电能量计量分析系统技术白皮书

1、电能量计量分析系统平台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 第一章电能量采集及计量分析系统简介4 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 系统设计思想4 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 系统部分引用标准5 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第二章电能量采集及计费主站系统技术说明7系统概述7系统构成7 HYPERLINK l bookm

2、ark81 o Current Document 功能概述7 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 电能量采集及计量分析系统技术特点：8开放的体系结构8 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 先进的技术平台9 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 实用化的应用软件9系统的主要功能特色10丰富的数据处理功能及深层次的数据加工10 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 完善的权限管理机制10 HYPERLINK l

3、 bookmark108 o Current Document 内嵌的通信规约转换接口10 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 自适应的数据通信功能11 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 主.校表数据处理11 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 无阻塞的通信流、任务流及数据永不丢失的数据通信功能11 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 多任务（进程）.多线程11 HYPERLINK l book

4、mark123 o Current Document 功能齐全的制表功能11 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 功能强大的网络互联能力11 HYPERLINK l bookmark129 o Current Document 面向对象的数据模型123.11简单、易用的全汉化界面及数据的图形、表格等多元化的组合输出12 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 3.12均衡负荷的双网络运行方式12 HYPERLINK l bookmark139 o Current Document 电能量采集及计量分

5、析系统功能12 HYPERLINK l bookmark145 o Current Document 数据采集模块13可支持的数据源13可支持的数据通讯方式13可支持的通讯规约14采集任务管理14主校表校验错误！未定义书签。远程诊断及下装参数14 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 人工置数14 HYPERLINK l bookmark155 o Current Document 系统对时14 HYPERLINK l bookmark159 o Current Document 数据库管理模块14历史数据库14数据库的设计15数据库存储15 H

6、YPERLINK l bookmark164 o Current Document 档案管理模块154.3.1基于电网层次结构的电网设备、计量系统档案管理164.3.2面各电力设备对象的参数录入16系统管理模块16权限管理16 HYPERLINK l bookmark173 o Current Document 系统自检17数据库管理17旁路代功能错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark177 o Current Document 网络管理17 HYPERLINK l bookmark181 o Current Document 系统对时17 HYPERLINK l boo

7、kmark185 o Current Document 实时监视17系统信息及管理17 HYPERLINK l bookmark191 o Current Document 统计分析模块18电量数据统计18电量数据分析18 HYPERLINK l bookmark199 o Current Document 报表模块18 HYPERLINK l bookmark212 o Current Document 考核结算19 HYPERLINK l bookmark215 o Current Document 电价管理19考核对象和考核方法的设置错误！未定义书签。合同管理/电量考核错误！未定义书签。

8、损失统计错误！未定义书签。电费结算错误！未定义书签。系统主要技术指标20附录一热电厂电能量计量分析系统平台配置图21第一章电能量采集及计量分析系统简介1系统设计思想随着电力体制改革的不断深入，电力作为一种商品已逐步走向市场，为适应 我国市场经济发展和电力体制改革，满足电力市场商业化运营的需要，建设一个 能自动完成电量采集、统计、分析和结算并兼顾电量考核功能的电能量计量分析 系统是十分必要的。于上述原因，我公司自主研发了电能量采集与分析系统，采 用系统化设计思想，应用最先进的计算机网络通信和控制技术、采用分层、分布、 开放型结构，充分考虑了系统功能的全面性、实用性，采用先进的技术，可用于 实现输

9、、配电网、电厂、用电网电能量的自动采集、传输、存储、分析、计费、 管理、监控、打印，可实现各种电费自动结算，并通过支持实现与其它系统（如 DMS/SCADA/EMS/MIS等）的集成联结，可满足从省级电网到县级电网和发电 厂、变电站等不同层次的运行需要，为电力企业的商业化运营提供决策依据。我 公司的电能量采集与计量分析系统是在经过大量市场调研和对许多用户、专家咨 询的基础上研制开发的，完全满足电能量计费系统的需要。我公司针对电能量计量分析系统的要求及特点，设计时充分考虑工程的实际 情况，特提出以下设计原则：电能量计量分析系统应采用开放的分布式网络体系结构，充分考虑系统 的常规容量、先进性、可靠

