基于多种通信方式的辽宁电网关口计量信息管理平台研究与设计

代 宇，王 漪

(辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006)

关口计量管理是电网企业与发电企业、电力用户之间电量贸易结算的基础，也是电网企业经营、考核管理的重要环节。随着电力市场体制改革的推进，电网企业也不断通过技术升级与管理变革，促使计量信息资源在更大范围内的优化配置，提高电力主营业务的管理深度［1］。辽宁电网在电网发展、农电体制改革、集约化管理、优化发展环境等方面取得了历史性的突破。随着智能电能表的大面积推广、信息通道建设的逐步完善、营销SG186系统应用的不断深化、电量采集系统的广泛应用，辽宁电网已具备条件并亟需建设全省统一的“关口计量信息管理平台”，实现“全覆盖、全采集、全应用”，满足公司企业运营监控、购售电关口管理、购电成本分析、各类线损统计等管理要求，为现代电网企业经营管理提供技术支撑。

本文针对以往的局限性，研究如何建设一个“横向融合、纵向整合、全省统一”的关口计量信息管理平台，满足公司购售电关口统一管理、购售电成本分析、购售电量结构分析、分层分区线损分析、综合线损分析的要求，给财务集约化管理提供支撑数据，为现代电网企业经营管理提供技术手段。

1 J2EE及ORACLE简介

J2EE是一种利用Java 2平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关复杂问题的体系结构。J2EE技术的基础就是核心Java平台或Java 2平台的标准版，J2EE不仅巩固了标准版中的许多优点，例如“编写一次、随处运行”的特性、方便存取数据库的JDBC API、CORBA技术以及能够在Internet应用中保护数据的安全模式等，同时还提供了对EJB(Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP(Java Server Pages)以及XML技术的全面支持，其目的是成为一个能够使企业开发者大幅缩短投放市场时间的体系结构［2］。

ORACLE是一个对象一关系数据库管理系统。它提供开放的、全面的、集成的信息管理方法。每个Server由一个Oracle DB和一个Oracle Server实例组成。它具有场地自治性 (Site Autonomy)和提供数据存储透明机制，因此可实现数据存储透明性。

2 系统总体设计

按照辽宁电网关口计量点覆盖情况及现有电量数据采集情况，应用J2EE结合ORACLE DB设计本方案，系统总体设计图如图1所示。

2.1 辽宁电网关口计量信息管理平台计量点覆盖情况

辽宁电网关口计量点包括发电上网关口、跨区输电关口、跨省输电关口、省级供电关口、地市供电关口、内部考核关口6类关口计量点，覆盖情况如图2所示。

2.2 系统逻辑结构设计

按照总体设计方案及辽宁省电力有限公司现有管理模式形成本系统的逻辑结构设计方案。本方案涉及集成数据集直接采集数据，通过海量准实时数据平台汇总加工后，达到贸易结算、运营监控、线损分析、辅助决策分析等功能要求，系统逻辑结构图如图3所示。

2.3 系统应用结构设计

本系统主要针对两个层面的多个部门提供服务，即省公司层面的运营监控中心、电力交易中心、发展策划部、营销部、调控中心、省计量中心;地市供电公司层面的发展策划部、调控中心等部门。满足其生产、经营管理中的线损统计分析、营销业务应用、辅助决策分析等功能。系统应用结构图如图4所示。

3 系统数据采集与集成

3.1 系统数据采集

由于本系统涉及关口计量点通信条件的差异化，采用电力综合数据网、GPRS和Modem拨号方式实现电量和瞬时量的采集传输，数据包含正(反)向有功，正 (反)向无功，电压、电流、功率因数等。

为了实现多种通信方式的高扩展性，电量数据采集采用分层的架构设计。数据采集模块包括通信连接、通信规约、数据存储3层功能，以数据采集引擎为容器，多种通信连接、通信规约、数据存储功能以插件的形式实现。数据采集引擎负责采集参数管理、周期采集任务管理、通信连接资源管理、数据缓冲区管理及异常处理等。通信连接插件与通信规约插件之间采用统一的读写操作接口。通信规约插件与数据存储插件之间采用统一的数据缓冲区机制［3］。数据采集过程如下。

a． 数据采集引擎根据系统数据库及配置文件信息，初始化采集参数、通信连接资源、数据缓冲区，并启动数据存储线程。

b． 根据不同的采集周期，生成多个采集任务线程。

c． 采集任务线程，根据采集终端的配置信息，申请调用不同的通信连接插件，建立通信连接，根据采集终端支持的通信规约，调用通信规约插件，并将建立好的通信连接句柄传给通信规约插件。如果发生故障异常，则将异常报告给数据采集引擎，由数据采集引擎将日志进行统一的记录处理。

d． 通信规约插件与采集终端进行数据通信，对采集来的数据报文进行解析，并将要存储的数据放入数据缓冲区。

e． 数据存储线程根据数据缓冲区新数据事件通知，调用数据存储插件将电量数据存储到数据库中。

3.1.1 电力综合数据网方式采集

对于关口计量点具备电力综合数据网接入条件的，直接将电量采集终端接入电力综合数据网并传输至省公司数据服务器。

3.1.2 GPRS无线方式采集

对于关口计量点不具备电力综合数据网接入条件，但现场具备无线GPRS信号的选择GPRS无线方式采集经防火墙并传输到外网电量采集服务器，通过安全接入平台接入省公司数据服务器。

