摘要:電能量遠程計量系統充分利用現代通信技術、信息處理、儲存及發布技術,實現關口數據、變電站、電廠、配電變壓器、大用戶等計量點數據的遠程自動采集；同時與負荷控制系統、調度管理系統、電力營銷系統、能量管理系統等實現互聯互通，建立以電能量數據為基礎的數據中心平臺；在數據中心平臺上通過處理和挖掘數據，實現電能量的自動統計、考核結算、全網網損計算與分析、用電監查、防竊電、營銷決策支持、營銷自動化技術支持等應用功能。
　　1電能量遠程計量體系結構
　　1.1系統構成
　　遠程計量系統采用分層、分布式結構，由主站、變電站電量采集終端、配變/大用戶采集終端和通信網絡組成。主站的結構為分布式局域網絡，數據采集系統通過配置不同的通信模塊以網絡、模擬或數字專線/撥號、全球移動通信系統、通用分組無線業務或光纖等方式與采集終端通信，同時抄錄站端采集裝置的信息。數據傳輸支持主站召喚方式和終端主動上報方式，終端將電量數據和時標上傳至主站。主站可發廣播命令，同時完成終端統一對時、電能表數據凍結、電能表處理器復位等功能。
　　1.2系統主站
　　1.2.1硬件平臺
　　主站包括數據庫服務器、前置機、工作站和網關機。數據庫服務器采用冗余雙機集群互為熱備用工作方式，前置機采用雙機平衡工作方式。主站網絡采用冗余的高速雙網結構，分為內網、安全區、信息網、變電站四部分。其中變電站部分與專用設備相聯，經過網橋直接接入內網，安全性高；安全區部分接互聯服務器和Web服務器；電力信息網可通過防火墻訪問系統安全區的服務器，但不允許訪問主服務器以保證系統的安全性。考慮服務器的并發網絡流量，采用千兆網卡將服務器接入三層千兆交換機。同時，在建設系統網絡的過程中考慮具有新增設備的接入能力。
　　1.2.2軟件平臺
　　系統軟件按三層瀏覽器/服務器及客戶機/服務器結構、模塊化、分布式設計，實現業務與數據分離。底層包括支持平臺及服務器模塊；中間層具有訪問底層的統一接口；應用層通過中間層對底層進行訪問。系統模塊采用跨平臺設計，其中對重要模塊實現主輔備份。
　　1.2.3系統軟件模塊
　　（1）軟總線模塊。提供構筑在TCP/IP通信協議基礎上的一整套系統內跨平臺通信解決方案，實現按名字定位的網絡透明通信及屏蔽底層的具體通信細節。同時提供用戶管理機制，為上層模塊的開發提供更多的方便。
　　（2）控制臺模塊。主控臺是基于軟總線模塊建立的，它是整個系統的主界面，為管理本機上運行的各個模塊提供了統一入口，具有友好的操作界面，便于用戶管理，易于維護系統的正常、穩定運行。
　　（3）前置通信模塊。主要實現系統的數據采集，根據設置的自動采集策略采集遠方終端數據，事項數據通過軟總線發送到事項服務器，由事項服務器統一處理；其它數據發送到數據處理服務器，由數據處理服務器進行存盤和處理。
　　（4）Web應用模塊。是綜合電能量采集與管理系統的瀏覽器界面。采用Web方式實現系統基本的人機會話，在客戶端實現免安裝和維護，特別適合像電能量遠程計量系統這樣多個部門同時使用的系統。
　　（5）事項管理模塊。分事項服務器和事項查看器，其中事項服務器負責接收系統內各模塊發送的事項，并實現保存、轉發（郵件和事項查看器）功能。
　　（6）線損計算與分析模塊。統計線損是根據表計采集的電量數據計算電網中各元件的損耗；理論線損一般按典型日拓撲計算（典型日拓撲需要管理人員人工維護），數據以時段電量為基礎，包括理論計算的拓撲分析、狀態估計等。
　　（7）負荷分析模塊。可在電量統計數據的基礎上對單個負荷或一組負荷進行各種統計分析。
　　（8）配變監測模塊。掌握公用配變運行狀況，為業務擴展、配變安全、經濟運行提供可靠依據。
　　（9）圖形化人機會話模塊。繪制和顯示各類示意圖（地理示意圖、接線圖、主站網絡圖及其它自定義示意圖）。
　　（10）數據處理模塊。用于接收前置通信模塊采集的原始數據，并存入數據庫。一般來說，電表的電能量原始數據主要有窗口值（表碼值）和負荷曲線，在此基礎上同時考慮換表、換電流互感器（CT）以及旁路替代等操作實現計量點電量的分時段、日、月、年等統計。統計的電量數據是所有其它高層應用的基礎，因此電量數據的正確性關系到高層應用的正確性，是一個比較重要的模塊。
