基于信息化技術的電力計量中的研究

彭 放，李亦非，程詩堯，張雅靜，羅義釗

（1.國網北京市電力公司電力科學研究院，北京100045；2.福建網能科技開發有限責任公司福建福州350003）

基于信息化技術的電力計量中的研究

彭 放1，李亦非1，程詩堯1，張雅靜1，羅義釗2

（1.國網北京市電力公司電力科學研究院，北京100045；2.福建網能科技開發有限責任公司福建福州350003）

針對電能量信息采集未達到集中化、智能化與自動化管理要求的問題。同時也為了實現電能量信息的實時采集與監控，降低線損，加強輸電線路的考核，提高企業經濟效益，本課題根據電力公司電能量信息采集與監控現狀，以及用戶對電能量信息采集與監控智能化與自動化的需求，采用J2EE架構、SSH框架、Oracle數據庫管理系統的方法，通過在MyEclipselO軟件開發平臺上的實驗，實現了基于B/S結構的電能量信息采集與監控系統，本系統在電力計量中取得了良好的效果，并且有著廣泛的應用前景。

電力；監控；信息采集；J2EE架構

隨著技術水平的提高和經濟的快速發展，電力能源被充分的利用在各個領域，快速發展的電力行業給傳統的電力計量帶來了麻煩，電力計量中人工的資產信息管理顯得十分滯后，在信息處理中不僅緩慢，而且極易出現差錯，并且電力計量資產信息的安全性得不到保障。怎樣有效的提高電力計量中資產信息的管理化水平，及時提高其自動化水平，提高工作效率和資產信息管理的質量，尤其是怎樣確保電力計量資產信息的安全性，是電力計量發展中面臨的難題。本課題是根據TJ電為公司對電能量信息采集與監控集中化、智能化與自動化的需求展開的，采用J2EE架構[1]、SSH框架與Oracle llg數據庫管理系統為電力公司開發了一個電能量信息采集與監控系統，可以有效的解決這些難題，依托于無線電通訊技術，能夠對電力計量中的資產信息進行有效的管理，并且顯示數據，對數據進行及時處理，同時加密技術的研發和使用確保了電力計量中資產信息的安全性，J2EE架構適應了電力計量的發展，也推動了電力計量的發展進步[2-3]。

1 系統功能需求分析

根據上述系統目標的要求可知，電力企業電能量信息采集與監控系統在整個電為企業管理中發揮的作用是完成電力能量信息的采集與監控，以及采集終端設備的管理工作，其主要作用是為電力營銷業務系統提供基礎數據。通過電力營銷業務流程圖可知電能量信息采集與監控在電力營銷中的作用[4]。電力營銷業務流程圖如圖1所示。

圖1 電力營銷業務流程圖

1）使用者范圍界定

根據目前電力公司的電能量信息采集管理情況來看，其主管部口為計量中屯，營銷部口需要會調用的本系統數據，但并不直接操作本系統。因此，系統所面向的使用者為計量中屯、值班員、計量中屯、經理、打管理員與公司高層管理者[5]。

2）建立從檔案為基礎的電能量信息采集

電能量信息采集基主要目標是電為營銷信息系統提供電力客戶的基礎電力使用數據。因此，電能量信息采集應檔案為基礎，構建電力客戶電度表、智能采集終端、采集點的對應關系，這種關系的建立需要通過檔案維護來進斤。因此，系統具有檔案管理的功能需求，能夠實現檔案信息的新增、變更、修改等。

3）提供終端運行的智能化、自動化遠程管理與監控功能

電力公司客戶眾多，電網結構復雜，在實現電能量信息的采集與監控在電網中安裝了大量的智能采集終端設備，如果采用手工現場調配參數與運行監控，工作量巨大。因此，用戶需求系統具備終端運斤的智能化、自動化遠程管理與監控功能[6-7]。

4）建立強大的電能量數據應用功能

電能量信息采集與監控系統上線運行后會實時的采集各個輸配電線路中的電能量數據，這些數據必須得到合理利用。報表管理功能能夠靈活的輸出各類報表，以為企業管理者提供數據決策支持。

5）系統管理功能

系統管理功能需求包括系統基礎管理功能與系統安全功能需求。包括口管理、用戶管理、權限管理、服務器監控、數據庫管理與功能組管理[8]。

2 系統的總體設計

2.1 主站系統體系結構設計

電力企業電能量信息采集與監控系統由主站系統、網絡系統與硬件系統3部分組成，其中主站系統即完成電能量信息管理工作的管理信息系統平臺，網絡系統即主站系統與硬件系統之間的網絡通信平臺；硬件系統是指所有智能采集終端設備。

