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電能信息采集與監控系統建設中的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題分析
摘要：經(jīng)濟社會(huì )的快速發(fā)展，使得社會(huì )生產(chǎn)生活以及人們對電力的需求逐漸增長(cháng)，而當前我國社會(huì )比較有限的電力資源與持續增長(cháng)的需求形成了難以調和的矛盾。為了應對這些問(wèn)題與挑戰，電力公司在持續擴大發(fā)電容量的同時(shí)，還需要不斷加強智能化電網(wǎng)的建設與優(yōu)化自身的營(yíng)銷(xiāo)管理，而在這一過(guò)程中便涉及到電能信息采集與監控系統建設工作。在新形勢下，電能信息采集及監控系統需要在傳統負荷統計的基礎上擴大采集對象，努力實(shí)現對中小電力用戶(hù)及居民用電信息的全覆蓋采集，從而加強對用電力應用的監控管理。眾所周知，電能信息采集與監控系統(電能采監系統)的建設需要相關(guān)技術(shù)的支持。對此，文章在闡述電能采監相關(guān)技術(shù)重要作用的基礎上，闡述了幾種主要的技術(shù)，并對其應用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。
關(guān)鍵詞：電能信息采集與監控 問(wèn)題研究 相關(guān)技術(shù)
當前，資源配置中市場(chǎng)越來(lái)越起到?jīng)Q定性的作用，特別是隨著(zhù)我國市場(chǎng)經(jīng)濟改革持續推向深入，電力市場(chǎng)的改革也勢在必行且迫在眉睫。而電能信息的采集與監控的主要工作已經(jīng)從傳統的符合控制轉成為用電服務(wù)，并因此拓展了電能數據采集、遠程抄表、計量異常監測等功能。電能采監中的相關(guān)技術(shù)能夠幫助企業(yè)更好的收集各種信息，從而使管理人員能及時(shí)發(fā)現企業(yè)用電服務(wù)中存在的多種問(wèn)題，并給予及時(shí)處理解決。具體而言，電能采監中的多種技術(shù)包括電能計量技術(shù)、計算機技術(shù)、數字通信技術(shù)等多種，是電能采監系統建設中不可缺少的關(guān)鍵核心技術(shù)。
一、相關(guān)技術(shù)在電能采監系統建設中的重要作用
1.1 電能采監相關(guān)技術(shù)可提高用戶(hù)信息采集的及時(shí)性
與傳統的采集技術(shù)相比，新型的電能采集技術(shù)更為先進(jìn)，其在15分鐘內便可對電網(wǎng)系統所用用戶(hù)的信息進(jìn)行采集并準確計算費用。對于用電量大，用電管理復雜的大型用電場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，定期實(shí)時(shí)對其用電信息進(jìn)行采集，對信息進(jìn)行自動(dòng)處理并自動(dòng)生成圖表，能夠確保供電企業(yè)管理人員及時(shí)發(fā)現這些場(chǎng)所用電過(guò)程中存在的問(wèn)題，從而提前預警，確保能夠對系統進(jìn)行及時(shí)檢修，避免用電事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運行的穩定性。
1.2 可集中監控我國電力負荷
對電力負荷的進(jìn)行監控能夠避免因電網(wǎng)中設備功率突然增大而導致的電壓升高，電線(xiàn)斷裂的問(wèn)題，進(jìn)而避免用電安全事故的發(fā)生。同時(shí)，采用先關(guān)技術(shù)能夠使供電管理部門(mén)針對建筑工地、商場(chǎng)等用電大戶(hù)的實(shí)際情況靈活調整用電策略，既能保證這些用電大戶(hù)的正常用電，又能避免功率突然增大而導致的斷電事故發(fā)生，最終提高了電力系統的安全性及穩定性。
1.3 提高供電管理部門(mén)的服務(wù)水平