　　（11）其他模塊。系統還包括報表模塊、計劃考核、負荷預測、關口側電費結算、便攜式抄表、對時模塊、二次開發接口等模塊。
　　1.2.4系統安全性考慮
　　（1）網絡安全。采用防火墻實現內外網隔離，將與其它系統互聯的服務器放在防火墻的安全區，允許其它系統相關計算機的訪問，同時也能訪問其它系統，但其它系統不能直接訪問本系統的內網。
　　（2）系統設計方面。系統有完備的用戶權限管理功能，為每一個功能設置一個權限，并由系統管理員根據需要分配給相關部門的相關用戶，每一個用戶又有各自的密碼保護，這樣能有效地防止非法用戶的入侵以及非法操作；對于原始數據在技術上保證其不可修改；在經過修改的其它數據上打上修改標志，并記錄修改的人員與時間；使用本系統提供的開發接口訪問本系統數據時，必須先進行用戶認證，使認證失敗的連接不能訪問系統數據；而且對不同用戶分配只讀、讀/寫等功能權限；系統應用程序自動生成登錄事件記錄，包括登錄的用戶名、登錄時間、登錄IP以及相應的執行操作等，并生成完整的日志。
　　1.3電量采集終端
　　電量采集終端包括變電站電量采集終端、配變和大用戶采集終端。其主要功能是采集、存儲電能表的數據，監測系統運營狀況，通過不同的通信方式按照一定的通信協議與主站交換信息。它主要有以下功能：
　　（1）電能量采集。在提供接口規約的情況下能夠與各種類型的脈沖電度表和數字電度表接口，讀取電能量數據；可根據需要采集表計送出的各種電量數據，包括正反向有功、無功、需求量，負荷曲線，費率，電壓，電流，功率因數，頻率，峰、谷、平、尖電量等各種數據；采集記錄狀態信息，如遙信狀態、失壓、掉電、缺相、電能表所記錄的相關事項等；采集脈沖電度值；采集遙信狀態用于判斷旁代信息。
　　（2）數據存儲。存儲周期可根據需要設置；具有足夠大的存儲容量，可長時間存儲數據；掉電數據不丟失。具有防誤寫措施，以保證數據的準確性。
　　（3）通信。電量采集終端具有多個通信接口，可通過網絡、模擬或數字專線/撥號、GSM/GPRS和專用線路等多種通信方式與主站通信；電量采集終端與主站的通信規約可采用IEC60870-5-102，也可采用其它標準規約或廠家通信規約；電量采集終端可配置多個RS232接口和RS485接口，各串行口數據傳輸波特率均可根據需要獨立設置，與電表的通信采用DL/T645通信規約，也可采用其它標準規約或廠家通信規約。
　　（4）數據處理。能夠對各路電度表的數據進行處理，分時段、日統計各路電能量數據并存儲，時段及間隔可根據需要設定；記錄和處理電能終端的各種事項。
　　（5）狀態監視。能夠檢測各路智能表的通信狀況，與主站的通信狀況及撥號Modem的工作狀態，并形成事項發送給主站。當地也可查詢。
　　（6）人機界面。可設置和顯示各路電度表的窗口值、電表的滿度值、電表的每轉脈沖數和每度電的轉數；可觀察各種數據信息、參數和狀態，可當地設置、修改參數，校對時鐘；可查詢當前某一路的電壓、電流值及查看當前遙測數據；可監視各路串口的通信狀態及通信參數。
　　（7）事項記錄。能夠采集電表的有關事項，并行成事項記錄，如失壓、與電表通信的異常事項等；同時能夠對自身的工作狀態進行檢測，將工作異常情況形成事項記錄；能夠將各種事項通過信道傳送給主站，供管理人員查詢及處理。
　　（8）自恢復具有看門狗電路，可使系統自動恢復，具有自檢和自恢復功能。
　　（9）校時具有實時時鐘和日歷，時鐘可由主站定期校準，以保證時鐘的統一和準確，同時終端也可對智能電度表校時；如系統權限允許，通過鍵盤可設置系統時間。
　　（10）維護運行參數可現場通過鍵盤和中文液晶顯示器來設置（需經允許和密碼匹配）；也可由主站設置，實現遠程維護。
　　2電能量遠程計量功能
　　2.1電能量數據采集與分析
　　數據采集主要完成變電站、配電變壓器和高壓供電客戶電能表數據的采集。其中電能表數據主要包括多費率的窗口值、三相電流、三相電壓、功率、最大需求量、電表運行事項等。變電站采集終端根據需求對表計的各種數據進行有選擇地采集并按指定采集電表數據及實現各種數據的統計，如電壓合格率、供電可靠性的統計數據、日最大、最小值統計數據等。