系統更適合采用B/S結構進行開發[9-10]，并充分利用J2EE架構下的SSH（Stmts+Spring+H化emate）框架技術，將系統劃分為數據持久層、業務邏輯層與表示層3層，各層級間采用接口方式進行通信[11]，使各層級間的鍋合性降低，能有效提升系統的擴展性能基于此，電能量信息采集與監控系統將采用三層B/S結構進行設計與開發，其體系結構如圖2所示。

圖2 電能信息采集與監控系統三層B/S體系結構圖

2.2 系統物理結構設計

電力企業電能量信息采集與監控系統由主站系統、網絡系統與硬件系統組成。

主站系統主是負責數據采集、服務應用、信息管理、前置通信調度服務等功能[12]。通過主站系統的體系結構設計可知，主站系統采用三層B/S結構進斤開發，S層結構在物理上對應數據庫服務器、Web應用服務器與Web工作站，為保證系統的性能與穩定性，系統將采用服務器集群方式進行均衡負載。

網絡系統即整個系統的網絡服務層，完成主站系統與硬件系統的數據傳輸服務。根據當前TJ電力公司所采用的網絡通信方案來看，主要采用網絡通信方式有GPRS/CDMA網絡通信、PSTN電話網絡通信、光纖專網通信與電力載波通信4種方式。這4種方式可以滿足智能終端設備與主站系統的通信要求。

硬件系統即所有的終端采集設備，包括計量設各、專變終端、載波表、電能表、采集器與集中器等，這些終端設各主要完成電能量信息的采集與監控功能，并通過網絡系統將采集的數據傳輸給前置服務器，或者接收主站系統所傳輸的參數配置進斤參數配置，或者響應主站系統的數據召測請求。

2.3 系統模塊功能結構設計

通過對電能量信息采集與監控系統的功能性需求分析，己明確了用戶對系統的功能性需求。并且上章在對功能性需求分析時己對各項功能進行了歸納總結，將屬于同一類型的功能性需求進行了聚合與分類，符合系統模塊劃分的“低耦合、高聚合”的原則。因此，系統將劃分為檔案管理模塊、運行管理模塊、數據應用模塊、線損管理模塊、報表管理模塊與系統管理模塊。采用設種系統模塊的劃分方式[13]，使得5個系統模塊間的耦合度降低，而模塊內均是同一屬性的功能，具有高度聚合的特性，有利于降低后續某個模塊升級對其它模塊的影響，降低系統功能擴展的成本。

6個系統模塊的具體聯系為：系統管理模塊為整個系統運行提供基礎數據的設置，同時對系統安全性提供保障，是整個系統運行的基礎；運行管理模塊是整個系統的核屯，完成智能采集終端參數設置、參數下發與數據召測[14]，從而使主站系統能夠通過網絡系統獲取智能采集終端設備所采集的數據，為系統的數據應用模塊、結損管理模塊、報表管理模塊理供數據支持；檔案管理模塊則為運行管理模塊提供檔案基礎數據，使所采集的數據能夠對應到對應的檔案資料中。根據6個系統模塊的聯系，系統模塊的包圖如圖3所示。

圖3 電能量信息采集與監控系統功能包圖

2.4 數據庫的設計

電能量信息采集與監控系統是以數據庫為核也的管理信息系統，上述系統模塊的功能要實現就必須有數據庫提供數據支撐。因此，必須對系統所需的數據庫展開詳細設計。

2.4.1 數據庫概念結構設計

1）用戶實體

用戶實體屬性包括用戶編號、角色編號、用戶姓名、性別、家庭地址、聯系方式、所屬部口、所屬功能組、職務、登陸用戶名與登陸密碼。用戶實體屬性圖如圖4所示。

圖4 用戶實體屬性圖

2）電能表實體

電能表實體包括電能表編號、型號、X常數、費率數、接線方式、CT倍率、PT倍率、綜合倍率、電表地址、電壓、電流、波特率、抄表規約、電表讀數整數位、讀數小數位、電能表啟運時間與生產廠家。電能表實體屬性圖如圖5所示。

圖5 電能表實體屬性圖

3）采集點實體

采集點實體屬性包括編號、名稱、類型、負責人、負責人聯系電話、安裝日期、維護日期、所屬公司、所屬分局、所屬營業站、所屬變電站、所屬線路、所屬臺區與地址。采集點實體屬性圖如圖6所示。

2.4.2 數據庫邏輯結構設計

數據庫邏輯結構設計的優劣對系統的影響較大，不僅對數據庫的升級與維護具有重要影響，同時也影響著系統開發的效率[15]。

結合E-R圖以及數據庫邏輯設計的規范要求，完成數據庫邏輯結構的設計。由于涉及到眾多的數據實體，以下僅對幾個主要的關系模式展開設計。

用戶信息{用戶編號，用戶姓名，性別，家庭地址，聯系方式，所屬部口，所屬功能組，職務，登陸用戶名，登陸密碼，創建時間，創建人}。

電能表信息{電能表編號，型號，X常數，費率數，接線方式，CT倍率，PT倍率，綜合倍率，電表地址，電壓，電流，波特率，抄表規約，電表讀數整數位，讀數整數位小數位，電能表啟運時間，生產廠家}。

