陕西电力关口电量采集系统模型数据交互解决方案

陕西省电力公司 刘 正

1.引言

根据国家电网公司的要求，用电信息采集系统要在全省范围内实现“全采集、全覆盖、全费控”的目标。陕西省电力公司电力用户用电信息采集系统[1]的建设处于逐步完善的过程中，目前已接入低压、配变用户总共近60万户，专变客户将于9月15号正式上线。根据有关要求，“全覆盖”不仅指各类用电客户的接入，而且还包括变电站、关口、小水火电厂等的接入，而已建成运行的关口电量采集系统已实现了变电站、关口、小水火电厂计量信息的接入，并以此为基础建立了相应的应用支撑系统。如何将关口电量采集系统采集的信息融入到用电信息采集系统中去，一方面满足国家电网公司对用电信息采集系统的考核，另一方面满足现有的关口计量计费应用支撑系统正常运行，是目前急需要解决的课题。

目前，国内用电信息采集种类比较多，最常见的是通过用电信息采集终端抄表，再将其采集的信息转发给电信息采集主站系统。由于变电站/发电厂的一些电能表充当电力交易上下网关口角色，这部分电能表主要由关口电能量远方终端采集，实现实时竞价上网和交易结算功能。为了将关口电能表信息接入上述两套系统，国内一些单位在关口上使用了双RS485接口的电能表，同时向两套系统上送电量信息；也有一些单位采用了终端间信息转发的方式实现电量信息共享。针对陕西省电力公司关口电量采集系统运行状况，决定在关口计量计费系统和用电信息系统主站之间实现桥接，达到关口电量信息共享的目的。

陕西省电力公司和各地市电力公司都建设了关口/变电站电量采集系统，经过多年建设和运行，已成为计量结算、网损监测等方面的应用支撑系统。以陕西电力关口电量采集系统[2,3]为例，该系统始建于2000年，经过多次升级改造，目前已运行13年，接入厂站110座，电表1200块，每天原始表码值的数据记录就有138万多条。如何将庞大的计量数据安全、稳定、及时、可靠地传输至用电信息采集系统，是本课题面临的难题。

2.功能需求和设计原则

模型数据交互接口主要向用户提供各种计量数据及事件，按数据对象分类，一般分为：计量点档案信息、日冻结电能示值、日冻结电能量、功率曲线、总电能示值曲线等[1,4]。

除了一些采集数据外，数据交互系统还将一些重要的操作记录融入用电信息采集系统，这些记录包括：旁路替代、CT/PT更换、电表轮换、电量替代、数据越限、数据修改、重处理和系统参数变更等。系统设计遵守以下基本原则：①一体化原则；②平台化原则；③实用性与先进性原则；④安全性与可靠性原则；⑤易维护性原则。

基于关口电量采集系统的实际情况和面临的问题、数据交互接口的功能需求和设计原则，本文将讨论具体的解决方案和实现措施。

3.解决方案

为了实现关口电量采集系统中的计量数据无缝融入用电信息采集系统，有两种传统的实现方案：一种是开放关口电量采集系统数据库，用电信息采集系统通过网络直接读取关口系统数据库中数据；一种是关口电量采集系统将采集的计量数据写入本地数据库的同时也写入用电信息采集系统数据库中。不过这两种解决方案都存在一些技术问题：①关口电量采集系统位于安全二区，而用电信息采集系统位于安全三区，两套系统之间不能直接互联，这两种方案都违背了安全性与可靠性原则；②变电站和关口电量由省电力公司和10个地市的电量采集系统采集，这些系统由多个供应商独立开发，各系统相对独立运行，数据分散保存，传统方案实施起来非常困难；③关口电量采集系统和用电信息采集系统之间的数据库模型不一致，需要建立一定的映射关系和转换关系方能实现数据信息对接；④为了实现第二种方案，还需要对现在运行的多套软件系统进行维护开发；⑤关口电量采集系统和用电信息采集系统之间紧耦合运行容易造成相互干扰，不利于系统的运行维护。为此，本文提出了一种使用中间库桥接的解决方案，较好地解决了上述问题，如图1所示。

