地區(qū)計量自動化系統(tǒng)建設

周劍斌，董興海，劉正友

(云南電網公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000)

1 前言

某供電局四合一計量自動化系統(tǒng)建設目標是通過統(tǒng)一的接入平臺實現(xiàn)楚雄電網內的電能量采集、負荷控制、低壓集抄、配變管理、電能量采集、地方電廠監(jiān)控等自動化設備的接入、管理和控制，建設標準統(tǒng)一的四合一計量自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電能量數(shù)據的統(tǒng)一存儲，統(tǒng)一應用和統(tǒng)一管理，并往上為省網公司提供數(shù)據支持，往下延伸至縣級公司，系統(tǒng)采用地市集中的方式部署在楚雄供電局，縣級公司通過工作站模式訪問系統(tǒng)開展業(yè)務應用。

2 系統(tǒng)建設情況

2.1 四合一系統(tǒng)架構設計

1)系統(tǒng)邏輯架構:從邏輯角度看計量自動化系統(tǒng)劃分為主站層、通信通道層、采集設備層三個層次。系統(tǒng)通過接口方式與營銷系統(tǒng)、其他系統(tǒng)進行數(shù)據交互。

主站層采用集中式方式部署，系統(tǒng)共劃分為數(shù)據采集、數(shù)據庫管理以及綜合應用分析層。綜合應用分析層實現(xiàn)系統(tǒng)的各種應用，數(shù)據采集層負責采集終端的用電信息，并負責協(xié)議解析。

通信信道層提供了主站和采集設備間的各種可用的通信信道，是主站和終端信息交互的鏈路，主要采用的通信信道有:光纖專網、GPRS/CDMA無線公網、230M無線專網等。

采集設備層是系統(tǒng)的底層，負責采集和提供整個系統(tǒng)中電力用戶的原始用電信息。這一層又分為終端子層和計量設備子層。終端子層負責收集用戶計量設備的信息，處理和凍結有關數(shù)據，實現(xiàn)與主站的交互;計量設備子層實現(xiàn)用電計量等功能。

2)系統(tǒng)物理架構:主站系統(tǒng)的建設，除了需要實現(xiàn)在邏輯架構中提及的各個職能模塊的建設，滿足業(yè)務應用上的需求，系統(tǒng)的可行性、適用性、擴展性、安全性等關鍵問題，在某種程度上也決定了該系統(tǒng)的生命力。對于主要的服務器都配有備用服務器，在系統(tǒng)發(fā)生異常或者升級時可以做到自動恢復與無縫升級。

3)系統(tǒng)數(shù)據架構:四合一系統(tǒng)存儲著非常龐大的采集數(shù)據與業(yè)務數(shù)據，對于大數(shù)據量的業(yè)務系統(tǒng)，數(shù)據存儲規(guī)劃是否合理科學直接影響到系統(tǒng)的成敗，為了確保系統(tǒng)的整體效率，在數(shù)據存儲方面采用分層、分塊、吞吐的機制來完成數(shù)據的存儲，盡量減小單表的極限數(shù)據存儲量和數(shù)據庫整體的可預算的數(shù)據存儲量，同時還可以根據系統(tǒng)使用數(shù)據表的具體情況配置不同的硬件資源來盡可能的提高數(shù)據處理方面的效率。

2.2 四合一系統(tǒng)軟件設計

2.2.1 面向功能的組件化設計

整個四合一系統(tǒng)構成在一套完整的系統(tǒng)平臺之上，系統(tǒng)的各層面將以插件形式完成各自邏輯，平臺框架負責統(tǒng)一調度以銜接各層面內容，平臺包含了面向對象技術、并行處理技術、批處理技術、負載均衡技術、規(guī)約插件技術等核心關鍵技術，因而能實現(xiàn)應用的一體化、集成化和可擴展性，提高系統(tǒng)安全性、可靠性，有效降低系統(tǒng)維護難度，并能更加靈活、快速地響應業(yè)務變化對系統(tǒng)的需求。為了保證系統(tǒng)的持續(xù)性，各插件在平臺上可以進行“熱部署”配置。每一個插件都是一個高內聚的功能模塊，插件與插件之間的協(xié)作通過平臺的配置來實現(xiàn)——這樣可極大地實現(xiàn)各模塊之間的低耦合性。平臺可以對各插件所占資源量進行實時監(jiān)測，并可以通過調整各模插件所占用資源的比例來實現(xiàn)整體系統(tǒng)性能的優(yōu)化。

圖1 平臺軟件架構示意圖

2.2.2 系統(tǒng)界面設計

四合一系統(tǒng)業(yè)務功能主要可以劃分為數(shù)據查詢、系統(tǒng)控制以及檔案管理三大類。數(shù)據查詢要求展示形式直觀，系統(tǒng)界面多以各類圖表為主;系統(tǒng)控制要示清晰、有層次感，系統(tǒng)多以樹形目錄來對操作對象進行拾取;檔案管理要求快捷、易用，系統(tǒng)多以表單形式展示。四合一系統(tǒng)在界面設計上可根據登陸人的定制不同風格的界面，不同風格界面之間可以做到快速切換。