10、性及可扩展性；先进性：保证所采用的技术是目前世界最先进技术，所采用的设备 属世界主流产品，在相应的应用领域占有较大的用户市场，在相关 计算机技术及网络技术方面处于领先地位。高性能：响应快捷，特别在大负荷情况下具有较高的吞吐能力和效 率，延迟低。可靠性：网络结构和主要设备应采用冗余配置，使系统具有较高的 可靠性和高容错能力，能够抵御外界环境破坏和人为操作失误的能 力，任何单点故障将不会影响整个网络的正常运作。网络的可靠性 是通过结构化布线、网络拓扑结构及设备性能、功能设置及软件等诸方面来保证的。安全性：应保证信息数据安全，防止数据丢失和被窃，要有防病毒 能力。扩展性：随着系统应用的逐步成熟，系统

11、应能在交换机上方便地实 现网络覆盖范围和涵盖的功能及增加接入终端的数量等方面满足网 络扩充的需要，以充分保护用户的投资利益。 遵循有关国际标准和工业标准，系统硬件应选用符合工业标准的通用、 系列化产品，并具有良好的维修服务支持；系统应保证数据的可靠性、完整性、保密性，并应保证对原始电能量数 据的不可修改性；系统应具有数据采集、合理性检查、数据编辑和数据分析等功能；系统软件应符合国际标准，并具有良好的可移植性和互操作性；具有时钟同步功能，能自动向厂站端发布对时命令，确保主站与厂站设 备的时钟偏差在规定的范围内；能够按要求准确、完整、可靠地完成电网所辖范围内电能量的采集、处 理、传送、统计、存储和

12、计量；具有良好的开放性，能支持不同类型电能表和电能表采集装置的接入；支持用户开发应用功能，实现对电能量数据的综合分析和处理能力。2 系统部分引用标准IEEE 美国电气电子工程师协会标准。ANSI美国国家标准委员会标准。EIA电子工业协会标准ITU国际电报电话咨询委员会标准。ISO国际标准化组织标准。IEC国际电工委员会标准。UL美国保险商试验室标准。NFPA 美国国家防火协会标准。GB中华人民共和国国标。DL中华人民共和国电力行业标准。ST标准国际单位制。NEMA 美国国家电气制造协会标准。第二章电能量采集及计费主站系统技术说明1 系统概述1.1系统构成电能量采集与计费主站系统软件全面采用开放

13、的工业及国际标准作为基础 支撑平台：操作系统：Windows NT、Windows 2000 server 软件平台硬件平台：Sun、IBM、HP、INTEL/PC;跨硬件平台 服务器端：单服务器/双服务器Cluster结构，Alpha、Sun、IBM、 HP小型机、PC服务器，支持RAID,支持磁带机或DVD-ROM备份 装置。采集机、工作站等客户端：Alpha、Sun工作站、PC,支持双机热备网络环境：TCP/IP、IEEE802.3、X.25网络协议，单网或双网配置窗口及图形：X-Window系统；OSI/MOTIF;Windows NTA 开发语言：delphi, Vc+等数据库：关系

14、型/SQL/Client-Server 体系结构，Oracle、Sybase 或 DB2 等采集机柜：内置通信服务器、采集器等。1.2功能概述电能量采集及计费主站系统，其于本公司主站一体化系统化设计思想，支持 软、硬件跨平台灵活组态，应用最先进的计算机网络通信和控制技术，采用分层、 分布、开放型结构，充分考虑了系统功能的全面性、实用性、先进性，可用于实 现输、配电网以及用电网电能量的自动采集、分析与计费功能，并通过支持实现 与其它系统（如DMS/EMS/MIS等）的集成联结，为电力企业的商业化运营提供 决策依据。从整体上看，该系统的应用可达到以下目标：直接采集变电站电表电能量数据和配变终端监测

15、数据。各采集、计量、 考核点电能量、电能质量等电网数据，可自动、完整、准确、安全、及 时、一致、可靠、灵活的采集、传输和存储，在任何情况下保证数据不 丢失。监控电能量计量装置运行信息和系统运行、计量缺陷等故障信息。提供用电MIS接口，为用电MIS系统提供原始表码数据作为计费依据。 并实现表计档案信息的共享。电量统计。实现电能量的全部统计，完成发电量的统计、分析。厂用电 量的统计分析，通过发电量、上网电量及厂用电量分析计算线损。电网重要关口电量准实时监测。提供各种数据的浏览功能，并支持与企业内其它系统的集成。分费率、分时段电能统计。为负荷调度模式和电量调度模式相结合提供信息基础。2电能量采集及计

