電能量計量分析系統技術白皮書

1、電能量計量分析系統平臺西安思安科技信息股份有限公司2006年8月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 第一章電能量采集及計量分析系統簡介4 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 系統設計思想4 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 系統部分引用標準5 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第二章電能量采集及計費主站系統技術說明7系統概述7系統構成7 HYPERLINK l bookm

2、ark81 o Current Document 功能概述7 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 電能量采集及計量分析系統技術特點：8開放的體系結構8 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 先進的技術平臺9 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 實用化的應用軟件9系統的主要功能特色10豐富的數據處理功能及深層次的數據加工10 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 完善的權限管理機制10 HYPERLINK l

3、 bookmark108 o Current Document 內嵌的通信規(guī)約轉換接口10 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 自適應的數據通信功能11 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 主.校表數據處理11 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 無阻塞的通信流、任務流及數據永不丟失的數據通信功能11 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 多任務（進程）.多線程11 HYPERLINK l book

4、mark123 o Current Document 功能齊全的制表功能11 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 功能強大的網絡互聯能力11 HYPERLINK l bookmark129 o Current Document 面向對象的數據模型123.11簡單、易用的全漢化界面及數據的圖形、表格等多元化的組合輸出12 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 3.12均衡負荷的雙網絡運行方式12 HYPERLINK l bookmark139 o Current Document 電能量采集及計量分

5、析系統功能12 HYPERLINK l bookmark145 o Current Document 數據采集模塊13可支持的數據源13可支持的數據通訊方式13可支持的通訊規(guī)約14采集任務管理14主校表校驗錯誤！未定義書簽。遠程診斷及下裝參數14 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 人工置數14 HYPERLINK l bookmark155 o Current Document 系統對時14 HYPERLINK l bookmark159 o Current Document 數據庫管理模塊14歷史數據庫14數據庫的設計15數據庫存儲15 H

6、YPERLINK l bookmark164 o Current Document 檔案管理模塊154.3.1基于電網層次結構的電網設備、計量系統檔案管理164.3.2面各電力設備對象的參數錄入16系統管理模塊16權限管理16 HYPERLINK l bookmark173 o Current Document 系統自檢17數據庫管理17旁路代功能錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark177 o Current Document 網絡管理17 HYPERLINK l bookmark181 o Current Document 系統對時17 HYPERLINK l boo

7、kmark185 o Current Document 實時監(jiān)視17系統信息及管理17 HYPERLINK l bookmark191 o Current Document 統計分析模塊18電量數據統計18電量數據分析18 HYPERLINK l bookmark199 o Current Document 報表模塊18 HYPERLINK l bookmark212 o Current Document 考核結算19 HYPERLINK l bookmark215 o Current Document 電價管理19考核對象和考核方法的設置錯誤！未定義書簽。合同管理/電量考核錯誤！未定義書簽。

8、損失統計錯誤！未定義書簽。電費結算錯誤！未定義書簽。系統主要技術指標20附錄一熱電廠電能量計量分析系統平臺配置圖21第一章電能量采集及計量分析系統簡介1系統設計思想隨著電力體制改革的不斷深入，電力作為一種商品已逐步走向市場，為適應 我國市場經濟發(fā)展和電力體制改革，滿足電力市場商業(yè)化運營的需要，建設一個 能自動完成電量采集、統計、分析和結算并兼顧電量考核功能的電能量計量分析 系統是十分必要的。于上述原因，我公司自主研發(fā)了電能量采集與分析系統，采 用系統化設計思想，應用最先進的計算機網絡通信和控制技術、采用分層、分布、 開放型結構，充分考慮了系統功能的全面性、實用性，采用先進的技術，可用于 實現輸

