地區(qū)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

周劍斌，董興海，劉正友

(云南電網(wǎng)公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000)

1 前言

某供電局四合一計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是通過(guò)統(tǒng)一的接入平臺(tái)實(shí)現(xiàn)楚雄電網(wǎng)內(nèi)的電能量采集、負(fù)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(dòng)化設(shè)備的接入、管理和控制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的四合一計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)，統(tǒng)一應(yīng)用和統(tǒng)一管理，并往上為省網(wǎng)公司提供數(shù)據(jù)支持，往下延伸至縣級(jí)公司，系統(tǒng)采用地市集中的方式部署在楚雄供電局，縣級(jí)公司通過(guò)工作站模式訪問(wèn)系統(tǒng)開(kāi)展業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2 系統(tǒng)建設(shè)情況

2.1 四合一系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1)系統(tǒng)邏輯架構(gòu):從邏輯角度看計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為主站層、通信通道層、采集設(shè)備層三個(gè)層次。系統(tǒng)通過(guò)接口方式與營(yíng)銷系統(tǒng)、其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

主站層采用集中式方式部署，系統(tǒng)共劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及綜合應(yīng)用分析層。綜合應(yīng)用分析層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)采集終端的用電信息，并負(fù)責(zé)協(xié)議解析。

通信信道層提供了主站和采集設(shè)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(wǎng)、GPRS/CDMA無(wú)線公網(wǎng)、230M無(wú)線專網(wǎng)等。

采集設(shè)備層是系統(tǒng)的底層，負(fù)責(zé)采集和提供整個(gè)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(jì)量設(shè)備子層。終端子層負(fù)責(zé)收集用戶計(jì)量設(shè)備的信息，處理和凍結(jié)有關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與主站的交互;計(jì)量設(shè)備子層實(shí)現(xiàn)用電計(jì)量等功能。

2)系統(tǒng)物理架構(gòu):主站系統(tǒng)的建設(shè)，除了需要實(shí)現(xiàn)在邏輯架構(gòu)中提及的各個(gè)職能模塊的建設(shè)，滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用上的需求，系統(tǒng)的可行性、適用性、擴(kuò)展性、安全性等關(guān)鍵問(wèn)題，在某種程度上也決定了該系統(tǒng)的生命力。對(duì)于主要的服務(wù)器都配有備用服務(wù)器，在系統(tǒng)發(fā)生異常或者升級(jí)時(shí)可以做到自動(dòng)恢復(fù)與無(wú)縫升級(jí)。

3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu):四合一系統(tǒng)存儲(chǔ)著非常龐大的采集數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對(duì)于大數(shù)據(jù)量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)劃是否合理科學(xué)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(jù)存儲(chǔ)方面采用分層、分塊、吞吐的機(jī)制來(lái)完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，盡量減小單表的極限數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和數(shù)據(jù)庫(kù)整體的可預(yù)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，同時(shí)還可以根據(jù)系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)表的具體情況配置不同的硬件資源來(lái)盡可能的提高數(shù)據(jù)處理方面的效率。

2.2 四合一系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 面向功能的組件化設(shè)計(jì)

整個(gè)四合一系統(tǒng)構(gòu)成在一套完整的系統(tǒng)平臺(tái)之上，系統(tǒng)的各層面將以插件形式完成各自邏輯，平臺(tái)框架負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度以銜接各層面內(nèi)容，平臺(tái)包含了面向?qū)ο蠹夹g(shù)、并行處理技術(shù)、批處理技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)、規(guī)約插件技術(shù)等核心關(guān)鍵技術(shù)，因而能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的一體化、集成化和可擴(kuò)展性，提高系統(tǒng)安全性、可靠性，有效降低系統(tǒng)維護(hù)難度，并能更加靈活、快速地響應(yīng)業(yè)務(wù)變化對(duì)系統(tǒng)的需求。為了保證系統(tǒng)的持續(xù)性，各插件在平臺(tái)上可以進(jìn)行“熱部署”配置。每一個(gè)插件都是一個(gè)高內(nèi)聚的功能模塊，插件與插件之間的協(xié)作通過(guò)平臺(tái)的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)——這樣可極大地實(shí)現(xiàn)各模塊之間的低耦合性。平臺(tái)可以對(duì)各插件所占資源量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可以通過(guò)調(diào)整各模插件所占用資源的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)性能的優(yōu)化。