采用相關(guān)技術(shù)能夠確保供電管理部門(mén)及時(shí)收集用戶(hù)的各種信息，從而及時(shí)了解用戶(hù)對供電的具體需求，并給予提前處理與解決，這樣便能避免供電企業(yè)與用戶(hù)之間出現矛盾。而且相關(guān)技術(shù)的應用能保證管理部門(mén)在面對用戶(hù)咨詢(xún)或質(zhì)疑時(shí)能夠給出令用戶(hù)滿(mǎn)意的答復，進(jìn)而也提高了部門(mén)的用電信息服務(wù)水平。
1.4 提高社會(huì )效益
電能采監相關(guān)技術(shù)的應用使傳統的由抄表員上門(mén)抄表收集信息的狀況一去不返，使得供電管理部門(mén)不必再支出大量的工作人員雇傭費用，供電管理部門(mén)的運行成本明顯下降，并且信息收集的效率還得到顯著(zhù)提高，一去一來(lái)便使得部門(mén)的經(jīng)濟效益大幅度提高，進(jìn)而也促使我國社會(huì )效益得到提高。
二、當前電能采監系統的相關(guān)技術(shù)概述
對于電能采監系統建設中的相關(guān)技術(shù)，我們需要了解其常用關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)、通信技術(shù)、數據模型以及網(wǎng)絡(luò )模型。具體如下：
2.1 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)
采集系統主站是采集系統的指揮中心及數據收集處理中心。采集信息通道，主要保證主站、終端、電能表等之間的通信連接。采集系統終端，在主站監控下進(jìn)行數據采集、管理、傳輸等任務(wù)，同時(shí)還執行主站下達的其他指令。采集器多分為單表采集器與奪標采集器，在完成電表電量統計采集的基礎上，還可將數據傳輸到終端內。
2.2 信息通道技術(shù)
第一，GPRS技術(shù)。該技術(shù)是一種新型的移動(dòng)數據通信業(yè)務(wù)，能夠實(shí)現高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，并且已經(jīng)在電能采監系統中得到較為廣泛的應用。通常來(lái)說(shuō)，GPRS技術(shù)具有點(diǎn)對點(diǎn)數據通信、用戶(hù)快速登錄、實(shí)時(shí)測量接入在線(xiàn)遠端數據、按流量計費及高速數據傳輸等特點(diǎn)。
第二，光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)是電力通信技術(shù)中較為重要的構成，隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)已經(jīng)在絕大多數電網(wǎng)系統中取代了微波通信。光纖通信具有信道不擁擠、信號不易受干擾、安全性高、質(zhì)量輕體積小、傳輸距離長(cháng)、傳輸損耗低等多個(gè)特點(diǎn)，因而在電能采監系統建設中得到廣泛應用。
第三，電力線(xiàn)通信技術(shù)。該技術(shù)又被稱(chēng)為電力線(xiàn)載波技術(shù)，是指利用電力線(xiàn)傳輸信息，從而實(shí)現通信。一般來(lái)說(shuō)，電力線(xiàn)載波技術(shù)可通過(guò)窄道通信、多載波調制、超窄道通信以及擴頻通信等方式實(shí)現信息傳輸。該技術(shù)具有工程量小、通信成本低、可靠性強、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。
第四，電話(huà)網(wǎng)通信技術(shù)。該技術(shù)以模擬技術(shù)為基礎實(shí)現通信，具有傳輸費用低的特點(diǎn)。
2.3 數據模型
