基于多種通信方式的遼寧電網關口計量信息管理平臺研究與設計

代 宇，王 漪

(遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

關口計量管理是電網企業與發電企業、電力用戶之間電量貿易結算的基礎，也是電網企業經營、考核管理的重要環節。隨著電力市場體制改革的推進，電網企業也不斷通過技術升級與管理變革，促使計量信息資源在更大范圍內的優化配置，提高電力主營業務的管理深度［1］。遼寧電網在電網發展、農電體制改革、集約化管理、優化發展環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、信息通道建設的逐步完善、營銷SG186系統應用的不斷深化、電量采集系統的廣泛應用，遼寧電網已具備條件并亟需建設全省統一的“關口計量信息管理平臺”，實現“全覆蓋、全采集、全應用”，滿足公司企業運營監控、購售電關口管理、購電成本分析、各類線損統計等管理要求，為現代電網企業經營管理提供技術支撐。

本文針對以往的局限性，研究如何建設一個“橫向融合、縱向整合、全省統一”的關口計量信息管理平臺，滿足公司購售電關口統一管理、購售電成本分析、購售電量結構分析、分層分區線損分析、綜合線損分析的要求，給財務集約化管理提供支撐數據，為現代電網企業經營管理提供技術手段。

1 J2EE及ORACLE簡介

J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業解決方案的開發、部署和管理相關復雜問題的體系結構。J2EE技術的基礎就是核心Java平臺或Java 2平臺的標準版，J2EE不僅鞏固了標準版中的許多優點，例如“編寫一次、隨處運行”的特性、方便存取數據庫的JDBC API、CORBA技術以及能夠在Internet應用中保護數據的安全模式等，同時還提供了對EJB(Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP(Java Server Pages)以及XML技術的全面支持，其目的是成為一個能夠使企業開發者大幅縮短投放市場時間的體系結構［2］。

ORACLE是一個對象一關系數據庫管理系統。它提供開放的、全面的、集成的信息管理方法。每個Server由一個Oracle DB和一個Oracle Server實例組成。它具有場地自治性 (Site Autonomy)和提供數據存儲透明機制，因此可實現數據存儲透明性。

2 系統總體設計

按照遼寧電網關口計量點覆蓋情況及現有電量數據采集情況，應用J2EE結合ORACLE DB設計本方案，系統總體設計圖如圖1所示。

2.1 遼寧電網關口計量信息管理平臺計量點覆蓋情況

遼寧電網關口計量點包括發電上網關口、跨區輸電關口、跨省輸電關口、省級供電關口、地市供電關口、內部考核關口6類關口計量點，覆蓋情況如圖2所示。

2.2 系統邏輯結構設計

按照總體設計方案及遼寧省電力有限公司現有管理模式形成本系統的邏輯結構設計方案。本方案涉及集成數據集直接采集數據，通過海量準實時數據平臺匯總加工后，達到貿易結算、運營監控、線損分析、輔助決策分析等功能要求，系統邏輯結構圖如圖3所示。

2.3 系統應用結構設計

本系統主要針對兩個層面的多個部門提供服務，即省公司層面的運營監控中心、電力交易中心、發展策劃部、營銷部、調控中心、省計量中心;地市供電公司層面的發展策劃部、調控中心等部門。滿足其生產、經營管理中的線損統計分析、營銷業務應用、輔助決策分析等功能。系統應用結構圖如圖4所示。

3 系統數據采集與集成

3.1 系統數據采集

由于本系統涉及關口計量點通信條件的差異化，采用電力綜合數據網、GPRS和Modem撥號方式實現電量和瞬時量的采集傳輸，數據包含正(反)向有功，正 (反)向無功，電壓、電流、功率因數等。

為了實現多種通信方式的高擴展性，電量數據采集采用分層的架構設計。數據采集模塊包括通信連接、通信規約、數據存儲3層功能，以數據采集引擎為容器，多種通信連接、通信規約、數據存儲功能以插件的形式實現。數據采集引擎負責采集參數管理、周期采集任務管理、通信連接資源管理、數據緩沖區管理及異常處理等。通信連接插件與通信規約插件之間采用統一的讀寫操作接口。通信規約插件與數據存儲插件之間采用統一的數據緩沖區機制［3］。數據采集過程如下。

a． 數據采集引擎根據系統數據庫及配置文件信息，初始化采集參數、通信連接資源、數據緩沖區，并啟動數據存儲線程。

b． 根據不同的采集周期，生成多個采集任務線程。

c． 采集任務線程，根據采集終端的配置信息，申請調用不同的通信連接插件，建立通信連接，根據采集終端支持的通信規約，調用通信規約插件，并將建立好的通信連接句柄傳給通信規約插件。如果發生故障異常，則將異常報告給數據采集引擎，由數據采集引擎將日志進行統一的記錄處理。

d． 通信規約插件與采集終端進行數據通信，對采集來的數據報文進行解析，并將要存儲的數據放入數據緩沖區。

e． 數據存儲線程根據數據緩沖區新數據事件通知，調用數據存儲插件將電量數據存儲到數據庫中。

3.1.1 電力綜合數據網方式采集

對于關口計量點具備電力綜合數據網接入條件的，直接將電量采集終端接入電力綜合數據網并傳輸至省公司數據服務器。

3.1.2 GPRS無線方式采集

對于關口計量點不具備電力綜合數據網接入條件，但現場具備無線GPRS信號的選擇GPRS無線方式采集經防火墻并傳輸到外網電量采集服務器，通過安全接入平臺接入省公司數據服務器。