16、量分析系统技术特点：硬件平台：支持SUN、HP、COMPAQ、IBM、容错等不同厂家、不同性能的 计算机硬件，重要软硬件可以冗余配置软件平台：支持WinNT、Win2000多种平台以及混合平台数据库：支持Sybase、Oracle DB2、MS SQL等商用数据库数据结构：数据库设计符合部颁标准DL/T645-1997数据结构，可适应 各类电能、电力数据数据通道：支持PSTN，DDN，ISDN，微波，光纤等多种通道通信规约：支持EDMI、IEC、DL标准和各厂家终端、表计通信规约系统接口：严格遵守有关的工业/行业标准，数据库满足ODBC、ADO多 种访问接口标准系统集成：通过TCP/IP通信规

17、约、中间数据库和中间数据文件等多种 方式实现与用户SCADA、EMS、MIS和负荷管理等系统的数据共享和系统 集成，支持用户二次开发系统扩展：用户不需修改任何程序即可任意扩展计量点、终端数量，扩 展应用工作站数量2.2先进的技术平台采用C/S结构体系，也支持基于Java和中间件技术的全Web结构通过系统裁减和整合，可支持几十台计算机组成的大型主站网络系统， 也支持单服务器模式下的小型分站系统支持容错计算机技术、双/三网冗余技术等来进一步提升系统性能采用 WinNT、Windows2000 网络操作系统，采用 Sybase、Oracle、MS SQL Server等大型商用数据库采用原始数据库、

18、工作数据库和冻结数据库三级数据处理结构，支持数 据辨识、过滤、修补、冻结、发布等多种权限处理具备采集终端、操作系统、数据库和应用系统四级安全控制智能化的数据采集服务，能自动根据通信任务类别、重要度和通道资源 类别及占用情况进行任务调度，支持多通道并行通信、断点续传、主备 通道自动切换等处理数据采集终端采用实时多任务嵌入式操作系统和嵌入式数据库，全面的 可靠性设计，具有识别非法主站的能力，支持电量冻结功能，数据采集 时标精确到秒2.3实用化的应用软件数据采集的准确性、可靠性，算法的准确性，系统的安全性、可靠性和 实用性等已经得到实践反复检验和确认支持用户对计算步长、结算时刻、代表计量点等灵活设定

19、，支持时标， 表计分时、主站分时等不同要求电量统计支持换表、换互感器、主备表替换等多种操作根据用户要求设计、修改界面，定制用户需要的各类报表专业化的电量管理应用软件，灵活丰富的电量统计分析对象定义，支持 各种电量统计报表分析支持电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、负荷特性等多种应用 统计分析为适应实际工作需要而设计的电量修正、报表审批发布、数据稀疏、数 据修补等功能丰富的高级应用实践：1分钟最大需量计费、5分钟上网电量计费结算、 基于电力市场的计划考核调度，以及与MIS等系统的集成3.1二：5数据虹不仅系统中采集的原始电量数据带时标，一些相关参数如CT. PT变比，电 表的转比等）也带时标

20、，记录表计、CT、PT的更换时间，以便进行数据统计， 保证统计数据的正确性和连续性。系统可根据当时的采集数据和参数计算出任一 时间内的一次侧电量数据；系统有很强的数据效验手段（如采集标记.限值及 主.校表对比例，保证数据的可靠性；另外，系统还具有丰富的数据统计及分析 功能，在数据处理上，几乎无须做二次开发。3.2完善的权限管理机制将人员、部门进行分组.组内分级分配权限，做到人员.应用.机器三位一 体化管理。采用授权人和操作人分离的数据修改机制，只能修改原始采集数据的副本数 据，并能将修改过程存入数据库中，同时置数据修改标志。3.3内嵌的通信规约转换接口系统含有内嵌的通信规约转换接口，通过此接口

21、，可方便实现多种通信规约 的转换，对未来接入的不同通信规约设备，只需根据接口的一系列定义，即可方 便的接入。3.4自适应的数据通信功能根据用户定义，采集服务器自动选择不同的通信（如光纤、网络、专线等）， 在主通道异常时，支持自动选择备用通道。3.5主.副表数据处理系统对主、副表的电能量数据都进行采集和存储，根据它们的差额判别电能 量数据的有效性，并置数据采集标记，供有关人员使用。在无副表时，可以通过 与SCADA/EMS系统的积分电能量数据进行比较和判别。3.6无阻塞的通信流、任务流及数据永不丢失的数据通信功能将通信流、任务流、显示流和应用程序彻底分开，使通信流.任务流.显示 流相互独立，并实

