摘要:電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理、儲(chǔ)存及發(fā)布技術(shù),實(shí)現(xiàn)關(guān)口數(shù)據(jù)、變電站、電廠、配電變壓器、大用戶等計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集；同時(shí)與負(fù)荷控制系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，建立以電能量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)；在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上通過處理和挖掘數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、考核結(jié)算、全網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算與分析、用電監(jiān)查、防竊電、營銷決策支持、營銷自動(dòng)化技術(shù)支持等應(yīng)用功能。
　　1電能量遠(yuǎn)程計(jì)量體系結(jié)構(gòu)
　　1.1系統(tǒng)構(gòu)成
　　遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，由主站、變電站電量采集終端、配變/大用戶采集終端和通信網(wǎng)絡(luò)組成。主站的結(jié)構(gòu)為分布式局域網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過配置不同的通信模塊以網(wǎng)絡(luò)、模擬或數(shù)字專線/撥號(hào)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)、通用分組無線業(yè)務(wù)或光纖等方式與采集終端通信，同時(shí)抄錄站端采集裝置的信息。數(shù)據(jù)傳輸支持主站召喚方式和終端主動(dòng)上報(bào)方式，終端將電量數(shù)據(jù)和時(shí)標(biāo)上傳至主站。主站可發(fā)廣播命令，同時(shí)完成終端統(tǒng)一對時(shí)、電能表數(shù)據(jù)凍結(jié)、電能表處理器復(fù)位等功能。
　　1.2系統(tǒng)主站
　　1.2.1硬件平臺(tái)
　　主站包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、前置機(jī)、工作站和網(wǎng)關(guān)機(jī)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用冗余雙機(jī)集群互為熱備用工作方式，前置機(jī)采用雙機(jī)平衡工作方式。主站網(wǎng)絡(luò)采用冗余的高速雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)網(wǎng)、安全區(qū)、信息網(wǎng)、變電站四部分。其中變電站部分與專用設(shè)備相聯(lián)，經(jīng)過網(wǎng)橋直接接入內(nèi)網(wǎng)，安全性高；安全區(qū)部分接互聯(lián)服務(wù)器和Web服務(wù)器；電力信息網(wǎng)可通過防火墻訪問系統(tǒng)安全區(qū)的服務(wù)器，但不允許訪問主服務(wù)器以保證系統(tǒng)的安全性。考慮服務(wù)器的并發(fā)網(wǎng)絡(luò)流量，采用千兆網(wǎng)卡將服務(wù)器接入三層千兆交換機(jī)。同時(shí)，在建設(shè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的過程中考慮具有新增設(shè)備的接入能力。
　　1.2.2軟件平臺(tái)
　　系統(tǒng)軟件按三層瀏覽器/服務(wù)器及客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、模塊化、分布式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分離。底層包括支持平臺(tái)及服務(wù)器模塊；中間層具有訪問底層的統(tǒng)一接口；應(yīng)用層通過中間層對底層進(jìn)行訪問。系統(tǒng)模塊采用跨平臺(tái)設(shè)計(jì)，其中對重要模塊實(shí)現(xiàn)主輔備份。
　　1.2.3系統(tǒng)軟件模塊
　　（1）軟總線模塊。提供構(gòu)筑在TCP/IP通信協(xié)議基礎(chǔ)上的一整套系統(tǒng)內(nèi)跨平臺(tái)通信解決方案，實(shí)現(xiàn)按名字定位的網(wǎng)絡(luò)透明通信及屏蔽底層的具體通信細(xì)節(jié)。同時(shí)提供用戶管理機(jī)制，為上層模塊的開發(fā)提供更多的方便。
　　（2）控制臺(tái)模塊。主控臺(tái)是基于軟總線模塊建立的，它是整個(gè)系統(tǒng)的主界面，為管理本機(jī)上運(yùn)行的各個(gè)模塊提供了統(tǒng)一入口，具有友好的操作界面，便于用戶管理，易于維護(hù)系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。