采集點信息{編號，名稱，類型，負責人，負責人聯系電話，安裝日期，維護日期，所屬公司，所屬分局，所屬營業站，所屬變電站，所屬線路，所屬臺區，地址}。

圖6 采集點實體屬性圖

3 系統模塊的主要功能的實現

3.1 檔案管理模塊的功能實現

新增檔案功能可實現新増正式檔案、新增臨時檔案與未完檔案維護三項功能。電力公司在實際運營中正式用戶需要安裝終端時均需要建檔，臨時用戶需要臨時用電安裝終端時則建立臨時檔案。以新增正式檔案為例，新增正式檔案的信息內容包括采集點信息、電能表信息、正式電力客戶人口統計學資料與終端編碼信息，使智能采集終端設備與電能表形成配對采集關系，如果由采集點對電能量采集與監控進行集中采集，則還需要對采集點建立對應關系。

3.2 參數管理功能的實現

參數設置流程是指智能采集終端設備建檔后以及參數配置更新后需要通過下發流程更新智能采集終端設備中的參數。參數設備流程是根據系統內置的下發流程進行參數下發的過程。可手動進行參數下發，下發后會提示下發結果，以及下發失敗的原母。

3.3 值班管理功能的實現

值班管理功能主要完成計量中必值班人員在當班時的值班情況。其具體功能包括值班日志、事件查詢處理、操作記錄查詢、終端運行監控、終端運行情況統計、信道運行情況統計、日綜合數據抄收統計、當前終端運行異常統計、終端連續不在線情況統計、居民抄表情況統計與單位運行情況匯總等功能。

3.4 數據應用模塊的功能實現

根據系統功能設計，數據應用模塊可實現的主要功能包括采集點信息查詢、考核類維護與一般類維護等功能。以下通過對采集點信息查詢功能的實現對數據應用模塊的功能實現進行說明。

采集點信息查詢支持多條件或單條件的模糊與精確查詢，系統在設計時內置了多樣化的查詢條件，用戶輸入相應的查詢條件即可完成采集點信息的查詢。同時通將查詢結果導出至Excel表格中保存。系統內置的查詢條件包括公司、分局、營業站、變電站、線路、臺區、采集點類別、數拓來源、用戶編號、采集點編號、終端編號、測量點類型、采集狀態、計量表資產編號與未下發參數等。

3.5 終端檔案報表功能的實現

終端檔案報表可完成采集終端檔案信息的統計分析。在功能頁面內置了統計查詢條件，主要包括公司、分局、營業站、所屬變電站、所屬線路、所屬臺區、終端設備、終端類型、終端型號等條件，可通過這些查詢條件進行單條件、多條件的模糊或精確查詢，查詢結果以數據報表的形式呈現給用戶。

4 結 論

本次開發的電能量信息采集與監控系統通過強大的主站系統對整個電能量采集與監控過程進行智能化與自動化管理，能夠通過主站系統統一配置智能采集終端的配置參數，同時也能夠通過數據召測功能主動從智能采集終端設備中獲取數據，提高了系統的自動化。同時，系統對電能量信息具有強大應用能力，提高了電能量數據的利用率，進而也提升電力公司的運營管理能力。

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Research on electric power measurement based on information technology

PENG Fang1，LI Yi?fei1，CHENG Shi?yao1，ZHANG Ya?jing1，LUO Yi?zhao2
（1.State Grid Beijing Electric Power Research Institute，Beijing100045，China；2.Fujian Netpower Technology Development Co.，LTD.，Fuzhou350003，China）

Aiming at the problem that the electric energy information collection is not centralized，intelli?gent and automatic management.Also in order to realize the real-time collection and the monitoring of electric energy information，reduce line loss simultaneously，strengthen the examination of transmission line of electricity；Improve the business economic benefit；This problem is gathered and monitoring pres?ent situation according to Utilities Electric Co.'s electric energy information，By using J2EE framework，SSH framework，Oracle database management system，through the MyEclipselO software development platform for the experiment，oracle database management system to the demand of electric energy infor?mation collection and monitoring intelligentization and automation；On the MyEclipselO Software Devel?opment Platform，which Realized electric energy information collection and monitoring system based on the B/S structure，native system has been obtained good effect in electric-power metering，and has a wide range of applications.

electric power；monitoring；information gathering；J2EE framework

TN108.1

A

1674-6236（2017）22-0101-05

2016-09-22稿件編號：201609199

彭放（1987—），男，湖北荊門人，碩士研究生。研究方向：電力技術。