22、现无阻塞的通信流.任务流，通过多层体系结构更好的实现任 务的分布。系统中通信数据永不丢失。3.7 多任务（进程）.多线程采用支持多任务.多线程的操作系统，并采用线程方式进行编程，多个任务、 多个线程同时执行，任务相对独立，提高系统的高可靠性。3.8功能齐全的制表功能CELL控件及桌面系统.Crystal Report报表工具等生成的文档可在任一台 系统内工作站上打印。3.9功能强大的网络互联能力系统除支持TCPIP通信协议外，还支持IPX/SPX等其它通信协议，可实现 与SCADA/EMS系统的连接，与MIS系统的连接，与电力交易系统的连接，与上.下 级电能计量系统的连接及与负荷管理系统、营业

23、系统的连接。3.10面向对象的数据模型采用面对电力系统对象、层次的数据模型，进行数据库中数据关系的一致性 设计、校核，实现数据的无冗余快速输入。3.11简单、易用的全汉化界面及数据的图形、表格等多元化的组合输出简单、易用的全汉化界面；提供多种方式的组合输出（表格、曲线、统计、 图形）。表格、曲线、统计图形等输出形式的在线切换。支持第三方数据输 出控件。可按全网、电厂、市、县、区、变电站、各电压等级等系统中所有采集 及统计出的电量数据，显示当日及一年内任何日期的电量曲线；各变电站一次接 线图及接线图各线路上的电量数据。所有曲线画面上都有最大值最小值发生时 间，当日曲线的刷新周期与数据采集周期相同

24、。3.12均衡负荷的双网络运行方式系统具有双网络的系统结构，双网正常运行均衡负荷，故障无等待自动切换， 大大提高系统的可靠性。4 电能量采集及计量分析系统功能应用系统软件采用分层式模块化设计，分为基本系统、扩充系统和高级应用 系统，具体如下：1）基本系统：功能上是一个电能量采集及分析系统，是系统运行的最基本的 应用软件配置，包含了系统底层的平台建设，扩充系统和高级应用系统建立在基 本系统之上。具体包括以下模块：数据采集模块数据库管理模块系统档案管理模块 统计分析模块报表模块2）扩充系统：基本系统的扩充功能模块，包括：图形模块3）高级应用系统：完成系统的高级应用分析功能，提供决策支持。考核结算模

25、块理论线损分析模块4.1数据采集模块数据采集模块进行系统主站与电能量厂站系统（采集器、集中器、电表等） 之间的数据通讯，实现电能量、电能质量数据的自动周期采集、数据补测以及参 数下装等功能，能采集、处理厂站设备传送的电能量数据及与电能量相关的重要 信息，系统支持随时抄表（包括按设定周期抄表），储存密度可调，数据可保存， 可备份。并具有集成其他数据源的功能。采集的电能量数据直接传输到历史数据 库。4.1.1 可支持的数据源厂站端的采集系统所采集的分时段电能量值电表的电能量值便携式抄表机现场录入的数据人工设置的电能量数值通过计算机通信网关与其他系统交换的电能量或其他相关的值。4.1.2可支持的数据

26、通讯方式 支持光纤通讯网（或其他广域网）方式（利用TCP/IP）支持电话拔号（电力、邮电程控交换网）通讯，拔号MODEM的通讯速度 可自动识别（3005600Bit/s）支持专线（光纤等）通讯方式支持微波通讯方式支持无线通讯等其他方式可支持的通讯规约系统具有良好的开放性和互联性，可支持不同类型电能表和采集器的接 入。采集任务管理可定时向电能表采集数据，也可随时召唤采集数据在一个采集周期内，若某个厂站或某个表采不到数，系统应能自动再召 唤，重复访问的次数可定义。当主站与某个电能表通信中断，一旦通信恢复后主站能以自动召唤方式 获取中断期间的全部电能量数据，以保证数据的完整性和连续性，如有 异常情况

27、应给用户特别提示远程诊断及下装参数主站具有对电能表进行远程诊断和测试功能及下装参数的功能人工置数在电能表损坏的情况下，可人工置入或修改丢失和错误的数据。所有人 工置入或修改的数据，包括采集数据的可移动介质输入的数据，都应有 相应的记录和标记；系统对时系统支持主站规约对时，可与厂站电能表进行对时。4.2数据库管理模块4.2.1 历史数据库系统信息共享的核心是数据库的共享，采用通用的商业关系型数据库可以为 数据库访问提供良好的基础。因此，商用数据库的使用已经成为目前工业界数据 应用的潮流。同时，商用数据库具有如下明显的特点： Client/Server结构体系，提供方便的网络访问。安全的事务处理能

