地区计量自动化系统建设

周剑斌，董兴海，刘正友

(云南电网公司楚雄供电局，云南 楚雄 675000)

1 前言

某供电局四合一计量自动化系统建设目标是通过统一的接入平台实现楚雄电网内的电能量采集、负荷控制、低压集抄、配变管理、电能量采集、地方电厂监控等自动化设备的接入、管理和控制，建设标准统一的四合一计量自动化系统，实现电能量数据的统一存储，统一应用和统一管理，并往上为省网公司提供数据支持，往下延伸至县级公司，系统采用地市集中的方式部署在楚雄供电局，县级公司通过工作站模式访问系统开展业务应用。

2 系统建设情况

2.1 四合一系统架构设计

1)系统逻辑架构:从逻辑角度看计量自动化系统划分为主站层、通信通道层、采集设备层三个层次。系统通过接口方式与营销系统、其他系统进行数据交互。

主站层采用集中式方式部署，系统共划分为数据采集、数据库管理以及综合应用分析层。综合应用分析层实现系统的各种应用，数据采集层负责采集终端的用电信息，并负责协议解析。

通信信道层提供了主站和采集设备间的各种可用的通信信道，是主站和终端信息交互的链路，主要采用的通信信道有:光纤专网、GPRS/CDMA无线公网、230M无线专网等。

采集设备层是系统的底层，负责采集和提供整个系统中电力用户的原始用电信息。这一层又分为终端子层和计量设备子层。终端子层负责收集用户计量设备的信息，处理和冻结有关数据，实现与主站的交互;计量设备子层实现用电计量等功能。

2)系统物理架构:主站系统的建设，除了需要实现在逻辑架构中提及的各个职能模块的建设，满足业务应用上的需求，系统的可行性、适用性、扩展性、安全性等关键问题，在某种程度上也决定了该系统的生命力。对于主要的服务器都配有备用服务器，在系统发生异常或者升级时可以做到自动恢复与无缝升级。

3)系统数据架构:四合一系统存储着非常庞大的采集数据与业务数据，对于大数据量的业务系统，数据存储规划是否合理科学直接影响到系统的成败，为了确保系统的整体效率，在数据存储方面采用分层、分块、吞吐的机制来完成数据的存储，尽量减小单表的极限数据存储量和数据库整体的可预算的数据存储量，同时还可以根据系统使用数据表的具体情况配置不同的硬件资源来尽可能的提高数据处理方面的效率。

2.2 四合一系统软件设计

2.2.1 面向功能的组件化设计

整个四合一系统构成在一套完整的系统平台之上，系统的各层面将以插件形式完成各自逻辑，平台框架负责统一调度以衔接各层面内容，平台包含了面向对象技术、并行处理技术、批处理技术、负载均衡技术、规约插件技术等核心关键技术，因而能实现应用的一体化、集成化和可扩展性，提高系统安全性、可靠性，有效降低系统维护难度，并能更加灵活、快速地响应业务变化对系统的需求。为了保证系统的持续性，各插件在平台上可以进行“热部署”配置。每一个插件都是一个高内聚的功能模块，插件与插件之间的协作通过平台的配置来实现——这样可极大地实现各模块之间的低耦合性。平台可以对各插件所占资源量进行实时监测，并可以通过调整各模插件所占用资源的比例来实现整体系统性能的优化。

图1 平台软件架构示意图

2.2.2 系统界面设计

四合一系统业务功能主要可以划分为数据查询、系统控制以及档案管理三大类。数据查询要求展示形式直观，系统界面多以各类图表为主;系统控制要示清晰、有层次感，系统多以树形目录来对操作对象进行拾取;档案管理要求快捷、易用，系统多以表单形式展示。四合一系统在界面设计上可根据登陆人的定制不同风格的界面，不同风格界面之间可以做到快速切换。

2.2.3 系统对外接口设计

系统可以通过统一的接口规范和接口技术，实现与其他业务应用系统连接，实现系统的互通，数据的互用，最大限度的发挥系统的功用。四合一系统主要的外部接口是与营销系统的对接。根据业务类别的不同四合一系统与营销系统接口采用WebService与中间库两种模式实现。对于即时性要求高且数据量不大的信息多采用WebSevice方式进行交，请求信息与回复信息;而大数据量的信息例如客户档案、电量信息则采用中间库形式实现。

图2 系统数据对外接口设计图

3 系统实现的主要功能

3.1 数据采集

四合一系统主要对辖区内的专变客户、公用配变、低压用户、厂站以及地方电厂的用电信息进行综合采集。采集的信息涵盖了电能数据、负荷曲线数据、电能质量数据、采集事件数据以及预付费信息等。系统通过主站定时自动 (按任务)采集、事件触发、主站按需读取、终端主动上报等方式获取来自智能电表、智能终端等设备采集来的数据。

3.2 数据管理

系统采用统一的数据存储管理技术，对采集的各类原始数据和应用数据进行分类存储和管理，提供系统级和应用级完备的数据备份和恢复机制。

系统提供采集数据完整性、正确性的检查和分析手段，发现异常数据或数据不完整时自动进行补采。提供数据异常事件记录和告警功能;对于异常数据不予自动修复，并限制其发布，保证原始数据的唯一性和真实性。

系统可以通过企业服务总线 (ESB)将数据与其他系统分享。一方面，系统可将一些实时运行的数据、统计信息转发到相关的系统;另一方面，系统也可通过ESB从其他系统获取数据，进行处理和分析，然后按照需要传送给其他实时性要求不高的系统。

系统根据应用功能需求，可通过配置或公式编写，对采集的原始数据进行计算、统计和分析。

3.3 系统控制

四合一系统可以分别按功率定值、电量定值以及费率定值对用户用电行为进行控制。系统还可以根据需求对用户用电行为进行直接控制。

3.4 综合应用

四合一系统完成了对电能量采集、配变监测、负控和低压集抄四大系统的数据以及功能的整合，业务功涵盖了负荷分析、电量分析、电能质量监测、异常用电分析、线损分析等。

4 结束语

四合一系统建设与应用实现了设计思路和操作习惯的统一、计量数据管理和应用的统一，减少大量的外部接口使用，提高了系统维护的效率，减少了系统维护的工作量，数据的实时性得到很大提高。四合一系统未建设前发、输、配、用各环节发生的电能量数据散布在负控系统、配变系统等各专业管理系统中，这些系统业务各有侧重，彼此间数据没能完全共享，电能量数据的价值也一直被没有发挥应有的作用。依托四合一系统的建设和应用整合了各类电能量数据和数据的集中展示，实现从楚雄供电局到各县级供电公司各级计量点电能量数据的集中统一管理。

［1］云南电网公司四合一计量自动化系统建设方案 ［S］.云南电网公司，2013.1.

［2］云南电网公司四合一计量自动化系统技术规范［S］云南电网公司，2012.8.

［3］李伟华，武占河.计量自动化系统一体化建设探讨［J］大众用电，2007(3):23－24.

［4］林帆.浅谈潮州计量 自动化系统的设计和建设 ［J］.知识经济，2010(i8):108.109.

［5］柯静.茂名供电局计量 自动化系统方案的设计 ［J］.广东科技，2009(20):91－95.