3.1.3 Modem撥號方式采集

對于關口計量點不具備電力綜合數據網接入條件和無線GPRS信號或信號較弱的計量點，采用Modem撥號方式采集并通過Modem池接入省公司數據服務器。

3.2 電量數據集成

系統集成了遼寧省電力有限公司現有的電量采集子系統，包括:省調電量系統、地調電量系統、營銷系統等。

電量數據集成采用了虛擬數據終端技術，針對集成的數據源系統根據網絡位置部署多臺數據接入節點機，運行數據集成軟件。數據集成軟件包括虛擬終端服務，數據源系統數據接入與數據對應關系轉換3部分。

主站的數據采集功能向虛擬終端服務模塊建立周期 (默認15 min)的數據請求，虛擬終端服務模塊解析數據請求報文，并根據數據對應關系定義，查詢到數據源系統的裝置編碼及數據路號，數據源系統數據接入，根據裝置編碼及路號，從數據源系統中間只讀數據庫中，獲取電量數據。最終由虛擬終端服務模塊將電量數據封裝成數據報文，返回給主站。

采用虛擬數據終端技術，簡化了多種異構系統數據集成面臨的開發量大、集成機制不統一的問題。同時，由于復用了主站的數據采集功能，主站數據的補召、采集/集成日志及配置管理等功能實現了統一。

3.2.1 省調電量系統集成

系統集成了省調電量系統數據，包括:220 kV及以上發電上網關口、跨區輸電關口、跨省輸電關口、省級供電關口的電量數據。

3.2.2 地調電量系統集成

系統集成了地調電量系統數據，包括:220 kV以下發電上網關口、省級供電關口和部分內部考核關口電量數據。

3.2.3 營銷系統集成

系統集成了營銷系統電量數據，包括:10 kV及以上直供用戶、內部考核關口 (臺區計量點)的電量數據。

4 應用系統功能

4.1 貿易結算

系統通過與遼寧省電力交易系統 (購電)、營銷系統 (售電)進行接口，實現全省發電廠按發電單元進行結算的目標。

4.2 運營監控分析

系統通過調用各子系統的電量數據，實現對購電情況、售電情況、購電類別、在線線損等實時數據進行監控，以滿足公司生產運營的“可控、能控、在控”總體目標。

4.3 線損分析

系統通過各類電量及瞬時量數據的統計分析實現一次網損 (500 kV、220 kV)、地區綜合線損、送變電線損、配電損失的實時計算、監控、分析以及關口承包考核等業務提供統一的基礎數據。

4.4 輔助決策分析

系統通過接口方式調用電力交易系統購電數據、營銷系統售電數據，實現全省的購售電成本分析、負荷預測等輔助決策分析。

5 結論

本系統通過建設一個“橫向融合、縱向整合、全省統一”的關口計量信息管理平臺，滿足公司購售電關口統一管理、購電成本分析、購電量結構分析、分層分區線損分析、綜合線損分析的要求，給財務集約化管理提供支撐數據，為現代企業經營管理提供技術手段。

a． 滿足公司精益化管理、集約化發展對關口信息管理的要求。建設全省統一的關口計量信息管理平臺，實現對發電上網關口、跨省輸電關口、省級供電關口、城市供電關口、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一管理，滿足公司經營管理的要求，為公司“三集五大”體系建設提供技術支撐［4］。

b． 實現關口計量基礎信息統一管理。按照統一管理的原則，實現關口計量點的統一編碼，為關口計量點設置與調整、投運前管理、運行維護、檢測輪換、狀態分析等業務提供支撐平臺［5］。

c． 實現與電力交易運營系統的數據共享，滿足財務集約化的數據需求。滿足電量結算、購電成本分析、經濟活動分析、統計分析等業務要求。

d． 滿足線損“分層、分壓、分線”管理需要。為一次網損 (500 kV、220 kV)、地區綜合線損、送變電線損、配電損失的實時計算、監控、分析以及關口承包考核等業務提供統一的基礎數據。

e． 實現關口計量信息資源利用最大化。依托SG－ERP平臺，為ERP高級應用、分析與決策等其他相關業務系統提供數據。

f． 滿足智能化電網建設的有關要求。按照國家電網公司《城市區域智能電網典型配置方案(試行)》中“對電力用戶和關口的全覆蓋并實現計量裝置在線監測、實時采集等功能”的要求，在實現發電上網關口數據的實時采集的基礎上，逐步實現在線監測功能。

［1］ 洪生偉．計量管理［M］．北京:中國計量出版社，2007．

［2］ 常建功．J2EE核心技術與企業應用［M］．北京:電子工業出版社，2012．

［3］ 鄭阿奇．J2EE應用實踐教程［M］．北京:電子工業出版社，2009．

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

［5］ 中華人民共和國國家經濟貿易委員會．電能計量裝置技術管理規程［M］．北京:中國電力出版社，2002．