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淺談用電信息采集系統(tǒng)設計實現(xiàn)

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淺談用電信息采集系統(tǒng)設計實現(xiàn)

摘要:智能電網(wǎng)建設要求下,用電信息采集系統(tǒng)適應全球電網(wǎng)技術的發(fā)展要求,為開展技術管理提供有效的基礎性資料。從目前用電信息采集系統(tǒng)的工作模式來看,普遍存在著業(yè)務流程過于固化的問題,導致在需要業(yè)務邏輯變化時需要通過程序修改來實現(xiàn)變化需求,工作開發(fā)量與維護量較大。因此,基于工作流技術的用電信息采集系統(tǒng)可以對全過程進行管控,按照實現(xiàn)設計好的工作流邏輯進行執(zhí)行,在工作效率上得到了顯著提升,只需要通過適當?shù)卣{整工作流程的方式來適應其變化情況,在運維成本方面得到節(jié)約。出于不同的專業(yè)應用系統(tǒng)建設與管理的要求,也需要對信息采集系統(tǒng)進行功能性分析,了解未來工作中的潛在需求。

關鍵詞:工作流技術;用電信息采集系統(tǒng);設計與實現(xiàn)

引言

用電信息采集系統(tǒng)作為新時期的網(wǎng)絡資源管理系統(tǒng),可以通過計算機來構建相對完整的網(wǎng)絡信息模型,通過現(xiàn)實的通信網(wǎng)絡信息管理來實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的維護。當前這一系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應用,電力部分的網(wǎng)絡管理水平也得到了有效保障。具體來看,可以避免欠費風險,實現(xiàn)遠程化自動抄表,更好地推進負荷電量的分析與預測。

1工作流的技術特征

從工作流的技術特征來看,其標準化的組織結構能夠完全或部分執(zhí)行經(jīng)營過程,按照一系列的過程規(guī)則,在不同的執(zhí)行者之間進行傳遞和執(zhí)行,有著其特殊的工作流參考模型。在模型當中,最重要的部分顯然是工作流引擎,它負責對工作流實例進行創(chuàng)建與管理,必要時實現(xiàn)與外部應用程序之間的交互,以便于為工作流運行提供支撐環(huán)境。從功能性角度來分析,它可以對過程定義進行解釋,并控制活動間的轉換,用戶可以直接通過操作界面來獲取數(shù)據(jù),實現(xiàn)控制管理與監(jiān)督的功能。實際上,其管控原理是按照預先設計好的工作流邏輯來為軟件提供支撐環(huán)境,按照工作流邏輯的要求來驅動軟件有序運行[1]。而電網(wǎng)用戶信息采集工作作為電力企業(yè)的主要營銷業(yè)務類型,也需要快速滿足市場需求。

2用電信息采集系統(tǒng)的核心技術

2.1信息采集

用電信息采集過程中,電能表作為主要的計量裝置,可以負責一個或多個數(shù)據(jù)信息的處理,進行不同級別的管控,同時能夠向舒展系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。一般來說,對于用電數(shù)據(jù)采集的最前端是通過用戶終端電能表,通過內部的簡單乘法器完成電能的測量,獲取電流信息、電壓信息、功率因數(shù)等。

2.2信息傳輸

信息傳輸技術中,傳統(tǒng)的技術為無線通信技術,主要適用于用戶相對集中的區(qū)域。隨著技術的發(fā)展,無線局域網(wǎng)技術開始投入使用,可以在自動抄表系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。但實際上空間障礙與外部信號對于無線局域網(wǎng)的影響程度較大,還無法完全取代有線網(wǎng)絡而存在[2]。

2.3數(shù)據(jù)存儲利用

按照國際標準委員會組織的系統(tǒng)結構與通信數(shù)據(jù)交換標準,將其作為數(shù)據(jù)的采集與存儲的主要參考依據(jù),既保證了系統(tǒng)面向對象開放平臺與對象之間的可操作性。另一方面,從20世紀80年代起,電力系統(tǒng)的信息化得到了快速發(fā)展,當前國內所使用的協(xié)議也有多個版本,如果設備協(xié)議存在差異,那么也需要調整相關的通用標準。