電能采監系統中的電能表、采集點(diǎn)與采集單元是其數據模型中的重要組成部分。電能表示數據采集中最小的單元，而采集點(diǎn)類(lèi)似于用戶(hù)，是供電管理中的最小電源，其與電能表的關(guān)系是：一個(gè)采集點(diǎn)上可以安裝多塊電能表或有關(guān)傳感器。相比于以上兩者，采集單元又處在一個(gè)比較高的層次上，其可以由一個(gè)或多個(gè)采集點(diǎn)組成而成，通過(guò)采集點(diǎn)收集的數據對電能量數據進(jìn)行計算，從而為系統的下一步分析提供源數據。
2.4 網(wǎng)絡(luò )模型
電能采監系統的常用的網(wǎng)絡(luò )模型包括集中式、總線(xiàn)式、分布式以及中心局域網(wǎng)等結構。
三、基于相關(guān)技術(shù)的電能采集與監控系統的設計分析
筆者結合湖南省電力公司的實(shí)際案例，對其電能采集與監控系統設計建設進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以具體了解以上相關(guān)技術(shù)在實(shí)際系統建設中的應用。
3.1 電能采監系統的整體結構設計
該公司采用的整體結構主要設計為5個(gè)層次，分別為：現場(chǎng)設備層、終端設備層、實(shí)時(shí)系統層、數據庫層以及管理系統層，并且各個(gè)層次之間均通過(guò)相關(guān)信息通道進(jìn)行連接。
現場(chǎng)設備層：該層次的主要功能是收集用電現場(chǎng)的各種數據，并根據質(zhì)量對現場(chǎng)各設備進(jìn)行管理控制。這里所說(shuō)的設備主要包括三項電度表、防竊電設備，此兩項設備通過(guò)485總線(xiàn)與上層設備進(jìn)行連接。另外，還包括配變監測終端。
終端設備層：該層次的主要功能是完成系統內各個(gè)層次或結構之間的通信功能與信道管理功能。常見(jiàn)的終端設備包括：專(zhuān)變監測終端、公變抄表終端、關(guān)口表電能量采集終端、大用戶(hù)負荷管理終端。
實(shí)時(shí)系統層：該層次主要功能是實(shí)時(shí)將計算機網(wǎng)絡(luò )中的數據輸入到數據庫中，從而為后續各種系統分析提供參考。其包含的設備有：前置機、網(wǎng)絡(luò )設備、子系統管理工作站。
數據庫層：該層次的目的是存儲各終端采集的數據，并對數據進(jìn)行整理，按照實(shí)時(shí)、歷史、用戶(hù)檔案以及設備靜態(tài)數據等將全部數據分為四個(gè)主要部分。
管理系統層：該層次的主要功能是對整個(gè)系統進(jìn)行管理，并對用戶(hù)各種數據進(jìn)行分析，同時(shí)還能根據分析結果下達相應的指令。
該公司所設計的系統接入方案為：建設統一的包含數據庫的用電信息采集主站系統，負責對所有終端數據的統一匯集以及加工和存儲。營(yíng)銷(xiāo)系統統一維護采集點(diǎn)、終端、表計信息，并將其復制到用電信息采集主站數據庫中，由主站系統直接使用，避免了對同類(lèi)信息的單獨維護。另外，用電信息采集主站中的從現場(chǎng)采集的數據經(jīng)營(yíng)銷(xiāo)中間庫至營(yíng)銷(xiāo)系統進(jìn)行統一編碼管理。
3.2 電能采監系統的平臺設計
3.2.1 網(wǎng)絡(luò )平臺設計
第一，終端通信方式。該系統網(wǎng)絡(luò )平臺采用的終端通信方式主要有GPRS、CDMA以及PSTN等三種。前兩中通信方式需在得到相關(guān)單位批準后假設專(zhuān)線(xiàn)，并且需使用路由器及防火墻設備。后一種通信方式需要配置相應電話(huà)線(xiàn)路、串口通信服務(wù)器、電話(huà)Modem池以及機架式工業(yè)撥號Modem池。
第二，網(wǎng)絡(luò )構架模型。本網(wǎng)絡(luò )平臺采用的網(wǎng)絡(luò )構建主要有物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層。
第三，實(shí)力主站連接參數。該公司采用的重點(diǎn)連接參數為：
移動(dòng) IP： 10.223.31.188，端口： 4000， APN： csddl.hn，心跳：3～5分鐘
