- 相關(guān)推薦
電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)建設中的相關(guān)技術(shù)問題分析
摘要：經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，使得社會生產(chǎn)生活以及人們對電力的需求逐漸增長，而當前我國社會比較有限的電力資源與持續(xù)增長的需求形成了難以調(diào)和的矛盾。為了應對這些問題與挑戰(zhàn)，電力公司在持續(xù)擴大發(fā)電容量的同時，還需要不斷加強智能化電網(wǎng)的建設與優(yōu)化自身的營銷管理，而在這一過程中便涉及到電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)建設工作。在新形勢下，電能信息采集及監(jiān)控系統(tǒng)需要在傳統(tǒng)負荷統(tǒng)計的基礎(chǔ)上擴大采集對象，努力實現(xiàn)對中小電力用戶及居民用電信息的全覆蓋采集，從而加強對用電力應用的監(jiān)控管理。眾所周知，電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)(電能采監(jiān)系統(tǒng))的建設需要相關(guān)技術(shù)的支持。對此，文章在闡述電能采監(jiān)相關(guān)技術(shù)重要作用的基礎(chǔ)上，闡述了幾種主要的技術(shù)，并對其應用進行了簡要分析。
關(guān)鍵詞：電能信息采集與監(jiān)控 問題研究 相關(guān)技術(shù)
當前，資源配置中市場越來越起到?jīng)Q定性的作用，特別是隨著我國市場經(jīng)濟改革持續(xù)推向深入，電力市場的改革也勢在必行且迫在眉睫。而電能信息的采集與監(jiān)控的主要工作已經(jīng)從傳統(tǒng)的符合控制轉(zhuǎn)成為用電服務，并因此拓展了電能數(shù)據(jù)采集、遠程抄表、計量異常監(jiān)測等功能。電能采監(jiān)中的相關(guān)技術(shù)能夠幫助企業(yè)更好的收集各種信息，從而使管理人員能及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)用電服務中存在的多種問題，并給予及時處理解決。具體而言，電能采監(jiān)中的多種技術(shù)包括電能計量技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等多種，是電能采監(jiān)系統(tǒng)建設中不可缺少的關(guān)鍵核心技術(shù)。
一、相關(guān)技術(shù)在電能采監(jiān)系統(tǒng)建設中的重要作用
1.1 電能采監(jiān)相關(guān)技術(shù)可提高用戶信息采集的及時性
與傳統(tǒng)的采集技術(shù)相比，新型的電能采集技術(shù)更為先進，其在15分鐘內(nèi)便可對電網(wǎng)系統(tǒng)所用用戶的信息進行采集并準確計算費用。對于用電量大，用電管理復雜的大型用電場所來說，定期實時對其用電信息進行采集，對信息進行自動處理并自動生成圖表，能夠確保供電企業(yè)管理人員及時發(fā)現(xiàn)這些場所用電過程中存在的問題，從而提前預警，確保能夠?qū)ο到y(tǒng)進行及時檢修，避免用電事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。
1.2 可集中監(jiān)控我國電力負荷
對電力負荷的進行監(jiān)控能夠避免因電網(wǎng)中設備功率突然增大而導致的電壓升高，電線斷裂的問題，進而避免用電安全事故的發(fā)生。同時，采用先關(guān)技術(shù)能夠使供電管理部門針對建筑工地、商場等用電大戶的實際情況靈活調(diào)整用電策略，既能保證這些用電大戶的正常用電，又能避免功率突然增大而導致的斷電事故發(fā)生，最終提高了電力系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。
1.3 提高供電管理部門的服務水平
采用相關(guān)技術(shù)能夠確保供電管理部門及時收集用戶的各種信息，從而及時了解用戶對供電的具體需求，并給予提前處理與解決，這樣便能避免供電企業(yè)與用戶之間出現(xiàn)矛盾。而且相關(guān)技術(shù)的應用能保證管理部門在面對用戶咨詢或質(zhì)疑時能夠給出令用戶滿意的答復，進而也提高了部門的用電信息服務水平。
1.4 提高社會效益
電能采監(jiān)相關(guān)技術(shù)的應用使傳統(tǒng)的由抄表員上門抄表收集信息的狀況一去不返，使得供電管理部門不必再支出大量的工作人員雇傭費用，供電管理部門的運行成本明顯下降，并且信息收集的效率還得到顯著提高，一去一來便使得部門的經(jīng)濟效益大幅度提高，進而也促使我國社會效益得到提高。
二、當前電能采監(jiān)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)概述
