陜西電力關口電量采集系統(tǒng)模型數據交互解決方案

陜西省電力公司 劉 正

1.引言

根據國家電網公司的要求，用電信息采集系統(tǒng)要在全省范圍內實現“全采集、全覆蓋、全費控”的目標。陜西省電力公司電力用戶用電信息采集系統(tǒng)[1]的建設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。根據有關要求，“全覆蓋”不僅指各類用電客戶的接入，而且還包括變電站、關口、小水火電廠等的接入，而已建成運行的關口電量采集系統(tǒng)已實現了變電站、關口、小水火電廠計量信息的接入，并以此為基礎建立了相應的應用支撐系統(tǒng)。如何將關口電量采集系統(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公司對用電信息采集系統(tǒng)的考核，另一方面滿足現有的關口計量計費應用支撐系統(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電力交易上下網關口角色，這部分電能表主要由關口電能量遠方終端采集，實現實時競價上網和交易結算功能。為了將關口電能表信息接入上述兩套系統(tǒng)，國內一些單位在關口上使用了雙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發(fā)的方式實現電量信息共享。針對陜西省電力公司關口電量采集系統(tǒng)運行狀況，決定在關口計量計費系統(tǒng)和用電信息系統(tǒng)主站之間實現橋接，達到關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了關口/變電站電量采集系統(tǒng)，經過多年建設和運行，已成為計量結算、網損監(jiān)測等方面的應用支撐系統(tǒng)。以陜西電力關口電量采集系統(tǒng)[2,3]為例，該系統(tǒng)始建于2000年，經過多次升級改造，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據記錄就有138萬多條。如何將龐大的計量數據安全、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.功能需求和設計原則

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

除了一些采集數據外，數據交互系統(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、數據越限、數據修改、重處理和系統(tǒng)參數變更等。系統(tǒng)設計遵守以下基本原則：①一體化原則；②平臺化原則；③實用性與先進性原則；④安全性與可靠性原則；⑤易維護性原則。

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

3.解決方案

為了實現關口電量采集系統(tǒng)中的計量數據無縫融入用電信息采集系統(tǒng)，有兩種傳統(tǒng)的實現方案：一種是開放關口電量采集系統(tǒng)數據庫，用電信息采集系統(tǒng)通過網絡直接讀取關口系統(tǒng)數據庫中數據；一種是關口電量采集系統(tǒng)將采集的計量數據寫入本地數據庫的同時也寫入用電信息采集系統(tǒng)數據庫中。不過這兩種解決方案都存在一些技術問題：①關口電量采集系統(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，這兩種方案都違背了安全性與可靠性原則；②變電站和關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)由多個供應商獨立開發(fā)，各系統(tǒng)相對獨立運行，數據分散保存，傳統(tǒng)方案實施起來非常困難；③關口電量采集系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)之間的數據庫模型不一致，需要建立一定的映射關系和轉換關系方能實現數據信息對接；④為了實現第二種方案，還需要對現在運行的多套軟件系統(tǒng)進行維護開發(fā)；⑤關口電量采集系統(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。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 關口采集系統(tǒng)與用電系統(tǒng)之間數據接口—中間庫橋接方案

圖1中，為了實現安全二區(qū)和三區(qū)設備之間信息交互，在兩個區(qū)之間增設網絡安全隔離裝置，實現信息交互的同時，確保兩個安全分區(qū)內的網絡保持物理隔離，實現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)由不同廠商設計，數據庫模型不統(tǒng)一，為了實現數據信息的一體化，簡化用電信息系統(tǒng)數據交互的接口，本方案增設一個中間數據庫系統(tǒng)實現對變電站和關口數據信息的抽取、清洗、轉化等處理，以統(tǒng)一的格式保存在中間數據庫中，用電信息采集系統(tǒng)直接訪問中間數據庫，獲取所需要的計量數據信息。

采用中間數據庫橋接的方案可以大幅度簡化系統(tǒng)設計，降低系統(tǒng)施工實施的難度；中間數據庫系統(tǒng)運行的ETL軟件能夠在線顯示數據抽取的進度，并對數據的完整性、與數據源系統(tǒng)的連接和通信狀態(tài)等運行參數實時監(jiān)視，大大提高數據交互系統(tǒng)的可維護性。

針對兩種系統(tǒng)數據庫模型名稱不統(tǒng)一的問題，本文依據國家電網公司頒布的《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)功能規(guī)范》，中間數據庫系統(tǒng)模型以SG186營銷業(yè)務系統(tǒng)為基礎設計，建立統(tǒng)一數據庫模型規(guī)范，同時建立中間數據庫系統(tǒng)與各電量采集數據庫系統(tǒng)之間的映射關系，實現模型數據和檔案信息的統(tǒng)一化處理。

4.業(yè)務流程

根據數據交互系統(tǒng)所實現的功能和本文提出的解決方案，數據交互系統(tǒng)的工作業(yè)務流程如圖2所示。

圖2 關口采集系統(tǒng)與用電系統(tǒng)之間數據接口——業(yè)務流程

系統(tǒng)建立伊始，首先建立相應的變電站檔案；其次建立變電站中計量節(jié)點的檔案信息。依據有關技術規(guī)范，計量節(jié)點中間數據庫檔案是以SG186營銷業(yè)務系統(tǒng)為基礎建立的，同時參照變電站/關口采集系統(tǒng)和用電信息系統(tǒng)數據庫模型，建立系統(tǒng)之間的計量節(jié)點映射關系表。依據已建立的檔案信息表和映射關系表，ETL系統(tǒng)每天凌晨4點自動從變電站/關口電量采集系統(tǒng)中提取數據，并按規(guī)定進行統(tǒng)一化處理之后保存在中間數據庫中。特別地，如果變電站/關口電量采集系統(tǒng)新接入了變電站或計量節(jié)點，需要重新同步中間數據庫的檔案信息表和映射關系表。此外如果發(fā)生某些計量節(jié)點的數據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據是否采集到，如果變電站/關口電量系統(tǒng)已將遺漏信息采集到，則數據交互系統(tǒng)自動啟動信息追補任務，實現遺漏信息補采。

中間數據庫中的計量數據信息根據配置的運行參數可以保存1～3個月，ETL軟件自動檢測歷史數據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，通過招投標方式選擇系統(tǒng)集成商進行了軟件設計和工程實施，成功實現了變電站/關口電量系統(tǒng)與用電信息系統(tǒng)之間的橋接和信息共享功能，達到了項目研究預期的目的。

6.結論

根據陜西電力關口電量采集系統(tǒng)模型數據交互技術規(guī)范，本文提出了采用網絡安全隔離裝置的中間數據庫橋接技術方案，設計了中間數據庫系統(tǒng)ETL軟件業(yè)務流程，完成了關口電量采集系統(tǒng)中計量信息融入用電信息系統(tǒng)，實現了以SG186營銷業(yè)務系統(tǒng)為基礎的數據庫模型的統(tǒng)一管理，滿足了用戶用電信息采集系統(tǒng)逐步實現全省電力用戶全覆蓋、全采集的目標，同時保證了互聯的各系統(tǒng)的安全性和可靠性，以及數據交互系統(tǒng)的可維護性。基于本方案設計的數據橋接系統(tǒng)3個月的試運行的經驗表明，本文所提出的解決方案正確可行，達到了預期的研究目的。

[1]國家電網公司.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?；?嚴小文.MVC/j2ee在基于web的電量計費系統(tǒng)中的應用[A].全國電力系統(tǒng)自動化學術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)相關技術的應用與分析[J].機電信息,Iss.18:119-120,2012.

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