3系統(tǒng)設計方案

3.1系統(tǒng)總體架構要求

系統(tǒng)要求方面,通過通訊方式來實現(xiàn)現(xiàn)場終端與系統(tǒng)主站之間的數(shù)據(jù)采集工作,可以具備多個方面的系統(tǒng)功能,支持對于不同用戶的信息采集,可以顯著提升營銷管理工作的應用水平[3]。構建智能電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)邏輯架構方面,采取一體化設計原則,按照行業(yè)標準與國際標準的要求,綜合考慮不同層次的安全需求,實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)訪問模式。用電信息采集系統(tǒng)內部包含多個子系統(tǒng),包括前臺管理、前置采集、任務安排與數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng),不同的子系統(tǒng)以組件化的方式實現(xiàn),通過公共應用服務方式來實現(xiàn)系統(tǒng)的服務功能[4]。從物理架構來看,用電信息采集系統(tǒng)融合了計算機軟件技術、現(xiàn)代數(shù)字通訊技術等,通過不同的通訊網(wǎng)絡來實現(xiàn)遠方現(xiàn)場的終端測量,并可以做好電能質量監(jiān)測與線損分析,一旦出現(xiàn)用電異常,則可以對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行有效管控。整體目標方面,為了實現(xiàn)電力購買、電力供應與電力銷售等不同方面的分析和處理,構建高效的電能數(shù)據(jù)信息平臺,擴展電能信息數(shù)據(jù)[5]。

3.2系統(tǒng)功能規(guī)劃

系統(tǒng)功能規(guī)劃如圖1所示,分為以下多個方面。(1)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集可以自動獲取多種類型的電力用戶數(shù)據(jù)信息,包括用電事件、電網(wǎng)質量、電能值等,為了保障電能質量,需要盡量保持數(shù)據(jù)采集的準確性,這也是電費結算的主要參考依據(jù);(2)計量裝置監(jiān)測。這一部分的功能在于實現(xiàn)對裝置遠程信息的規(guī)劃,包括對故障信息與竊電信息的掌握,有助于及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)的產生[6];(3)供電質量監(jiān)測。對電能質量進行定量考核,以多維度的參數(shù)作為判斷依據(jù),包括電壓合格率、供電情況、諧波指數(shù)等;(4)統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析的目的在于對用戶的負荷用電信息進行整合分析;(5)負荷控制與負荷分析預測。負荷控制的作用在于對用戶的負荷情況進行監(jiān)測,以便于為供電系統(tǒng)需求側管理提供精確的負荷數(shù)據(jù)信息,根據(jù)信息的差異來得到用戶的負荷曲線,了解分時電量、最小負荷、最大負荷等關鍵性的數(shù)據(jù)指標,也能以此為基礎進行更好的用電需求預測[7]。(6)有序用電管理。有序用電管理根據(jù)當前電力市場的供需關系來制定有序的用電方案。

3.3遠程通信技術方案

技術方案方面,應用面向服務的體系結構可以利用并行計算與多線程技術應用,發(fā)揮數(shù)據(jù)處理優(yōu)化技術的優(yōu)勢,實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化,在通訊方式與組網(wǎng)方式上變得更加靈活。以遠程通信為例,現(xiàn)階段的遠程通信可以分為公網(wǎng)信道與專網(wǎng)信道。公網(wǎng)信道即通過通信商建設的公共通信信道資源,專網(wǎng)通信信道則與其相反[8]。考慮到電力系統(tǒng)本身對于通信的要求,可以進行光纖專網(wǎng)信道建設工作,即采用基于無源光網(wǎng)絡的光纖專網(wǎng),以光纖作為介質,配合當前用戶用電信息采集系統(tǒng)的技術要求,建設覆蓋整個電網(wǎng)的配電線路。在一定程度上看,可以為其提供相對穩(wěn)定的接入容量與傳輸速率,也讓用電采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質量得到有效提高。對于已經(jīng)存在的光纖網(wǎng)絡,在技術上有著明確要求。首先是光纖敷設需要留有備用纖芯,其次備用纖芯需要滿足數(shù)據(jù)通信的要求,并建立遠程信道采集數(shù)據(jù),與其它數(shù)據(jù)之間實施物理隔離方案[9]。