3.1.3 Modem拨号方式采集

对于关口计量点不具备电力综合数据网接入条件和无线GPRS信号或信号较弱的计量点，采用Modem拨号方式采集并通过Modem池接入省公司数据服务器。

3.2 电量数据集成

系统集成了辽宁省电力有限公司现有的电量采集子系统，包括:省调电量系统、地调电量系统、营销系统等。

电量数据集成采用了虚拟数据终端技术，针对集成的数据源系统根据网络位置部署多台数据接入节点机，运行数据集成软件。数据集成软件包括虚拟终端服务，数据源系统数据接入与数据对应关系转换3部分。

主站的数据采集功能向虚拟终端服务模块建立周期 (默认15 min)的数据请求，虚拟终端服务模块解析数据请求报文，并根据数据对应关系定义，查询到数据源系统的装置编码及数据路号，数据源系统数据接入，根据装置编码及路号，从数据源系统中间只读数据库中，获取电量数据。最终由虚拟终端服务模块将电量数据封装成数据报文，返回给主站。

采用虚拟数据终端技术，简化了多种异构系统数据集成面临的开发量大、集成机制不统一的问题。同时，由于复用了主站的数据采集功能，主站数据的补召、采集/集成日志及配置管理等功能实现了统一。

3.2.1 省调电量系统集成

系统集成了省调电量系统数据，包括:220 kV及以上发电上网关口、跨区输电关口、跨省输电关口、省级供电关口的电量数据。

3.2.2 地调电量系统集成

系统集成了地调电量系统数据，包括:220 kV以下发电上网关口、省级供电关口和部分内部考核关口电量数据。

3.2.3 营销系统集成

系统集成了营销系统电量数据，包括:10 kV及以上直供用户、内部考核关口 (台区计量点)的电量数据。

4 应用系统功能

4.1 贸易结算

系统通过与辽宁省电力交易系统 (购电)、营销系统 (售电)进行接口，实现全省发电厂按发电单元进行结算的目标。

4.2 运营监控分析

系统通过调用各子系统的电量数据，实现对购电情况、售电情况、购电类别、在线线损等实时数据进行监控，以满足公司生产运营的“可控、能控、在控”总体目标。

4.3 线损分析

系统通过各类电量及瞬时量数据的统计分析实现一次网损 (500 kV、220 kV)、地区综合线损、送变电线损、配电损失的实时计算、监控、分析以及关口承包考核等业务提供统一的基础数据。

4.4 辅助决策分析

系统通过接口方式调用电力交易系统购电数据、营销系统售电数据，实现全省的购售电成本分析、负荷预测等辅助决策分析。

5 结论

本系统通过建设一个“横向融合、纵向整合、全省统一”的关口计量信息管理平台，满足公司购售电关口统一管理、购电成本分析、购电量结构分析、分层分区线损分析、综合线损分析的要求，给财务集约化管理提供支撑数据，为现代企业经营管理提供技术手段。

a． 满足公司精益化管理、集约化发展对关口信息管理的要求。建设全省统一的关口计量信息管理平台，实现对发电上网关口、跨省输电关口、省级供电关口、城市供电关口、220 kV直供用户、66 kV直供用户、10 kV直供用户等信息的全覆盖与统一管理，满足公司经营管理的要求，为公司“三集五大”体系建设提供技术支撑［4］。

b． 实现关口计量基础信息统一管理。按照统一管理的原则，实现关口计量点的统一编码，为关口计量点设置与调整、投运前管理、运行维护、检测轮换、状态分析等业务提供支撑平台［5］。

c． 实现与电力交易运营系统的数据共享，满足财务集约化的数据需求。满足电量结算、购电成本分析、经济活动分析、统计分析等业务要求。

d． 满足线损“分层、分压、分线”管理需要。为一次网损 (500 kV、220 kV)、地区综合线损、送变电线损、配电损失的实时计算、监控、分析以及关口承包考核等业务提供统一的基础数据。

e． 实现关口计量信息资源利用最大化。依托SG－ERP平台，为ERP高级应用、分析与决策等其他相关业务系统提供数据。

f． 满足智能化电网建设的有关要求。按照国家电网公司《城市区域智能电网典型配置方案(试行)》中“对电力用户和关口的全覆盖并实现计量装置在线监测、实时采集等功能”的要求，在实现发电上网关口数据的实时采集的基础上，逐步实现在线监测功能。

［1］ 洪生伟．计量管理［M］．北京:中国计量出版社，2007．

［2］ 常建功．J2EE核心技术与企业应用［M］．北京:电子工业出版社，2012．

［3］ 郑阿奇．J2EE应用实践教程［M］．北京:电子工业出版社，2009．

［4］ 陈家斌．电能计量装置与管理技术［M］．北京:中国水利水电出版社，2010．

［5］ 中华人民共和国国家经济贸易委员会．电能计量装置技术管理规程［M］．北京:中国电力出版社，2002．