基于集约化统一化模式的电能量计量系统的设计与开发

2011-11-15肖艳炜

浙江电力 2011年12期

肖艳炜，余虹

（浙江电力调度运行技术中心，杭州 310007）

0 引言

电能量计量系统（TMR）是为发电、供电和用电企业提供电能量数据的采集、存储和应用平台，对所辖变电站、电厂、考核及计量关口的电能量数据进行完整、准确、及时、同步的采集，同时进行电能量数据的各种统计、计算和分析，为结算提供基本数据和考核手段。在电力行业体制改革不断深化、电网运营市场化的今天，电能量计量系统的重要性日显重要，已成为继 SCADA（数据采集与监控）、AGC（自动发电量控制）功能之后电网调度自动化的又一个基本功能。

目前，电能量计量系统的建设全面展开，形成了国调、网调、省调、地调、县调等五级调度的布局。以浙江省电力系统为例，至2010年底建有省调系统1套，地调系统11套，县调系统64套，覆盖全省500 kV，220 kV，110 kV变电站和省地、地县关口信息，接收部分城区大用户、35 kV变电站及地方电厂电量信息，共有电能表约4.5万块，信息点近20万个，为电网运营发挥了巨大作用。但这种各自为政、各建一套的“孤岛”做法，存在着软/硬件重叠、运行维护重复、系统接口繁多、信息共享落后、数据同步延时等诸多弊病，已经很难满足电力信息化的发展需要。

因此，根据国家电网公司集约化扁平化管理理念，结合当前电能量计量系统的发展趋势，提出了基于集约化、统一化模式的电能量计量系统技术方案。

1 建设思路

系统建设严格遵循集约化统一化模式，充分贯彻“硬件集中、软件集成”的基本思想，整体上实现“平台统一、数据存储统一、Web发布统一、接口统一、应用集成”。

（1）平台统一：电量处理、发布和应用平台在地区局建设实现，是一套完整的系统，各县局只建设简单的采集与维护子系统。

（2）数据存储统一：只在地区系统建设数据库服务器和数据存储阵列，所有数据由县局子站采集后传输至地区局系统统一存储。

（3）Web发布统一：所有电量数据和应用发布均基于地区系统实现，全地区功能和流程一致，权限控制机制一致。

（4）接口统一：所有与外系统的数据模型接口均在地区局实现。

（5）应用集成：在地区局集中实现地区及各下属县局的电量应用，各县局通过Web访问实现相关功能，所有应用功能一致，统计计算处理流程一致。

2 集约化的系统架构

根据集约化建设理念，做大做强地区主站系统，弱化县级系统，使之成为地区主站系统的延伸和补充，同时考虑不同变电站、电厂采集通道建设、维护的方便性和系统整体的应用需求，实现所有软/硬件的合理部署，即实现数据集中和硬件集中，减少整体投资，避免大量的接口开发和维护，减轻地区维护和管理的压力，统一实现电能量的综合应用。

典型的系统架构如图1所示，电能量计量系统由地区主站和县局采集子站组成。

2.1 地区主站系统

地区主站是1套完整的电能量计量系统，采用网络分布式结构，主要由前置采集、数据处理、应用管理3部分组成。前置采集、数据处理部署在安全Ⅱ区，实现数据采集和分析处理；应用管理部署在安全Ⅲ区，实现Web信息发布和分权限业务操作。数据处理与前置采集虽同属Ⅱ区，但独立建设，通过前置采集服务器的双网卡来分别组建不同的局域网，以提高可靠性。Ⅱ区和Ⅲ区之间部署安全隔离装置，以满足二次安全防护的要求。

前置采集部分由网络交换机、前置采集服务器、串口服务器、拨号池、专线通道设备等组成。通道设备根据不同通信方式支持网络、拨号、专线（专线MODEM或RS232）等通信方式，且支持几种方式的冗余热备。前置服务器连接GPS（全球定位系统），获取标准时间，在Ⅱ区对时同步的同时，与各采集终端对时，确保全网时钟同步。