3.4本地通信設計

本地通信建設以電力線載波的模式來降低技術難度,以便于進行更有效的維護。從通信方式來看,窄帶載波通信方式的成本消耗較低,應用廣泛,而寬帶載波通信方式具有良好的通信速率與信道資源,具體情況需要結合實際需求展開分析和選擇[10]。圖2通信模式規(guī)劃(1)窄帶載波通信。該技術方案下以電力線作為傳輸介質,不需要單獨布線,建成后的運維成本相對較低,能被保障數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)囊?。一般情況下該用電系統(tǒng)設計方案適用于多種外部環(huán)境之下,例如人群集中的用戶居住環(huán)境當中,但該方案會受到多種外界因素影響,包括噪音、系統(tǒng)負載、線路長度等,在用電信息的收集過程中可能會影響到結果的準確性。窄帶載波通信方案的組網(wǎng)結構也以載波集中器與內置載波模塊配合的方式,結合采集終端展開相應工作[11]。(2)寬帶載波通信。相比于窄帶,寬帶載波通信的最大優(yōu)勢在于抄收電表數(shù)據(jù)的實時性與準確性。尤其是對于某些工業(yè)用戶來說,可以最大化保障通信容量,對不同類型的用戶展開監(jiān)控和管理工作。其正交頻分復用技術具有抗干擾能力,可以實現(xiàn)雙向的通信控制,通信組網(wǎng)結構的整體方案以寬帶集中器與寬帶采集器為主[12]。

3.5終端設計

按照《用電信息采集系統(tǒng)功能規(guī)范》與《用電信息采集系統(tǒng)集中抄表終端技術規(guī)范》的要求,需要在終端設計上進行優(yōu)化。采集終端方面,其主要功能設置實現(xiàn)對用戶電能信息的收集,包括對智能電表數(shù)據(jù)的監(jiān)測與用戶負荷特性的研究。按照用戶類型的不同,可以進行多種模式的功能配置[13]。而低壓集中器則可以負責收集終端電能表的數(shù)據(jù)信息,在存儲后進行后續(xù)處理。與集中器類似,采集器也可以進行數(shù)據(jù)交換,按照功能不同劃分為標準型與增強型。前者主要負責收集電能表與集中器之間產生的數(shù)據(jù),后者則重點在于存儲電能表數(shù)據(jù)。

4系統(tǒng)功能實現(xiàn)

4.1數(shù)據(jù)功能

自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以按照采集任務事先設定好的要求來自動地采集時間、對象與內容。如果不能成功采集,會通過監(jiān)控人員進行人工操作,保障數(shù)據(jù)完整性。此外,還可以根據(jù)實際需求隨時地安排人工測試數(shù)據(jù),例如當出現(xiàn)緊急事件時就可以調集與事件相關時間內的關鍵數(shù)據(jù)展開分析,并將重要事件上報主站,發(fā)送任務設置要求,支持數(shù)據(jù)的采集和處理[14]。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存數(shù)技術,可以將原始數(shù)據(jù)與應用數(shù)據(jù)分別管理,通過對電費、電量、參數(shù)配置的管控來下達命令,實現(xiàn)遠程控制功能[15]。

4.2應用功能

應用功能可以從三個方面展開,即自動抄表、預付費管理和用電有序化管理。自動抄表按照采集任務的需求來獲取用戶電能表中的數(shù)據(jù),然后計算電費中的相關信息。預付費管理包括電能表和終端的協(xié)調工作,進行不同的形式處理。用電有序化管理按照用電方案與安全要求進行負荷控制,對用電情況進行統(tǒng)計和分析,了解負荷的變化趨勢等,結合電量、三相平衡度、異常用電信息等實現(xiàn)監(jiān)測[6]。

5總結

本研究從系統(tǒng)建設、系統(tǒng)運行管理、系統(tǒng)功能運用等多維度進行了分析調研,結合當前用電信息系統(tǒng)的技術要求,提出了采集系統(tǒng)的總體設計模式與方案選擇,分析了系統(tǒng)功能實現(xiàn)的可行性。具體來看,針對系統(tǒng)設計實施工作中的技術環(huán)節(jié)進行了研究,從建設模式入手,配合營銷業(yè)務系統(tǒng)的要求進行了功能分析。在未來的工作當中,該應該明確系統(tǒng)不同方面的實際操作功能與應用功能,優(yōu)化部分功能模塊界面的具體操作方案,切實提升系統(tǒng)的應用效果。在解決當前技術問題的同時,制定正確的電力通信發(fā)展戰(zhàn)略,朝著智能化、一體化的方向發(fā)展,提供優(yōu)質的電力服務。

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作者:林鈺杰 吳麗賢 單位:廣東電網(wǎng)有限責任公司