對于電能采監(jiān)系統(tǒng)建設中的相關(guān)技術(shù)，我們需要了解其常用關(guān)鍵術(shù)語、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)模型以及網(wǎng)絡模型。具體如下：
2.1 關(guān)鍵術(shù)語
采集系統(tǒng)主站是采集系統(tǒng)的指揮中心及數(shù)據(jù)收集處理中心。采集信息通道，主要保證主站、終端、電能表等之間的通信連接。采集系統(tǒng)終端，在主站監(jiān)控下進行數(shù)據(jù)采集、管理、傳輸?shù)热蝿�，同時還執(zhí)行主站下達的其他指令。采集器多分為單表采集器與奪標采集器，在完成電表電量統(tǒng)計采集的基礎(chǔ)上，還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端內(nèi)。
2.2 信息通道技術(shù)
第一，GPRS技術(shù)。該技術(shù)是一種新型的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務，能夠?qū)崿F(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務，并且已經(jīng)在電能采監(jiān)系統(tǒng)中得到較為廣泛的應用。通常來說，GPRS技術(shù)具有點對點數(shù)據(jù)通信、用戶快速登錄、實時測量接入在線遠端數(shù)據(jù)、按流量計費及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c。
第二，光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)是電力通信技術(shù)中較為重要的構(gòu)成，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)已經(jīng)在絕大多數(shù)電網(wǎng)系統(tǒng)中取代了微波通信。光纖通信具有信道不擁擠、信號不易受干擾、安全性高、質(zhì)量輕體積小、傳輸距離長、傳輸損耗低等多個特點，因而在電能采監(jiān)系統(tǒng)建設中得到廣泛應用。
第三，電力線通信技術(shù)。該技術(shù)又被稱為電力線載波技術(shù)，是指利用電力線傳輸信息，從而實現(xiàn)通信。一般來說，電力線載波技術(shù)可通過窄道通信、多載波調(diào)制、超窄道通信以及擴頻通信等方式實現(xiàn)信息傳輸。該技術(shù)具有工程量小、通信成本低、可靠性強、實時性好等特點。
第四，電話網(wǎng)通信技術(shù)。該技術(shù)以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)通信，具有傳輸費用低的特點。
2.3 數(shù)據(jù)模型
電能采監(jiān)系統(tǒng)中的電能表、采集點與采集單元是其數(shù)據(jù)模型中的重要組成部分。電能表示數(shù)據(jù)采集中最小的單元，而采集點類似于用戶，是供電管理中的最小電源，其與電能表的關(guān)系是：一個采集點上可以安裝多塊電能表或有關(guān)傳感器。相比于以上兩者，采集單元又處在一個比較高的層次上，其可以由一個或多個采集點組成而成，通過采集點收集的數(shù)據(jù)對電能量數(shù)據(jù)進行計算，從而為系統(tǒng)的下一步分析提供源數(shù)據(jù)。
2.4 網(wǎng)絡模型
電能采監(jiān)系統(tǒng)的常用的網(wǎng)絡模型包括集中式、總線式、分布式以及中心局域網(wǎng)等結(jié)構(gòu)。
三、基于相關(guān)技術(shù)的電能采集與監(jiān)控系統(tǒng)的設計分析
筆者結(jié)合湖南省電力公司的實際案例，對其電能采集與監(jiān)控系統(tǒng)設計建設進行簡要分析，以具體了解以上相關(guān)技術(shù)在實際系統(tǒng)建設中的應用。
3.1 電能采監(jiān)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設計
該公司采用的整體結(jié)構(gòu)主要設計為5個層次，分別為：現(xiàn)場設備層、終端設備層、實時系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)庫層以及管理系統(tǒng)層，并且各個層次之間均通過相關(guān)信息通道進行連接。
現(xiàn)場設備層：該層次的主要功能是收集用電現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)，并根據(jù)質(zhì)量對現(xiàn)場各設備進行管理控制。這里所說的設備主要包括三項電度表、防竊電設備，此兩項設備通過485總線與上層設備進行連接。另外，還包括配變監(jiān)測終端。