图1 电能量计量系统架构

数据处理部分由网络交换机、数据库服务器（含存储阵列）、维护工作站、应用服务器、网关服务器等组成。

应用管理部分由网络交换机、安全隔离装置、镜像数据库服务器、Web服务器、报表/维护工作站、用户工作站等组成。

地区主站采用面向对象的体系架构，分存储层、公共服务层、业务逻辑层和应用层，配备齐全的电能量计量功能模块。

（1）应用层是指部署在工作站、Web服务器上的各种应用程序，包括数据采集、图形工具、报表工具、曲线工具、数据录入、数据查询等客户端应用，能满足电能量计量的各种需求且使用方便。

（2）业务层包括系统所需要的所有业务逻辑，包括数据存储、数据处理、统计考核、计算分析和计费等。

（3）公共服务层为应用提供显示、管理等各种中间服务，偏向于通用的、与业务无关的服务，包括报表服务、图形服务、消息服务、告警服务、安全管理服务和数据库备份管理等。

（4）存储层主要包括对象数据接口和关系型数据接口。

2.2 县局子站系统

县局采用子站建设模式，仅部署少量硬件设备，包括前置采集服务器、维护工作站、报表工作站、网络和通道设备等。主要负责管理范围内变电站、电厂的数据采集，并对这些厂站的通道进行维护；负责通过工作站登录地区主站系统，管理自身所辖的厂/站、电能表信息，对其进行日常维护和更新录入，制作相关报表等。

3 标准化的应用平台

集约化统一化建设电能量计量系统后，数据存储量增大、交互性提高，用户数增加，访问量猛增，及时性、准确性要求更高。要实现大数据量、高性能的存储与处理应用，应尽可能减少人工维护工作量，实现各种电能量报表和统计对象的自动生成和维护，实现各种实用化的功能应用。遵循标准化的建设方向，就必须有标准的电能量计量应用平台作为基础和支撑。为此，针对电能量计量系统的数据输入/输出关系，建立了1套标准的电能量计量应用平台，包括标准的底层平台、统一的数据采集和处理平台、统一的数据共享平台等，并实现了各平台间的综合应用。

（1）标准的底层平台。根据CIM模型规范，在对所有设备的物理位置和连接关系进行界定后，对一次设备按照电网层次结构和关联关系进行统一定义，对所有数据采用量测方式进行统一描述，对所有业务流程按相关描述进行统一实现，对所有对象采用统一命名技术进行唯一识别。基于上述技术实现的标准底层平台，很好地满足了系统建设和应用的需要，且可方便映射成标准的数据库底层模型。

（2）统一的数据采集和处理平台。在网络、拨号、专线等多种通信方式下，具有定时自动采集、自动补采、人工采集等多种采集方式，硬件、网络等采用N-1冗余配置，确保了数据的准确、完整、及时、同步采集和获取。

（3）统一的数据共享平台。随着信息化程度的提高，必须将系统的电能量数据充分横向和纵向共享，支持多套系统数据的接收和转发，以避免系统的孤岛建设，避免大量的、蜘蛛网式的系统接口建设。采用XML通信格式、TCP通信协议、定时发送和人工召唤相结合的传输方式、多发多收和一发多收的自由配置，实现了高效的信息交互。数据共享平台可根据实际需求分别部署在Ⅱ区和Ⅲ区，通过电力调度数据网和信息网实现网络连接。

4 流程化的业务管理

电能量计量系统的运行和管理涉及大量的业务流程，如电度表更换、TA/TV变比更换、电量追加、旁路代供、设备投停、设备更名等，直接关系到电能量的准确统计和分析，而各业务的归属管辖涉及调度、计量、检修、运行、营销等多个部门，需要协同工作。

系统在设计开发过程中，充分考虑了运行过程中的业务管理，实现了灵活的业务流程定义和管理，以替代常规流程的人工流转，及时、准确、有序地实现相关信息的录入、审核和确认。

以电度表TA变比更换为例，计量中心人员登录系统Web，填写电度表TA变比更换申请单，明确更换时间，发起更换流程，经过营销、调度、检修等部门确认后归档，变更正式生效。系统根据生效信息及更换时间，重新计算并更正相关的电量数据，所需的相关统计、计算和报表均自动实现，在统计、报表中自动体现TA变更事件，并在报表中备注说明。整个业务流程的操作均有完整的日志记录，以便日后查询和跟踪。