　　2.2全網線損的自動生成與分析該系統的主要功能包括以下幾方面：
　　（1）數據輸入方式。實現基于網絡示意圖的網絡參數輸入。
　　（2）輸電網理論線損計算。包括網絡拓撲、狀態估計、潮流計算、線損計算。
　　（3）配電網理論線損計算。可采用等值電阻法、計算精度較高的均方根電流法、解決弱環網問題的改進迭代法。
　　（4）低壓電網理論線損計算。可采用臺區損失法、電壓損失法等。
　　（5）理論線損與統計線損的比較。按電壓等級分別列出變壓器、線路等的損耗，并與上一年以及歷年的分壓線損及分類線損進行比較。
　　（6）提供降損決策分析。為調整電壓降損、送電線路升壓降損、并聯無功補償、增加并列線路降損、增大導線截面積降損等提供多種決策綜合分析。
　　2.3變電站母線平衡統計分析
　　通過采集變電站母線上計量點、考核點的電表數據，按照母線運行情況計算母線輸入電量、輸出電量和不平衡電量，進而計算母線的不平衡率。
　　2.4負荷管理
　　（1）配變管理。通過對安裝于公用配電變壓器上的終端設備，實現了對變壓器的實時監測管理，以及時發現變壓器的異常或不合理、不經濟的運行現象。主要監測3個方面：負載率、三相不平衡度、功率因數。
　　（2）并網點管理。并網點用戶主要指地方小火電、地方小水電、熱電廠以及其他各種類型的用戶。
　　（3）計量監察和查、防竊電。包括客戶計量裝置運行狀況的監測、人為竊電行為的監測及異常信息報警。
　　（4）供電質量監測與分析。包括電壓合格率統計分析、功率因數統計分析及供電可靠性統計分析。
　　（5）負荷統計分析與預測。包括負荷統計分析、負荷預測、行業用電分析及歷史日數據分析。
　　（6）電費管理。包括電費催收、預購電控制等。
　　2.5營銷決策支持
　　（1）統計報表生成。設計特定條件，提取合成客戶服務層和營銷業務層的原始及處理信息，利用報表設計工具形成自助報表。
　　（2）綜合查詢。查詢業擴報裝情況；電費應收、實收和欠費情況；電價執行情況和均價水平；客戶的電量、電費和電價情況；供電合同的簽約和執行情況；電能計量管理情況等。
　　（3）用電需求預測。根據預測對象和預測期的長短確定預測的內容、范圍和時間，應選用適當的預測方法和模型；對預測結果進行修正校核，對用數學模型求得的值與實際值進行比較，算出誤差，對誤差值較大的找出原因并進行修正。
　　（4）營銷分析。包括銷售分析、市場分析、客戶分析等。
　　2.6電力市場支持
　　電力市場電量考核系統的主要功能是根據實際電能數據對各單位的電力交易合同的執行情況進行考核，主要包括：
　　（1）根據各計量點的電能量數據，對發電廠的發電計劃的執行情況進行考核，計算欠發電量、過發電量；考核各時段的發電計劃曲線的執行情況，根據考核規則計算獎勵電量和懲罰電量等。
　　（2）根據各計量點的電能量數據，對下屬各供電公司的購電計劃執行情況進行考核，計算獎勵電量和懲罰電量以及補償
　　電量等。
　　（3）根據關口點的電能量數據，對全公司供電量計劃的執行情況進行考核，計算獎勵電量、懲罰電量以及補償電量等。
　　2.7檔案管理
　　包括與系統相關的各種電力設備參數及它們之間關系的描述，與數據采集有關的采集方法和采集參數描述，與統計有關的統計方法和統計參數描述，與系統管理有關的操作人員、權限設置描述，與系統互聯有關的接口描述以及各種設備變更、旁代操作事項的管理等。
　　2.8開放的數據接口
　　電力營銷自動化基礎平臺同時擔負著數據中心的任務，提供開放的數據接口非常必要，對接口的總體要求是安全、可靠、易用。安全性要求指在使用該接口前需要安全認證，易用性主要指二次開發的調試及開發力求簡便，且接口涉及的數據標識等盡量通用。
　　3結語
　　電能量遠程計量系統充分利用現代通信技術、信息處理、儲存及發布技術，實現關口數據、變電站、電廠、配電變壓器、大用戶等計量點數據的遠程自動采集；同時與負荷控制系統、調度管理系統、電力營銷系統、能量管理系統等實現互聯互通，建立以電能量數據為基礎的數據中心平臺；在數據中心平臺上通過處理和挖掘數據，實現電能量的自動統計、考核結算、全網網損計算與分析、用電監查、防竊電、營銷決策支持、營銷自動化技術支持等應用功能。