終端設備層：該層次的主要功能是完成系統(tǒng)內(nèi)各個層次或結(jié)構(gòu)之間的通信功能與信道管理功能。常見的終端設備包括：專變監(jiān)測終端、公變抄表終端、關(guān)口表電能量采集終端、大用戶負荷管理終端。
實時系統(tǒng)層：該層次主要功能是實時將計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫中，從而為后續(xù)各種系統(tǒng)分析提供參考。其包含的設備有：前置機、網(wǎng)絡設備、子系統(tǒng)管理工作站。
數(shù)據(jù)庫層：該層次的目的是存儲各終端采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行整理，按照實時、歷史、用戶檔案以及設備靜態(tài)數(shù)據(jù)等將全部數(shù)據(jù)分為四個主要部分。
管理系統(tǒng)層：該層次的主要功能是對整個系統(tǒng)進行管理，并對用戶各種數(shù)據(jù)進行分析，同時還能根據(jù)分析結(jié)果下達相應的指令。
該公司所設計的系統(tǒng)接入方案為：建設統(tǒng)一的包含數(shù)據(jù)庫的用電信息采集主站系統(tǒng)，負責對所有終端數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯集以及加工和存儲。營銷系統(tǒng)統(tǒng)一維護采集點、終端、表計信息，并將其復制到用電信息采集主站數(shù)據(jù)庫中，由主站系統(tǒng)直接使用，避免了對同類信息的單獨維護。另外，用電信息采集主站中的從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)經(jīng)營銷中間庫至營銷系統(tǒng)進行統(tǒng)一編碼管理。
3.2 電能采監(jiān)系統(tǒng)的平臺設計
3.2.1 網(wǎng)絡平臺設計
第一，終端通信方式。該系統(tǒng)網(wǎng)絡平臺采用的終端通信方式主要有GPRS、CDMA以及PSTN等三種。前兩中通信方式需在得到相關(guān)單位批準后假設專線，并且需使用路由器及防火墻設備。后一種通信方式需要配置相應電話線路、串口通信服務器、電話Modem池以及機架式工業(yè)撥號Modem池。
第二，網(wǎng)絡構(gòu)架模型。本網(wǎng)絡平臺采用的網(wǎng)絡構(gòu)建主要有物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層。
第三，實力主站連接參數(shù)。該公司采用的重點連接參數(shù)為：
移動 IP： 10.223.31.188，端口： 4000， APN： csddl.hn，心跳：3～5分鐘
聯(lián)通 IP： 10.223.31.188，端口： 4000， APN： dlcb.hn，心跳：3～5分鐘
其內(nèi)部局域網(wǎng)的連接參數(shù)為：IP： 10.223.29.25，端口： 9006
3.2.2 主機平臺設計
設計的主機包括數(shù)據(jù)庫服務器、前置機服務器、WEB查詢服務器和工作站四個部分。
3.2.3 軟件平臺設計
第一，操作系統(tǒng)。本系統(tǒng)所選用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為windows 系統(tǒng)，主要是因為該系統(tǒng)與同類系統(tǒng)相比價格低，且具有安全性好、兼容性高、可移植性與可靠性好、能夠支持因特網(wǎng)、全面而方便等多種特點。
第二，數(shù)據(jù)庫設計。本公司需用到的數(shù)據(jù)庫有盟市營銷數(shù)據(jù)庫、集團公司運行數(shù)據(jù)庫、電費核算數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫等五個。為確保以上數(shù)據(jù)庫的正常使用，公司采用了Oracle10g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
第三，中間件設計。該公司數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)為標準的三層體系結(jié)構(gòu)。對此為滿足用戶使用及數(shù)據(jù)庫查詢的正常運行，該公司選用了TOMCAT5.5為中間件技術(shù)。
3.3 設計系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能
本公司設計的系統(tǒng)主要實現(xiàn)了一下幾種功能：
3.3.1 防病毒功能
為了預防網(wǎng)絡病毒通過磁盤、網(wǎng)絡、電郵等對系統(tǒng)網(wǎng)絡造成破壞，該系統(tǒng)在設計時充分考慮到了防病毒功能。主要策略有：建立嚴格的防病毒規(guī)章制度，規(guī)范系統(tǒng)使用機制，加強安全備份管理，從而從管理上預防病毒。同時，在系統(tǒng)中還安裝了必要的防毒軟件，以實時監(jiān)測預防病毒入侵。