2.2.3 系統(tǒng)對外接口設計

系統(tǒng)可以通過統(tǒng)一的接口規(guī)范和接口技術，實現(xiàn)與其他業(yè)務應用系統(tǒng)連接，實現(xiàn)系統(tǒng)的互通，數(shù)據的互用，最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)的功用。四合一系統(tǒng)主要的外部接口是與營銷系統(tǒng)的對接。根據業(yè)務類別的不同四合一系統(tǒng)與營銷系統(tǒng)接口采用WebService與中間庫兩種模式實現(xiàn)。對于即時性要求高且數(shù)據量不大的信息多采用WebSevice方式進行交，請求信息與回復信息;而大數(shù)據量的信息例如客戶檔案、電量信息則采用中間庫形式實現(xiàn)。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據對外接口設計圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

3.1 數(shù)據采集

四合一系統(tǒng)主要對轄區(qū)內的專變客戶、公用配變、低壓用戶、廠站以及地方電廠的用電信息進行綜合采集。采集的信息涵蓋了電能數(shù)據、負荷曲線數(shù)據、電能質量數(shù)據、采集事件數(shù)據以及預付費信息等。系統(tǒng)通過主站定時自動 (按任務)采集、事件觸發(fā)、主站按需讀取、終端主動上報等方式獲取來自智能電表、智能終端等設備采集來的數(shù)據。

3.2 數(shù)據管理

系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據存儲管理技術，對采集的各類原始數(shù)據和應用數(shù)據進行分類存儲和管理，提供系統(tǒng)級和應用級完備的數(shù)據備份和恢復機制。

系統(tǒng)提供采集數(shù)據完整性、正確性的檢查和分析手段，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據或數(shù)據不完整時自動進行補采。提供數(shù)據異常事件記錄和告警功能;對于異常數(shù)據不予自動修復，并限制其發(fā)布，保證原始數(shù)據的唯一性和真實性。

系統(tǒng)可以通過企業(yè)服務總線 (ESB)將數(shù)據與其他系統(tǒng)分享。一方面，系統(tǒng)可將一些實時運行的數(shù)據、統(tǒng)計信息轉發(fā)到相關的系統(tǒng);另一方面，系統(tǒng)也可通過ESB從其他系統(tǒng)獲取數(shù)據，進行處理和分析，然后按照需要傳送給其他實時性要求不高的系統(tǒng)。

系統(tǒng)根據應用功能需求，可通過配置或公式編寫，對采集的原始數(shù)據進行計算、統(tǒng)計和分析。

3.3 系統(tǒng)控制

四合一系統(tǒng)可以分別按功率定值、電量定值以及費率定值對用戶用電行為進行控制。系統(tǒng)還可以根據需求對用戶用電行為進行直接控制。

3.4 綜合應用

四合一系統(tǒng)完成了對電能量采集、配變監(jiān)測、負控和低壓集抄四大系統(tǒng)的數(shù)據以及功能的整合，業(yè)務功涵蓋了負荷分析、電量分析、電能質量監(jiān)測、異常用電分析、線損分析等。

4 結束語

四合一系統(tǒng)建設與應用實現(xiàn)了設計思路和操作習慣的統(tǒng)一、計量數(shù)據管理和應用的統(tǒng)一，減少大量的外部接口使用，提高了系統(tǒng)維護的效率，減少了系統(tǒng)維護的工作量，數(shù)據的實時性得到很大提高。四合一系統(tǒng)未建設前發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)發(fā)生的電能量數(shù)據散布在負控系統(tǒng)、配變系統(tǒng)等各專業(yè)管理系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)業(yè)務各有側重，彼此間數(shù)據沒能完全共享，電能量數(shù)據的價值也一直被沒有發(fā)揮應有的作用。依托四合一系統(tǒng)的建設和應用整合了各類電能量數(shù)據和數(shù)據的集中展示，實現(xiàn)從楚雄供電局到各縣級供電公司各級計量點電能量數(shù)據的集中統(tǒng)一管理。

［1］云南電網公司四合一計量自動化系統(tǒng)建設方案 ［S］.云南電網公司，2013.1.

［2］云南電網公司四合一計量自動化系統(tǒng)技術規(guī)范［S］云南電網公司，2012.8.

［3］李偉華，武占河.計量自動化系統(tǒng)一體化建設探討［J］大眾用電，2007(3):23－24.

［4］林帆.淺談潮州計量 自動化系統(tǒng)的設計和建設 ［J］.知識經濟，2010(i8):108.109.

［5］柯靜.茂名供電局計量 自動化系統(tǒng)方案的設計 ［J］.廣東科技，2009(20):91－95.