　　（3）前置通信模塊。主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)設(shè)置的自動(dòng)采集策略采集遠(yuǎn)方終端數(shù)據(jù)，事項(xiàng)數(shù)據(jù)通過軟總線發(fā)送到事項(xiàng)服務(wù)器，由事項(xiàng)服務(wù)器統(tǒng)一處理；其它數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器進(jìn)行存盤和處理。
　　（4）Web應(yīng)用模塊。是綜合電能量采集與管理系統(tǒng)的瀏覽器界面。采用Web方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本的人機(jī)會(huì)話，在客戶端實(shí)現(xiàn)免安裝和維護(hù)，特別適合像電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)這樣多個(gè)部門同時(shí)使用的系統(tǒng)。
　　（5）事項(xiàng)管理模塊。分事項(xiàng)服務(wù)器和事項(xiàng)查看器，其中事項(xiàng)服務(wù)器負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)內(nèi)各模塊發(fā)送的事項(xiàng)，并實(shí)現(xiàn)保存、轉(zhuǎn)發(fā)（郵件和事項(xiàng)查看器）功能。
　　（6）線損計(jì)算與分析模塊。統(tǒng)計(jì)線損是根據(jù)表計(jì)采集的電量數(shù)據(jù)計(jì)算電網(wǎng)中各元件的損耗；理論線損一般按典型日拓?fù)溆?jì)算（典型日拓?fù)湫枰�管理人員人工維護(hù)），數(shù)據(jù)以時(shí)段電量為基礎(chǔ)，包括理論計(jì)算的拓?fù)浞治觥�狀態(tài)估計(jì)等。
　　（7）負(fù)荷分析模塊。可在電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對單個(gè)負(fù)荷或一組負(fù)荷進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析。
　　（8）配變監(jiān)測模塊。掌握公用配變運(yùn)行狀況，為業(yè)務(wù)擴(kuò)展、配變安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠依據(jù)。
　　（9）圖形化人機(jī)會(huì)話模塊。繪制和顯示各類示意圖（地理示意圖、接線圖、主站網(wǎng)絡(luò)圖及其它自定義示意圖）。
　　（10）數(shù)據(jù)處理模塊。用于接收前置通信模塊采集的原始數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫。一般來說，電表的電能量原始數(shù)據(jù)主要有窗口值（表碼值）和負(fù)荷曲線，在此基礎(chǔ)上同時(shí)考慮換表、換電流互感器（CT）以及旁路替代等操作實(shí)現(xiàn)計(jì)量點(diǎn)電量的分時(shí)段、日、月、年等統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)的電量數(shù)據(jù)是所有其它高層應(yīng)用的基礎(chǔ)，因此電量數(shù)據(jù)的正確性關(guān)系到高層應(yīng)用的正確性，是一個(gè)比較重要的模塊。
　　（11）其他模塊。系統(tǒng)還包括報(bào)表模塊、計(jì)劃考核、負(fù)荷預(yù)測、關(guān)口側(cè)電費(fèi)結(jié)算、便攜式抄表、對時(shí)模塊、二次開發(fā)接口等模塊。
　　1.2.4系統(tǒng)安全性考慮
　　（1）網(wǎng)絡(luò)安全。采用防火墻實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)隔離，將與其它系統(tǒng)互聯(lián)的服務(wù)器放在防火墻的安全區(qū)，允許其它系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算機(jī)的訪問，同時(shí)也能訪問其它系統(tǒng)，但其它系統(tǒng)不能直接訪問本系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)。
　　（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面。系統(tǒng)有完備的用戶權(quán)限管理功能，為每一個(gè)功能設(shè)置一個(gè)權(quán)限，并由系統(tǒng)管理員根據(jù)需要分配給相關(guān)部門的相關(guān)用戶，每一個(gè)用戶又有各自的密碼保護(hù)，這樣能有效地防止非法用戶的入侵以及非法操作；對于原始數(shù)據(jù)在技術(shù)上保證其不可修改；在經(jīng)過修改的其它數(shù)據(jù)上打上修改標(biāo)志，并記錄修改的人員與時(shí)間；使用本系統(tǒng)提供的開發(fā)接口訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，必須先進(jìn)行用戶認(rèn)證，使認(rèn)證失敗的連接不能訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)；而且對不同用戶分配只讀、讀/寫等功能權(quán)限；系統(tǒng)應(yīng)用程序自動(dòng)生成登錄事件記錄，包括登錄的用戶名、登錄時(shí)間、登錄IP以及相應(yīng)的執(zhí)行操作等，并生成完整的日志。
