)措施。

3.解決方案

為了實現(xiàn)關(guān)口電量采集系統(tǒng)中的計量數(shù)據(jù)無縫融入用電信息采集系統(tǒng)，有兩種傳統(tǒng)的實現(xiàn)方案：一種是開放關(guān)口電量采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用電信息采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取關(guān)口系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)；一種是關(guān)口電量采集系統(tǒng)將采集的計量數(shù)據(jù)寫入本地數(shù)據(jù)庫的同時也寫入用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。不過這兩種解決方案都存在一些技術(shù)問題：①關(guān)口電量采集系統(tǒng)位于安全二區(qū)，而用電信息采集系統(tǒng)位于安全三區(qū)，兩套系統(tǒng)之間不能直接互聯(lián)，這兩種方案都違背了安全性與可靠性原則；②變電站和關(guān)口電量由省電力公司和10個地市的電量采集系統(tǒng)采集，這些系統(tǒng)由多個供應(yīng)商獨立開發(fā)，各系統(tǒng)相對獨立運行，數(shù)據(jù)分散保存，傳統(tǒng)方案實施起來非常困難；③關(guān)口電量采集系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)庫模型不一致，需要建立一定的映射關(guān)系和轉(zhuǎn)換關(guān)系方能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息對接；④為了實現(xiàn)第二種方案，還需要對現(xiàn)在運行的多套軟件系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)開發(fā)；⑤關(guān)口電量采集系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)之間緊耦合運行容易造成相互干擾，不利于系統(tǒng)的運行維護(hù)。為此，本文提出了一種使用中間庫橋接的解決方案，較好地解決了上述問題，如圖1所示。

圖1 關(guān)口采集系統(tǒng)與用電系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)接口—中間庫橋接方案

圖1中，為了實現(xiàn)安全二區(qū)和三區(qū)設(shè)備之間信息交互，在兩個區(qū)之間增設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置，實現(xiàn)信息交互的同時，確保兩個安全分區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)保持物理隔離，實現(xiàn)信息交互過程中的安全性與可靠性。

由于各地市的變電站電量采集系統(tǒng)由不同廠商設(shè)計，數(shù)據(jù)庫模型不統(tǒng)一，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的一體化，簡化用電信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的接口，本方案增設(shè)一個中間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)對變電站和關(guān)口數(shù)據(jù)信息的抽取、清洗、轉(zhuǎn)化等處理，以統(tǒng)一的格式保存在中間數(shù)據(jù)庫中，用電信息采集系統(tǒng)直接訪問中間數(shù)據(jù)庫，獲取所需要的計量數(shù)據(jù)信息。

采用中間數(shù)據(jù)庫橋接的方案可以大幅度簡化系統(tǒng)設(shè)計，降低系統(tǒng)施工實施的難度；中間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行的ETL軟件能夠在線顯示數(shù)據(jù)抽取的進(jìn)度，并對數(shù)據(jù)的完整性、與數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的連接和通信狀態(tài)等運行參數(shù)實時監(jiān)視，大大提高數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的可維護(hù)性。

針對兩種系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型名稱不統(tǒng)一的問題，本文依據(jù)國家電網(wǎng)公司頒布的《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)功能規(guī)范》，中間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型以SG186營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫模型規(guī)范，同時建立中間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與各電量采集數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的映射關(guān)系，實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)和檔案信息的統(tǒng)一化處理。

4.業(yè)務(wù)流程

根據(jù)數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能和本文提出的解決方案，數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的工作業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 關(guān)口采集系統(tǒng)與用電系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)接口——業(yè)務(wù)流程

系統(tǒng)建立伊始，首先建立相應(yīng)的變電站檔案；其次建立變電站中計量節(jié)點的檔案信息。依據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)范，計量節(jié)點中間數(shù)據(jù)庫檔案是以SG186營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立的，同時參照變電站/關(guān)口采集系統(tǒng)和用電信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型，建立系統(tǒng)之間的計量節(jié)點映射關(guān)系表。依據(jù)已建立的檔案信息表和映射關(guān)系表，ETL系統(tǒng)每天凌晨4點自動從變電站/關(guān)口電量采集系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，并按規(guī)定進(jìn)行統(tǒng)一化處理之后保存在中間數(shù)據(jù)庫中。特別地，如果變電站/關(guān)口電量采集系統(tǒng)新接入了變電站或計量節(jié)點，需要重新同步中間數(shù)據(jù)庫的檔案信息表和映射關(guān)系表。此外如果發(fā)生某些計量節(jié)點的數(shù)據(jù)信息因為通信等因素未及時采集造成信息遺漏，ETL軟件自動檢測這些信息點的計量數(shù)據(jù)是否采集到，如果變電站/關(guān)口電量系統(tǒng)已將遺漏信息采集到，則數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)自動啟動信息追補任務(wù)，實現(xiàn)遺漏信息補采。

中間數(shù)據(jù)庫中的計量數(shù)據(jù)信息根據(jù)配置的運行參數(shù)可以保存1～3個月，ETL軟件自動檢測歷史數(shù)據(jù)庫中的信息記錄是否過期，如果過期則自動刪除。

5.方案實施

在完成本解決方案的可行性論證之后，通過招投標(biāo)方式選擇系統(tǒng)集成商進(jìn)行了軟件設(shè)計和工程實施，成功實現(xiàn)了變電站/關(guān)口電量系統(tǒng)與用電信息系統(tǒng)之間的橋接和信息共享功能，達(dá)到了項目研究預(yù)期的目的。

6.結(jié)論

根據(jù)陜西電力關(guān)口電量采集系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)交互技術(shù)規(guī)范，本文提出了采用網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置的中間數(shù)據(jù)庫橋接技術(shù)方案，設(shè)計了中間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)ETL軟件業(yè)務(wù)流程，完成了關(guān)口電量采集系統(tǒng)中計量信息融入用電信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了以SG186營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫模型的統(tǒng)一管理，滿足了用戶用電信息采集系統(tǒng)逐步實現(xiàn)全省電力用戶全覆蓋、全采集的目標(biāo)，同時保證了互聯(lián)的各系統(tǒng)的安全性和可靠性，以及數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的可維護(hù)性?；诒痉桨冈O(shè)計的數(shù)據(jù)橋接系統(tǒng)3個月的試運行的經(jīng)驗表明，本文所提出的解決方案正確可行，達(dá)到了預(yù)期的研究目的。

[1]國家電網(wǎng)公司.Q/GDW373-2009.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)功能規(guī)范[S].北京:中國電力出版社,2009.

[2]程?；?嚴(yán)小文.MVC/j2ee在基于web的電量計費系統(tǒng)中的應(yīng)用[A].全國電力系統(tǒng)自動化學(xué)術(shù)交流研討大會論文集[C].南京:電力系統(tǒng)自動化雜志社,2004:128-132.

[3]李苗,王超君.電量采集系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與分析[J].機電信息,Iss.18:119-120,2012.

[4]陳海燕.電力系統(tǒng)中電能計量技術(shù)淺談[J].中國科技博覽,Iss.34:60.