圖1 平臺(tái)軟件架構(gòu)示意圖

2.2.2 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

四合一系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能主要可以劃分為數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)控制以及檔案管理三大類。數(shù)據(jù)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(shù)形目錄來(lái)對(duì)操作對(duì)象進(jìn)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(shè)計(jì)上可根據(jù)登陸人的定制不同風(fēng)格的界面，不同風(fēng)格界面之間可以做到快速切換。

2.2.3 系統(tǒng)對(duì)外接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)可以通過(guò)統(tǒng)一的接口規(guī)范和接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互通，數(shù)據(jù)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(yíng)銷系統(tǒng)的對(duì)接。根據(jù)業(yè)務(wù)類別的不同四合一系統(tǒng)與營(yíng)銷系統(tǒng)接口采用WebService與中間庫(kù)兩種模式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于即時(shí)性要求高且數(shù)據(jù)量不大的信息多采用WebSevice方式進(jìn)行交，請(qǐng)求信息與回復(fù)信息;而大數(shù)據(jù)量的信息例如客戶檔案、電量信息則采用中間庫(kù)形式實(shí)現(xiàn)。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)外接口設(shè)計(jì)圖

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

3.1 數(shù)據(jù)采集

四合一系統(tǒng)主要對(duì)轄區(qū)內(nèi)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(jìn)行綜合采集。采集的信息涵蓋了電能數(shù)據(jù)、負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、采集事件數(shù)據(jù)以及預(yù)付費(fèi)信息等。系統(tǒng)通過(guò)主站定時(shí)自動(dòng) (按任務(wù))采集、事件觸發(fā)、主站按需讀取、終端主動(dòng)上報(bào)等方式獲取來(lái)自智能電表、智能終端等設(shè)備采集來(lái)的數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)，對(duì)采集的各類原始數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)和管理，提供系統(tǒng)級(jí)和應(yīng)用級(jí)完備的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制。

系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)完整性、正確性的檢查和分析手段，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不完整時(shí)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)采。提供數(shù)據(jù)異常事件記錄和告警功能;對(duì)于異常數(shù)據(jù)不予自動(dòng)修復(fù)，并限制其發(fā)布，保證原始數(shù)據(jù)的唯一性和真實(shí)性。

系統(tǒng)可以通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線 (ESB)將數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)分享。一方面，系統(tǒng)可將一些實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)信息轉(zhuǎn)發(fā)到相關(guān)的系統(tǒng);另一方面，系統(tǒng)也可通過(guò)ESB從其他系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理和分析，然后按照需要傳送給其他實(shí)時(shí)性要求不高的系統(tǒng)。

系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用功能需求，可通過(guò)配置或公式編寫(xiě)，對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)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(fèi)率定值對(duì)用戶用電行為進(jìn)行控制。系統(tǒng)還可以根據(jù)需求對(duì)用戶用電行為進(jìn)行直接控制。

3.4 綜合應(yīng)用

四合一系統(tǒng)完成了對(duì)電能量采集、配變監(jiān)測(cè)、負(fù)控和低壓集抄四大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及功能的整合，業(yè)務(wù)功涵蓋了負(fù)荷分析、電量分析、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、異常用電分析、線損分析等。

4 結(jié)束語(yǔ)

四合一系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)思路和操作習(xí)慣的統(tǒng)一、計(jì)量數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的統(tǒng)一，減少大量的外部接口使用，提高了系統(tǒng)維護(hù)的效率，減少了系統(tǒng)維護(hù)的工作量，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性得到很大提高。四合一系統(tǒng)未建設(shè)前發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)發(fā)生的電能量數(shù)據(jù)散布在負(fù)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(wù)各有側(cè)重，彼此間數(shù)據(jù)沒(méi)能完全共享，電能量數(shù)據(jù)的價(jià)值也一直被沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用。依托四合一系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用整合了各類電能量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的集中展示，實(shí)現(xiàn)從楚雄供電局到各縣級(jí)供電公司各級(jí)計(jì)量點(diǎn)電能量數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理。

［1］云南電網(wǎng)公司四合一計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)方案 ［S］.云南電網(wǎng)公司，2013.1.

［2］云南電網(wǎng)公司四合一計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］云南電網(wǎng)公司，2012.8.

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

［4］林帆.淺談潮州計(jì)量 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè) ［J］.知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2010(i8):108.109.

［5］柯靜.茂名供電局計(jì)量 自動(dòng)化系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) ［J］.廣東科技，2009(20):91－95.