聯(lián)通 IP： 10.223.31.188，端口： 4000， APN： dlcb.hn，心跳：3～5分鐘
其內部局域網(wǎng)的連接參數為：IP： 10.223.29.25，端口： 9006
3.2.2 主機平臺設計
設計的主機包括數據庫服務(wù)器、前置機服務(wù)器、WEB查詢(xún)服務(wù)器和工作站四個(gè)部分。
3.2.3 軟件平臺設計
第一，操作系統。本系統所選用的網(wǎng)絡(luò )操作系統為windows 系統，主要是因為該系統與同類(lèi)系統相比價(jià)格低，且具有安全性好、兼容性高、可移植性與可靠性好、能夠支持因特網(wǎng)、全面而方便等多種特點(diǎn)。
第二，數據庫設計。本公司需用到的數據庫有盟市營(yíng)銷(xiāo)數據庫、集團公司運行數據庫、電費核算數據庫、數據中心數據庫、數據倉庫等五個(gè)。為確保以上數據庫的正常使用，公司采用了Oracle10g數據庫系統。
第三，中間件設計。該公司數據庫查詢(xún)系統為標準的三層體系結構。對此為滿(mǎn)足用戶(hù)使用及數據庫查詢(xún)的正常運行，該公司選用了TOMCAT5.5為中間件技術(shù)。
3.3 設計系統所實(shí)現的功能
本公司設計的系統主要實(shí)現了一下幾種功能：
3.3.1 防病毒功能
為了預防網(wǎng)絡(luò )病毒通過(guò)磁盤(pán)、網(wǎng)絡(luò )、電郵等對系統網(wǎng)絡(luò )造成破壞，該系統在設計時(shí)充分考慮到了防病毒功能。主要策略有：建立嚴格的防病毒規章制度，規范系統使用機制，加強安全備份管理，從而從管理上預防病毒。同時(shí)，在系統中還安裝了必要的防毒軟件，以實(shí)時(shí)監測預防病毒入侵。
3.3.2 數據備份與保存
為保證數據安全存儲，系統使用了兩臺共享磁盤(pán)陣列系統的數據庫服務(wù)器，以確保一臺服務(wù)器出現故障時(shí)，另一臺能夠代替工作，避免數據遭到破壞與丟失。另外，在數據備份與保存方面還采用了磁帶機備份、光刻機備份以及日備份等措施。
3.3.3 操作權限功能
為了提高系統的安全性，防止濫用系統、惡意登錄等情況的出現，在設計時(shí)對系統權限進(jìn)行的規定。每一個(gè)模塊、每一項業(yè)務(wù)的使用與操作都需要一定的權限，非權限內的操作人員不被允許使用與操作。同時(shí)，操作員在進(jìn)行操作前要使用賬號與密碼，賬號密碼有誤則禁止登錄或操作。
3.3.4 系統出錯處理
為確保系統發(fā)出錯誤指令，還進(jìn)行了系統出錯處理功能的設計。系統運行過(guò)程中一旦出現錯誤操作，系統會(huì )自動(dòng)向用戶(hù)進(jìn)行提醒，并且自動(dòng)取消錯誤的操作。若系統內部出錯，該功能又能夠最帶限度的保證系統數據的完整性與安全性，并對出錯的時(shí)間與原因進(jìn)行記錄以供復查。
另外，本次設計的系統還具有數據維護、用戶(hù)身份識別與授權以及提供線(xiàn)損分析數據等多種功能，從而全方位的確保系統的正常運行。
四、結語(yǔ)
本文就對電能信息采集與監控系統的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究討論，介紹了電能采監系統對于電力行業(yè)的重要意義和作用，分析了常用的相關(guān)技術(shù)，并結合實(shí)例對電能采監系統的實(shí)際設計中各技術(shù)的應用進(jìn)行了探討。相信通過(guò)相關(guān)技術(shù)的應用不僅能提高電能采監系統的運行水平，而且能給供電企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟效益�？梢�(jiàn)， 該系統中的相關(guān)技術(shù)值得我們進(jìn)行更為深入的研究與探討。
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