　　1.3電量采集終端
　　電量采集終端包括變電站電量采集終端、配變和大用戶采集終端。其主要功能是采集、存儲(chǔ)電能表的數(shù)據(jù)，監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)營狀況，通過不同的通信方式按照一定的通信協(xié)議與主站交換信息。它主要有以下功能：
　　（1）電能量采集。在提供接口規(guī)約的情況下能夠與各種類型的脈沖電度表和數(shù)字電度表接口，讀取電能量數(shù)據(jù)；可根據(jù)需要采集表計(jì)送出的各種電量數(shù)據(jù)，包括正反向有功、無功、需求量，負(fù)荷曲線，費(fèi)率，電壓，電流，功率因數(shù)，頻率，峰、谷、平、尖電量等各種數(shù)據(jù)；采集記錄狀態(tài)信息，如遙信狀態(tài)、失壓、掉電、缺相、電能表所記錄的相關(guān)事項(xiàng)等；采集脈沖電度值；采集遙信狀態(tài)用于判斷旁代信息。
　　（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)周期可根據(jù)需要設(shè)置；具有足夠大的存儲(chǔ)容量，可長時(shí)間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；掉電數(shù)據(jù)不丟失。具有防誤寫措施，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
　　（3）通信。電量采集終端具有多個(gè)通信接口，可通過網(wǎng)絡(luò)、模擬或數(shù)字專線/撥號(hào)、GSM/GPRS和專用線路等多種通信方式與主站通信；電量采集終端與主站的通信規(guī)約可采用IEC60870-5-102，也可采用其它標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約或廠家通信規(guī)約；電量采集終端可配置多個(gè)RS232接口和RS485接口，各串行口數(shù)據(jù)傳輸波特率均可根據(jù)需要獨(dú)立設(shè)置，與電表的通信采用DL/T645通信規(guī)約，也可采用其它標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約或廠家通信規(guī)約。
　　（4）數(shù)據(jù)處理。能夠?qū)Ω髀冯姸缺淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，分時(shí)段、日統(tǒng)計(jì)各路電能量數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，時(shí)段及間隔可根據(jù)需要設(shè)定；記錄和處理電能終端的各種事項(xiàng)。
　　（5）狀態(tài)監(jiān)視。能夠檢測各路智能表的通信狀況，與主站的通信狀況及撥號(hào)Modem的工作狀態(tài)，并形成事項(xiàng)發(fā)送給主站。當(dāng)?shù)匾部刹樵儭?br /> 　　（6）人機(jī)界面。可設(shè)置和顯示各路電度表的窗口值、電表的滿度值、電表的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)和每度電的轉(zhuǎn)數(shù)；可觀察各種數(shù)據(jù)信息、參數(shù)和狀態(tài)，可當(dāng)?shù)卦O(shè)置、修改參數(shù)，校對時(shí)鐘；可查詢當(dāng)前某一路的電壓、電流值及查看當(dāng)前遙測數(shù)據(jù)；可監(jiān)視各路串口的通信狀態(tài)及通信參數(shù)。
　　（7）事項(xiàng)記錄。能夠采集電表的有關(guān)事項(xiàng)，并行成事項(xiàng)記錄，如失壓、與電表通信的異常事項(xiàng)等；同時(shí)能夠?qū)ψ陨淼墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行檢測，將工作異常情況形成事項(xiàng)記錄；能夠?qū)⒏鞣N事項(xiàng)通過信道傳送給主站，供管理人員查詢及處理。
　　（8）自恢復(fù)具有看門狗電路，可使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)，具有自檢和自恢復(fù)功能。
　　（9）校時(shí)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷，時(shí)鐘可由主站定期校準(zhǔn)，以保證時(shí)鐘的統(tǒng)一和準(zhǔn)確，同時(shí)終端也可對智能電度表校時(shí)；如系統(tǒng)權(quán)限允許，通過鍵盤可設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間。