3.3.2 數(shù)據(jù)備份與保存
為保證數(shù)據(jù)安全存儲，系統(tǒng)使用了兩臺共享磁盤陣列系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器，以確保一臺服務器出現(xiàn)故障時，另一臺能夠代替工作，避免數(shù)據(jù)遭到破壞與丟失。另外，在數(shù)據(jù)備份與保存方面還采用了磁帶機備份、光刻機備份以及日備份等措施。
3.3.3 操作權(quán)限功能
為了提高系統(tǒng)的安全性，防止濫用系統(tǒng)、惡意登錄等情況的出現(xiàn)，在設計時對系統(tǒng)權(quán)限進行的規(guī)定。每一個模塊、每一項業(yè)務的使用與操作都需要一定的權(quán)限，非權(quán)限內(nèi)的操作人員不被允許使用與操作。同時，操作員在進行操作前要使用賬號與密碼，賬號密碼有誤則禁止登錄或操作。
3.3.4 系統(tǒng)出錯處理
為確保系統(tǒng)發(fā)出錯誤指令，還進行了系統(tǒng)出錯處理功能的設計。系統(tǒng)運行過程中一旦出現(xiàn)錯誤操作，系統(tǒng)會自動向用戶進行提醒，并且自動取消錯誤的操作。若系統(tǒng)內(nèi)部出錯，該功能又能夠最帶限度的保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性與安全性，并對出錯的時間與原因進行記錄以供復查。
另外，本次設計的系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)維護、用戶身份識別與授權(quán)以及提供線損分析數(shù)據(jù)等多種功能，從而全方位的確保系統(tǒng)的正常運行。
四、結(jié)語
本文就對電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)問題進行研究討論，介紹了電能采監(jiān)系統(tǒng)對于電力行業(yè)的重要意義和作用，分析了常用的相關(guān)技術(shù)，并結(jié)合實例對電能采監(jiān)系統(tǒng)的實際設計中各技術(shù)的應用進行了探討。相信通過相關(guān)技術(shù)的應用不僅能提高電能采監(jiān)系統(tǒng)的運行水平，而且能給供電企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益。可見， 該系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)值得我們進行更為深入的研究與探討。
參考文獻：
[1]盧立熔.淺析電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設工作[J].科技風，2014，(24)：240-240.
[2]In-Ho Choi，Joung-Han Lee，Seung-Ho Hong.Implementation and evaluation of the apparatus for intelligent energy management to apply to the smart grid at home[C].2011 Instrumentation and Measurement Technology Conference， 2011：1-5.
[3]孫愛民.淺談用電信息采集系統(tǒng)在電能計量領(lǐng)域的智能化應用[J].大科技，2014，(31)：139-139，140.
[4]Hideki Katagiri，Takeshi Uno，Kosuke Kato，Hiroshi Tsuda，Hiroe Tsubaki. Random fuzzy multi-objective linear programming： Optimization of possibilistic value at risk (pVaR)[J].Expert Systems With Applications.2013，15(2)：1134-1135.
【電能信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)建設中的相關(guān)技術(shù)問題分析】相關(guān)文章：
電廠電能量自動采集系統(tǒng)的探討03-21
電能信息采集系統(tǒng)設計及其在營銷業(yè)務中的應用11-19
實現(xiàn)調(diào)控系統(tǒng)監(jiān)控信息標準化分析論文11-21
電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問題分析11-22
基于DSP的USB口數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)03-18
基于用電采集系統(tǒng)的計量異常監(jiān)測與分析03-16
浮吊式起重機控制的相關(guān)技術(shù)問題分析03-18