图1 关口采集系统与用电系统之间数据接口—中间库桥接方案

图1中，为了实现安全二区和三区设备之间信息交互，在两个区之间增设网络安全隔离装置，实现信息交互的同时，确保两个安全分区内的网络保持物理隔离，实现信息交互过程中的安全性与可靠性。

由于各地市的变电站电量采集系统由不同厂商设计，数据库模型不统一，为了实现数据信息的一体化，简化用电信息系统数据交互的接口，本方案增设一个中间数据库系统实现对变电站和关口数据信息的抽取、清洗、转化等处理，以统一的格式保存在中间数据库中，用电信息采集系统直接访问中间数据库，获取所需要的计量数据信息。

采用中间数据库桥接的方案可以大幅度简化系统设计，降低系统施工实施的难度；中间数据库系统运行的ETL软件能够在线显示数据抽取的进度，并对数据的完整性、与数据源系统的连接和通信状态等运行参数实时监视，大大提高数据交互系统的可维护性。

针对两种系统数据库模型名称不统一的问题，本文依据国家电网公司颁布的《电力用户用电信息采集系统功能规范》，中间数据库系统模型以SG186营销业务系统为基础设计，建立统一数据库模型规范，同时建立中间数据库系统与各电量采集数据库系统之间的映射关系，实现模型数据和档案信息的统一化处理。

4.业务流程

根据数据交互系统所实现的功能和本文提出的解决方案，数据交互系统的工作业务流程如图2所示。

图2 关口采集系统与用电系统之间数据接口——业务流程

系统建立伊始，首先建立相应的变电站档案；其次建立变电站中计量节点的档案信息。依据有关技术规范，计量节点中间数据库档案是以SG186营销业务系统为基础建立的，同时参照变电站/关口采集系统和用电信息系统数据库模型，建立系统之间的计量节点映射关系表。依据已建立的档案信息表和映射关系表，ETL系统每天凌晨4点自动从变电站/关口电量采集系统中提取数据，并按规定进行统一化处理之后保存在中间数据库中。特别地，如果变电站/关口电量采集系统新接入了变电站或计量节点，需要重新同步中间数据库的档案信息表和映射关系表。此外如果发生某些计量节点的数据信息因为通信等因素未及时采集造成信息遗漏，ETL软件自动检测这些信息点的计量数据是否采集到，如果变电站/关口电量系统已将遗漏信息采集到，则数据交互系统自动启动信息追补任务，实现遗漏信息补采。

中间数据库中的计量数据信息根据配置的运行参数可以保存1～3个月，ETL软件自动检测历史数据库中的信息记录是否过期，如果过期则自动删除。

5.方案实施

在完成本解决方案的可行性论证之后，通过招投标方式选择系统集成商进行了软件设计和工程实施，成功实现了变电站/关口电量系统与用电信息系统之间的桥接和信息共享功能，达到了项目研究预期的目的。

6.结论

根据陕西电力关口电量采集系统模型数据交互技术规范，本文提出了采用网络安全隔离装置的中间数据库桥接技术方案，设计了中间数据库系统ETL软件业务流程，完成了关口电量采集系统中计量信息融入用电信息系统，实现了以SG186营销业务系统为基础的数据库模型的统一管理，满足了用户用电信息采集系统逐步实现全省电力用户全覆盖、全采集的目标，同时保证了互联的各系统的安全性和可靠性，以及数据交互系统的可维护性。基于本方案设计的数据桥接系统3个月的试运行的经验表明，本文所提出的解决方案正确可行，达到了预期的研究目的。

[1]国家电网公司.Q/GDW373-2009.电力用户用电信息采集系统功能规范[S].北京:中国电力出版社,2009.

[2]程海花,严小文.MVC/j2ee在基于web的电量计费系统中的应用[A].全国电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C].南京:电力系统自动化杂志社,2004:128-132.

[3]李苗,王超君.电量采集系统相关技术的应用与分析[J].机电信息,Iss.18:119-120,2012.

[4]陈海燕.电力系统中电能计量技术浅谈[J].中国科技博览,Iss.34:60.