　　（10）維護(hù)運(yùn)行參數(shù)可現(xiàn)場通過鍵盤和中文液晶顯示器來設(shè)置（需經(jīng)允許和密碼匹配）；也可由主站設(shè)置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。
　　2電能量遠(yuǎn)程計(jì)量功能
　　2.1電能量數(shù)據(jù)采集與分析
　　數(shù)據(jù)采集主要完成變電站、配電變壓器和高壓供電客戶電能表數(shù)據(jù)的采集。其中電能表數(shù)據(jù)主要包括多費(fèi)率的窗口值、三相電流、三相電壓、功率、最大需求量、電表運(yùn)行事項(xiàng)等。變電站采集終端根據(jù)需求對表計(jì)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇地采集并按指定采集電表數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，如電壓合格率、供電可靠性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、日最大、最小值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
　　2.2全網(wǎng)線損的自動(dòng)生成與分析該系統(tǒng)的主要功能包括以下幾方面：
　　（1）數(shù)據(jù)輸入方式。實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)示意圖的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)輸入。
　　（2）輸電網(wǎng)理論線損計(jì)算。包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹�狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、線損計(jì)算。
　　（3）配電網(wǎng)理論線損計(jì)算。可采用等值電阻法、計(jì)算精度較高的均方根電流法、解決弱環(huán)網(wǎng)問題的改進(jìn)迭代法。
　　（4）低壓電網(wǎng)理論線損計(jì)算。可采用臺(tái)區(qū)損失法、電壓損失法等。
　　（5）理論線損與統(tǒng)計(jì)線損的比較。按電壓等級(jí)分別列出變壓器、線路等的損耗，并與上一年以及歷年的分壓線損及分類線損進(jìn)行比較。
　　（6）提供降損決策分析。為調(diào)整電壓降損、送電線路升壓降損、并聯(lián)無功補(bǔ)償、增加并列線路降損、增大導(dǎo)線截面積降損等提供多種決策綜合分析。
　　2.3變電站母線平衡統(tǒng)計(jì)分析
　　通過采集變電站母線上計(jì)量點(diǎn)、考核點(diǎn)的電表數(shù)據(jù)，按照母線運(yùn)行情況計(jì)算母線輸入電量、輸出電量和不平衡電量，進(jìn)而計(jì)算母線的不平衡率。
　　2.4負(fù)荷管理
　　（1）配變管理。通過對安裝于公用配電變壓器上的終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對變壓器的實(shí)時(shí)監(jiān)測管理，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的異常或不合理、不經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行現(xiàn)象。主要監(jiān)測3個(gè)方面：負(fù)載率、三相不平衡度、功率因數(shù)。
　　（2）并網(wǎng)點(diǎn)管理。并網(wǎng)點(diǎn)用戶主要指地方小火電、地方小水電、熱電廠以及其他各種類型的用戶。
　　（3）計(jì)量監(jiān)察和查、防竊電。包括客戶計(jì)量裝置運(yùn)行狀況的監(jiān)測、人為竊電行為的監(jiān)測及異常信息報(bào)警。
　　（4）供電質(zhì)量監(jiān)測與分析。包括電壓合格率統(tǒng)計(jì)分析、功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)分析及供電可靠性統(tǒng)計(jì)分析。
　　（5）負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測。包括負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析、負(fù)荷預(yù)測、行業(yè)用電分析及歷史日數(shù)據(jù)分析。
　　（6）電費(fèi)管理。包括電費(fèi)催收、預(yù)購電控制等。
　　2.5營銷決策支持
　　（1）統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成。設(shè)計(jì)特定條件，提取合成客戶服務(wù)層和營銷業(yè)務(wù)層的原始及處理信息，利用報(bào)表設(shè)計(jì)工具形成自助報(bào)表。
