地區計量自動化系統建設

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建設目標是通過統一的接入平臺實現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、地方電廠監控等自動化設備的接入、管理和控制，建設標準統一的四合一計量自動化系統，實現電能量數據的統一存儲，統一應用和統一管理，并往上為省網公司提供數據支持，往下延伸至縣級公司，系統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開展業務應用。

2 系統建設情況

2.1 四合一系統架構設計

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

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

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。

采集設備層是系統的底層，負責采集和提供整個系統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，處理和凍結有關數據，實現與主站的交互;計量設備子層實現用電計量等功能。

2)系統物理架構:主站系統的建設，除了需要實現在邏輯架構中提及的各個職能模塊的建設，滿足業務應用上的需求，系統的可行性、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的生命力。對于主要的服務器都配有備用服務器，在系統發生異常或者升級時可以做到自動恢復與無縫升級。

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

2.2 四合一系統軟件設計

2.2.1 面向功能的組件化設計

整個四合一系統構成在一套完整的系統平臺之上，系統的各層面將以插件形式完成各自邏輯，平臺框架負責統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、規約插件技術等核心關鍵技術，因而能實現應用的一體化、集成化和可擴展性，提高系統安全性、可靠性，有效降低系統維護難度，并能更加靈活、快速地響應業務變化對系統的需求。為了保證系統的持續性，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作通過平臺的配置來實現——這樣可極大地實現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測，并可以通過調整各模插件所占用資源的比例來實現整體系統性能的優化。

圖1 平臺軟件架構示意圖

2.2.2 系統界面設計

四合一系統業務功能主要可以劃分為數據查詢、系統控制以及檔案管理三大類。數據查詢要求展示形式直觀，系統界面多以各類圖表為主;系統控制要示清晰、有層次感，系統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，系統多以表單形式展示。四合一系統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 系統對外接口設計

系統可以通過統一的接口規范和接口技術，實現與其他業務應用系統連接，實現系統的互通，數據的互用，最大限度的發揮系統的功用。四合一系統主要的外部接口是與營銷系統的對接。根據業務類別的不同四合一系統與營銷系統接口采用WebService與中間庫兩種模式實現。對于即時性要求高且數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。

圖2 系統數據對外接口設計圖

3 系統實現的主要功能

3.1 數據采集

四合一系統主要對轄區內的專變客戶、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據、負荷曲線數據、電能質量數據、采集事件數據以及預付費信息等。系統通過主站定時自動 (按任務)采集、事件觸發、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據。

3.2 數據管理

系統采用統一的數據存儲管理技術，對采集的各類原始數據和應用數據進行分類存儲和管理，提供系統級和應用級完備的數據備份和恢復機制。

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

系統可以通過企業服務總線 (ESB)將數據與其他系統分享。一方面，系統可將一些實時運行的數據、統計信息轉發到相關的系統;另一方面，系統也可通過ESB從其他系統獲取數據，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。

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

3.3 系統控制

四合一系統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

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

4 結束語

四合一系統建設與應用實現了設計思路和操作習慣的統一、計量數據管理和應用的統一，減少大量的外部接口使用，提高了系統維護的效率，減少了系統維護的工作量，數據的實時性得到很大提高。四合一系統未建設前發、輸、配、用各環節發生的電能量數據散布在負控系統、配變系統等各專業管理系統中，這些系統業務各有側重，彼此間數據沒能完全共享，電能量數據的價值也一直被沒有發揮應有的作用。依托四合一系統的建設和應用整合了各類電能量數據和數據的集中展示，實現從楚雄供電局到各縣級供電公司各級計量點電能量數據的集中統一管理。

［1］云南電網公司四合一計量自動化系統建設方案 ［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技術規范［S］云南電網公司，2012.8.

［3］李偉華，武占河.計量自動化系統一體化建設探討［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 自動化系統方案的設計 ［J］.廣東科技，2009(20):91－95.