9、、配電網、電廠、用電網電能量的自動采集、傳輸、存儲、分析、計費、 管理、監(jiān)控、打印，可實現各種電費自動結算，并通過支持實現與其它系統（如 DMS/SCADA/EMS/MIS等）的集成聯結，可滿足從省級電網到縣級電網和發(fā)電 廠、變電站等不同層次的運行需要，為電力企業(yè)的商業(yè)化運營提供決策依據。我 公司的電能量采集與計量分析系統是在經過大量市場調研和對許多用戶、專家咨 詢的基礎上研制開發(fā)的，完全滿足電能量計費系統的需要。我公司針對電能量計量分析系統的要求及特點，設計時充分考慮工程的實際 情況，特提出以下設計原則：電能量計量分析系統應采用開放的分布式網絡體系結構，充分考慮系統 的常規(guī)容量、先進性、可靠

10、性及可擴展性；先進性：保證所采用的技術是目前世界最先進技術，所采用的設備 屬世界主流產品，在相應的應用領域占有較大的用戶市場，在相關 計算機技術及網絡技術方面處于領先地位。高性能：響應快捷，特別在大負荷情況下具有較高的吞吐能力和效 率，延遲低?？煽啃裕壕W絡結構和主要設備應采用冗余配置，使系統具有較高的 可靠性和高容錯能力，能夠抵御外界環(huán)境破壞和人為操作失誤的能 力，任何單點故障將不會影響整個網絡的正常運作。網絡的可靠性 是通過結構化布線、網絡拓撲結構及設備性能、功能設置及軟件等諸方面來保證的。安全性：應保證信息數據安全，防止數據丟失和被竊，要有防病毒 能力。擴展性：隨著系統應用的逐步成熟，系統

11、應能在交換機上方便地實 現網絡覆蓋范圍和涵蓋的功能及增加接入終端的數量等方面滿足網 絡擴充的需要，以充分保護用戶的投資利益。 遵循有關國際標準和工業(yè)標準，系統硬件應選用符合工業(yè)標準的通用、 系列化產品，并具有良好的維修服務支持；系統應保證數據的可靠性、完整性、保密性，并應保證對原始電能量數 據的不可修改性；系統應具有數據采集、合理性檢查、數據編輯和數據分析等功能；系統軟件應符合國際標準，并具有良好的可移植性和互操作性；具有時鐘同步功能，能自動向廠站端發(fā)布對時命令，確保主站與廠站設 備的時鐘偏差在規(guī)定的范圍內；能夠按要求準確、完整、可靠地完成電網所轄范圍內電能量的采集、處 理、傳送、統計、存儲和

12、計量；具有良好的開放性，能支持不同類型電能表和電能表采集裝置的接入；支持用戶開發(fā)應用功能，實現對電能量數據的綜合分析和處理能力。2 系統部分引用標準IEEE 美國電氣電子工程師協會標準。ANSI美國國家標準委員會標準。EIA電子工業(yè)協會標準ITU國際電報電話咨詢委員會標準。ISO國際標準化組織標準。IEC國際電工委員會標準。UL美國保險商試驗室標準。NFPA 美國國家防火協會標準。GB中華人民共和國國標。DL中華人民共和國電力行業(yè)標準。ST標準國際單位制。NEMA 美國國家電氣制造協會標準。第二章電能量采集及計費主站系統技術說明1 系統概述1.1系統構成電能量采集與計費主站系統軟件全面采用開放

13、的工業(yè)及國際標準作為基礎 支撐平臺：操作系統：Windows NT、Windows 2000 server 軟件平臺硬件平臺：Sun、IBM、HP、INTEL/PC;跨硬件平臺 服務器端：單服務器/雙服務器Cluster結構，Alpha、Sun、IBM、 HP小型機、PC服務器，支持RAID,支持磁帶機或DVD-ROM備份 裝置。采集機、工作站等客戶端：Alpha、Sun工作站、PC,支持雙機熱備網絡環(huán)境：TCP/IP、IEEE802.3、X.25網絡協議，單網或雙網配置窗口及圖形：X-Window系統；OSI/MOTIF;Windows NTA 開發(fā)語言：delphi, Vc+等數據庫：關系