　　（2）綜合查詢。查詢業(yè)擴(kuò)報(bào)裝情況；電費(fèi)應(yīng)收、實(shí)收和欠費(fèi)情況；電價(jià)執(zhí)行情況和均價(jià)水平；客戶的電量、電費(fèi)和電價(jià)情況；供電合同的簽約和執(zhí)行情況；電能計(jì)量管理情況等。
　　（3）用電需求預(yù)測。根據(jù)預(yù)測對象和預(yù)測期的長短確定預(yù)測的內(nèi)容、范圍和時(shí)間，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)念A(yù)測方法和模型；對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正校核，對用數(shù)學(xué)模型求得的值與實(shí)際值進(jìn)行比較，算出誤差，對誤差值較大的找出原因并進(jìn)行修正。
　　（4）營銷分析。包括銷售分析、市場分析、客戶分析等。
　　2.6電力市場支持
　　電力市場電量考核系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)實(shí)際電能數(shù)據(jù)對各單位的電力交易合同的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，主要包括：
　　（1）根據(jù)各計(jì)量點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)，對發(fā)電廠的發(fā)電計(jì)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計(jì)算欠發(fā)電量、過發(fā)電量；考核各時(shí)段的發(fā)電計(jì)劃曲線的執(zhí)行情況，根據(jù)考核規(guī)則計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)電量和懲罰電量等。
　　（2）根據(jù)各計(jì)量點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)，對下屬各供電公司的購電計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)電量和懲罰電量以及補(bǔ)償
　　電量等。
　　（3）根據(jù)關(guān)口點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)，對全公司供電量計(jì)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)電量、懲罰電量以及補(bǔ)償電量等。
　　2.7檔案管理
　　包括與系統(tǒng)相關(guān)的各種電力設(shè)備參數(shù)及它們之間關(guān)系的描述，與數(shù)據(jù)采集有關(guān)的采集方法和采集參數(shù)描述，與統(tǒng)計(jì)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)參數(shù)描述，與系統(tǒng)管理有關(guān)的操作人員、權(quán)限設(shè)置描述，與系統(tǒng)互聯(lián)有關(guān)的接口描述以及各種設(shè)備變更、旁代操作事項(xiàng)的管理等。
　　2.8開放的數(shù)據(jù)接口
　　電力營銷自動(dòng)化基礎(chǔ)平臺(tái)同時(shí)擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)中心的任務(wù)，提供開放的數(shù)據(jù)接口非常必要，對接口的總體要求是安全、可靠、易用。安全性要求指在使用該接口前需要安全認(rèn)證，易用性主要指二次開發(fā)的調(diào)試及開發(fā)力求簡便，且接口涉及的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)等盡量通用。
　　3結(jié)語
　　電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理、儲(chǔ)存及發(fā)布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)口數(shù)據(jù)、變電站、電廠、配電變壓器、大用戶等計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集；同時(shí)與負(fù)荷控制系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，建立以電能量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)；在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上通過處理和挖掘數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、考核結(jié)算、全網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算與分析、用電監(jiān)查、防竊電、營銷決策支持、營銷自動(dòng)化技術(shù)支持等應(yīng)用功能。