28、力，当系统发生故障时，保证数据不丢失。触发器功能为保证相关数据的一致性带来便利。自动数据备份功能，使重要数据的备份简便易行。开放的、标准的SQL语言数据库访问接口。电能量采集及计量分析系统历史数据库支持大型商用数据库管理系统MS SQL、Oracle、Sybase、DB2 等。数据库的设计对于数据库采用模块化的设计可分为以下数据库：采集参数库、设备档案库、 分析参数库、原始数据库、原始数据派生库。统计分析库、操作记录等。数据库管理数据库分为两级，一个是采集来的原始数据库，不允许修改，二是应用数据 库，它相当于是原始数据库的复制，在它的基础上应用程序可进行有效的处理， 支持数据编辑（人工录入或替

29、代），经过人工修改的数据都在修改标志。统计结果单独存放，便于快速查询和备案。数据库留有有足够的空间，可将存入光盘或磁带的历史数据恢复，以供数据 查询、个性、分析、打印等处理。数据库存储关系型数据库的模块化设计以及存储过程、触发器等的应用保证了数据存储 的完整性、一致性。可根据需要将历史数据进行备份，备份介质支持光盘、磁带等。4.3档案管理模块设置厂站名、厂站编号、通道号（MODEM号、电话号码）、通信规约、波特率、 采集容量等。可提供多种通信规约、波特率供选择。4.3.1基于电网层次结构的电网设备、计量系统档案管理以树型结构管理电网设备，可灵活构造电网层次结构。4.3.2 面各电力设备对象的参

30、数录入能方便地在线修改或定义电能量表计的名称、编号、窗口值、倍率参数、费 率、时段（数量可以任意设置，时间间隔最小为1分钟）、存储周期（不同的数 据可以设置不同的时间间隔）以及数据处理方式。系统能适应关口表的变换，电 网结构、设备参数调等变化。可按变电站、电压等级、电量类型分层次提供计量 点的定义、管理功能，并能设定操作、维护权限。各种电网设备档案查询、录入，变电站、变压器、母线、电表、CT/PT、 线路、台区等档案。数据采集参数设置：采集终端和计量点参数。采集方案：主站自动采集方案和采集终端（自动采集方案）。分析参数设置：各种统计对象的周期统计方案（提供日方案、月方案两 种固定统计方案）。统

31、计对象参数设置：可根据计量点定义各种统计关系，包括变电站、主 变、母线、线路、分压统计项目、分区统计项目、用户、关口电量、小 火（水）电电是、线损小指标统计项目（母线电是不平衡率、站用电是、 功率因数）及自定义对象。业务变更：表计维护、记录、更换表计记录和校核表计数据记录，CT/PT 修改，挂表/拆表。4.4系统管理模块4.4.1权限管理将人员、部门进行分组.组内分级分配权限，做到人员.应用.机器三位一 体化管理。采用授权人和操作人分离的数据修改机制。4.4.2 系统自检能在短时间内对系统进行全面检查，诊断本机状态以及系统的配置状态，可 以快速大部分排除或诊断出故障位置，为系统管理员提供参考信

32、息。系统具有远程维护及远程诊断的功能。数据库管理能显示目前数据库的使用状况、数据库的使用率、运行记录等。网络管理为保证网络的可靠性，系统支持冗余的双网机制。配备有网络管理软件，系 统管理员可对网络各节点数据流在网络上的分布进行配置。系统运行时对每一个 网络进行监视（包括CPU负荷、内存使用状况、磁盘总量、数据库的空闲总量 等），同时对于节点的异常情况及运行组态进行监视，报告异常情况并且进行重 新组态，保证系统的可靠性等。系统对时可手动或自动的定期进行全系统的对时，支持GPS对时或其它系统的时间 源。实时监视实时监视设备的运行状态，包括采集终端状态、通道状态、电表状态等，以 及数据采集任务执行情况。系统信息及管理管理系统的各种日志信息如主站运行信息、用户登录信息、数据统计分析、 数据备份、修改、对各种历史事件的查询等。4.5统计分析模块电量数据统计具有按规定的不同时段、不同区域、不同类别分别累计电量功能，