14、型/SQL/Client-Server 體系結構，Oracle、Sybase 或 DB2 等采集機柜：內置通信服務器、采集器等。1.2功能概述電能量采集及計費主站系統，其于本公司主站一體化系統化設計思想，支持 軟、硬件跨平臺靈活組態(tài)，應用最先進的計算機網絡通信和控制技術，采用分層、 分布、開放型結構，充分考慮了系統功能的全面性、實用性、先進性，可用于實 現輸、配電網以及用電網電能量的自動采集、分析與計費功能，并通過支持實現 與其它系統（如DMS/EMS/MIS等）的集成聯結，為電力企業(yè)的商業(yè)化運營提供 決策依據。從整體上看，該系統的應用可達到以下目標：直接采集變電站電表電能量數據和配變終端監(jiān)測

15、數據。各采集、計量、 考核點電能量、電能質量等電網數據，可自動、完整、準確、安全、及 時、一致、可靠、靈活的采集、傳輸和存儲，在任何情況下保證數據不 丟失。監(jiān)控電能量計量裝置運行信息和系統運行、計量缺陷等故障信息。提供用電MIS接口，為用電MIS系統提供原始表碼數據作為計費依據。 并實現表計檔案信息的共享。電量統計。實現電能量的全部統計，完成發(fā)電量的統計、分析。廠用電 量的統計分析，通過發(fā)電量、上網電量及廠用電量分析計算線損。電網重要關口電量準實時監(jiān)測。提供各種數據的瀏覽功能，并支持與企業(yè)內其它系統的集成。分費率、分時段電能統計。為負荷調度模式和電量調度模式相結合提供信息基礎。2電能量采集及計

16、量分析系統技術特點：硬件平臺：支持SUN、HP、COMPAQ、IBM、容錯等不同廠家、不同性能的 計算機硬件，重要軟硬件可以冗余配置軟件平臺：支持WinNT、Win2000多種平臺以及混合平臺數據庫：支持Sybase、Oracle DB2、MS SQL等商用數據庫數據結構：數據庫設計符合部頒標準DL/T645-1997數據結構，可適應 各類電能、電力數據數據通道：支持PSTN，DDN，ISDN，微波，光纖等多種通道通信規(guī)約：支持EDMI、IEC、DL標準和各廠家終端、表計通信規(guī)約系統接口：嚴格遵守有關的工業(yè)/行業(yè)標準，數據庫滿足ODBC、ADO多 種訪問接口標準系統集成：通過TCP/IP通信規(guī)

17、約、中間數據庫和中間數據文件等多種 方式實現與用戶SCADA、EMS、MIS和負荷管理等系統的數據共享和系統 集成，支持用戶二次開發(fā)系統擴展：用戶不需修改任何程序即可任意擴展計量點、終端數量，擴 展應用工作站數量2.2先進的技術平臺采用C/S結構體系，也支持基于Java和中間件技術的全Web結構通過系統裁減和整合，可支持幾十臺計算機組成的大型主站網絡系統， 也支持單服務器模式下的小型分站系統支持容錯計算機技術、雙/三網冗余技術等來進一步提升系統性能采用 WinNT、Windows2000 網絡操作系統，采用 Sybase、Oracle、MS SQL Server等大型商用數據庫采用原始數據庫、

18、工作數據庫和凍結數據庫三級數據處理結構，支持數 據辨識、過濾、修補、凍結、發(fā)布等多種權限處理具備采集終端、操作系統、數據庫和應用系統四級安全控制智能化的數據采集服務，能自動根據通信任務類別、重要度和通道資源 類別及占用情況進行任務調度，支持多通道并行通信、斷點續(xù)傳、主備 通道自動切換等處理數據采集終端采用實時多任務嵌入式操作系統和嵌入式數據庫，全面的 可靠性設計，具有識別非法主站的能力，支持電量凍結功能，數據采集 時標精確到秒2.3實用化的應用軟件數據采集的準確性、可靠性，算法的準確性，系統的安全性、可靠性和 實用性等已經得到實踐反復檢驗和確認支持用戶對計算步長、結算時刻、代表計量點等靈活設定

19、，支持時標， 表計分時、主站分時等不同要求電量統計支持換表、換互感器、主備表替換等多種操作根據用戶要求設計、修改界面，定制用戶需要的各類報表專業(yè)化的電量管理應用軟件，靈活豐富的電量統計分析對象定義，支持 各種電量統計報表分析支持電壓合格率、功率因數合格率、供電可靠性、負荷特性等多種應用 統計分析為適應實際工作需要而設計的電量修正、報表審批發(fā)布、數據稀疏、數 據修補等功能豐富的高級應用實踐：1分鐘最大需量計費、5分鐘上網電量計費結算、 基于電力市場的計劃考核調度，以及與MIS等系統的集成3.1二：5數據虹不僅系統中采集的原始電量數據帶時標，一些相關參數如CT. PT變比，電 表的轉比等）也帶時標

20、，記錄表計、CT、PT的更換時間，以便進行數據統計， 保證統計數據的正確性和連續(xù)性。系統可根據當時的采集數據和參數計算出任一 時間內的一次側電量數據；系統有很強的數據效驗手段（如采集標記.限值及 主.校表對比例，保證數據的可靠性；另外，系統還具有豐富的數據統計及分析 功能，在數據處理上，幾乎無須做二次開發(fā)。3.2完善的權限管理機制將人員、部門進行分組.組內分級分配權限，做到人員.應用.機器三位一 體化管理。采用授權人和操作人分離的數據修改機制，只能修改原始采集數據的副本數 據，并能將修改過程存入數據庫中，同時置數據修改標志。3.3內嵌的通信規(guī)約轉換接口系統含有內嵌的通信規(guī)約轉換接口，通過此接口

21、，可方便實現多種通信規(guī)約 的轉換，對未來接入的不同通信規(guī)約設備，只需根據接口的一系列定義，即可方 便的接入。3.4自適應的數據通信功能根據用戶定義，采集服務器自動選擇不同的通信（如光纖、網絡、專線等）， 在主通道異常時，支持自動選擇備用通道。3.5主.副表數據處理系統對主、副表的電能量數據都進行采集和存儲，根據它們的差額判別電能 量數據的有效性，并置數據采集標記，供有關人員使用。在無副表時，可以通過 與SCADA/EMS系統的積分電能量數據進行比較和判別。3.6無阻塞的通信流、任務流及數據永不丟失的數據通信功能將通信流、任務流、顯示流和應用程序徹底分開，使通信流.任務流.顯示 流相互獨立，并實

22、現無阻塞的通信流.任務流，通過多層體系結構更好的實現任 務的分布。系統中通信數據永不丟失。3.7 多任務（進程）.多線程采用支持多任務.多線程的操作系統，并采用線程方式進行編程，多個任務、 多個線程同時執(zhí)行，任務相對獨立，提高系統的高可靠性。3.8功能齊全的制表功能CELL控件及桌面系統.Crystal Report報表工具等生成的文檔可在任一臺 系統內工作站上打印。3.9功能強大的網絡互聯能力系統除支持TCPIP通信協議外，還支持IPX/SPX等其它通信協議，可實現 與SCADA/EMS系統的連接，與MIS系統的連接，與電力交易系統的連接，與上.下 級電能計量系統的連接及與負荷管理系統、營業(yè)

23、系統的連接。3.10面向對象的數據模型采用面對電力系統對象、層次的數據模型，進行數據庫中數據關系的一致性 設計、校核，實現數據的無冗余快速輸入。3.11簡單、易用的全漢化界面及數據的圖形、表格等多元化的組合輸出簡單、易用的全漢化界面；提供多種方式的組合輸出（表格、曲線、統計、 圖形）。表格、曲線、統計圖形等輸出形式的在線切換。支持第三方數據輸 出控件?？砂慈W、電廠、市、縣、區(qū)、變電站、各電壓等級等系統中所有采集 及統計出的電量數據，顯示當日及一年內任何日期的電量曲線；各變電站一次接 線圖及接線圖各線路上的電量數據。所有曲線畫面上都有最大值最小值發(fā)生時 間，當日曲線的刷新周期與數據采集周期相同

24、。3.12均衡負荷的雙網絡運行方式系統具有雙網絡的系統結構，雙網正常運行均衡負荷，故障無等待自動切換， 大大提高系統的可靠性。4 電能量采集及計量分析系統功能應用系統軟件采用分層式模塊化設計，分為基本系統、擴充系統和高級應用 系統，具體如下：1）基本系統：功能上是一個電能量采集及分析系統，是系統運行的最基本的 應用軟件配置，包含了系統底層的平臺建設，擴充系統和高級應用系統建立在基 本系統之上。具體包括以下模塊：數據采集模塊數據庫管理模塊系統檔案管理模塊 統計分析模塊報表模塊2）擴充系統：基本系統的擴充功能模塊，包括：圖形模塊3）高級應用系統：完成系統的高級應用分析功能，提供決策支持。考核結算模

25、塊理論線損分析模塊4.1數據采集模塊數據采集模塊進行系統主站與電能量廠站系統（采集器、集中器、電表等） 之間的數據通訊，實現電能量、電能質量數據的自動周期采集、數據補測以及參 數下裝等功能，能采集、處理廠站設備傳送的電能量數據及與電能量相關的重要 信息，系統支持隨時抄表（包括按設定周期抄表），儲存密度可調，數據可保存， 可備份。并具有集成其他數據源的功能。采集的電能量數據直接傳輸到歷史數據 庫。4.1.1 可支持的數據源廠站端的采集系統所采集的分時段電能量值電表的電能量值便攜式抄表機現場錄入的數據人工設置的電能量數值通過計算機通信網關與其他系統交換的電能量或其他相關的值。4.1.2可支持的數據

26、通訊方式 支持光纖通訊網（或其他廣域網）方式（利用TCP/IP）支持電話拔號（電力、郵電程控交換網）通訊，拔號MODEM的通訊速度 可自動識別（3005600Bit/s）支持專線（光纖等）通訊方式支持微波通訊方式支持無線通訊等其他方式可支持的通訊規(guī)約系統具有良好的開放性和互聯性，可支持不同類型電能表和采集器的接 入。采集任務管理可定時向電能表采集數據，也可隨時召喚采集數據在一個采集周期內，若某個廠站或某個表采不到數，系統應能自動再召 喚，重復訪問的次數可定義。當主站與某個電能表通信中斷，一旦通信恢復后主站能以自動召喚方式 獲取中斷期間的全部電能量數據，以保證數據的完整性和連續(xù)性，如有 異常情況

27、應給用戶特別提示遠程診斷及下裝參數主站具有對電能表進行遠程診斷和測試功能及下裝參數的功能人工置數在電能表損壞的情況下，可人工置入或修改丟失和錯誤的數據。所有人 工置入或修改的數據，包括采集數據的可移動介質輸入的數據，都應有 相應的記錄和標記；系統對時系統支持主站規(guī)約對時，可與廠站電能表進行對時。4.2數據庫管理模塊4.2.1 歷史數據庫系統信息共享的核心是數據庫的共享，采用通用的商業(yè)關系型數據庫可以為 數據庫訪問提供良好的基礎。因此，商用數據庫的使用已經成為目前工業(yè)界數據 應用的潮流。同時，商用數據庫具有如下明顯的特點： Client/Server結構體系，提供方便的網絡訪問。安全的事務處理能

28、力，當系統發(fā)生故障時，保證數據不丟失。觸發(fā)器功能為保證相關數據的一致性帶來便利。自動數據備份功能，使重要數據的備份簡便易行。開放的、標準的SQL語言數據庫訪問接口。電能量采集及計量分析系統歷史數據庫支持大型商用數據庫管理系統MS SQL、Oracle、Sybase、DB2 等。數據庫的設計對于數據庫采用模塊化的設計可分為以下數據庫：采集參數庫、設備檔案庫、 分析參數庫、原始數據庫、原始數據派生庫。統計分析庫、操作記錄等。數據庫管理數據庫分為兩級，一個是采集來的原始數據庫，不允許修改，二是應用數據 庫，它相當于是原始數據庫的復制，在它的基礎上應用程序可進行有效的處理， 支持數據編輯（人工錄入或替

29、代），經過人工修改的數據都在修改標志。統計結果單獨存放，便于快速查詢和備案。數據庫留有有足夠的空間，可將存入光盤或磁帶的歷史數據恢復，以供數據 查詢、個性、分析、打印等處理。數據庫存儲關系型數據庫的模塊化設計以及存儲過程、觸發(fā)器等的應用保證了數據存儲 的完整性、一致性?？筛鶕枰獙v史數據進行備份，備份介質支持光盤、磁帶等。4.3檔案管理模塊設置廠站名、廠站編號、通道號（MODEM號、電話號碼）、通信規(guī)約、波特率、 采集容量等?？商峁┒喾N通信規(guī)約、波特率供選擇。4.3.1基于電網層次結構的電網設備、計量系統檔案管理以樹型結構管理電網設備，可靈活構造電網層次結構。4.3.2 面各電力設備對象的參

30、數錄入能方便地在線修改或定義電能量表計的名稱、編號、窗口值、倍率參數、費 率、時段（數量可以任意設置，時間間隔最小為1分鐘）、存儲周期（不同的數 據可以設置不同的時間間隔）以及數據處理方式。系統能適應關口表的變換，電 網結構、設備參數調等變化?？砂醋冸娬尽㈦妷旱燃?、電量類型分層次提供計量 點的定義、管理功能，并能設定操作、維護權限。各種電網設備檔案查詢、錄入，變電站、變壓器、母線、電表、CT/PT、 線路、臺區(qū)等檔案。數據采集參數設置：采集終端和計量點參數。采集方案：主站自動采集方案和采集終端（自動采集方案）。分析參數設置：各種統計對象的周期統計方案（提供日方案、月方案兩 種固定統計方案）。統

31、計對象參數設置：可根據計量點定義各種統計關系，包括變電站、主 變、母線、線路、分壓統計項目、分區(qū)統計項目、用戶、關口電量、小 火（水）電電是、線損小指標統計項目（母線電是不平衡率、站用電是、 功率因數）及自定義對象。業(yè)務變更：表計維護、記錄、更換表計記錄和校核表計數據記錄，CT/PT 修改，掛表/拆表。4.4系統管理模塊4.4.1權限管理將人員、部門進行分組.組內分級分配權限，做到人員.應用.機器三位一 體化管理。采用授權人和操作人分離的數據修改機制。4.4.2 系統自檢能在短時間內對系統進行全面檢查，診斷本機狀態(tài)以及系統的配置狀態(tài)，可 以快速大部分排除或診斷出故障位置，為系統管理員提供參考信

32、息。系統具有遠程維護及遠程診斷的功能。數據庫管理能顯示目前數據庫的使用狀況、數據庫的使用率、運行記錄等。網絡管理為保證網絡的可靠性，系統支持冗余的雙網機制。配備有網絡管理軟件，系 統管理員可對網絡各節(jié)點數據流在網絡上的分布進行配置。系統運行時對每一個 網絡進行監(jiān)視（包括CPU負荷、內存使用狀況、磁盤總量、數據庫的空閑總量 等），同時對于節(jié)點的異常情況及運行組態(tài)進行監(jiān)視，報告異常情況并且進行重 新組態(tài)，保證系統的可靠性等。系統對時可手動或自動的定期進行全系統的對時，支持GPS對時或其它系統的時間 源。實時監(jiān)視實時監(jiān)視設備的運行狀態(tài)，包括采集終端狀態(tài)、通道狀態(tài)、電表狀態(tài)等，以 及數據采集任務執(zhí)行情況。系統信息及管理管理系統的各種日志信息如主站運行信息、用戶登錄信息、數據統計分析、 數據備份、修改、對各種歷史事件的查詢等。4.5統計分析模塊電量數據統計具有按規(guī)定的不同時段、不同區(qū)域、不同類別分別累計電量功能，