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1、 系統背景

　　近年來，我國電力建設發展速度很快。兩網改造在有些地區已初步完成，電力客戶不僅要求有電用，而且要求用高質量的電，享受到更好的服務，提高電力部門電費實時性結算水平，建立區域乃至全國統一的電力大市場已成為所有電力部門的共識。同時，供電部門對用戶側防竊電技術的要求也越來越迫切。由此帶來的對傳統結算手段的改進，對關口及配變計量監測點用電情況的監測的需求已越來越強烈，而傳統的電量結算是依靠人工定期到現場抄取數據，在實時性、準確性和應用性等方面都存在諸多不足之處。

　　目前電力系統配網自動化及配變監測的發展還處在初級階段，只是在少數城市進行了局部試點。由于饋線開關及配電變壓器分布點多、位置雜亂。建立一個時效性強，可靠性高、投資省的通信信道網絡困難非常大，并已成為配網自動化及配電、大、中用戶用電管理系統進行大面積推廣的最主要障礙，只有利用現代通信技術和計算機技術以及電能量測量技術結合在一起，才能夠及時、準確、全面地反映電量使用、銷售情況。

　　建立電力客戶現場管理與服務系統在電力部門已達到共識，但是，目前的狀況是原有的基于變電站的電能量采集管理系統已經投運，如何利用現有機器設備，在盡量節約成本的基礎上將兩者完整的結合在一起，實現變電站、電廠及大客戶的實時負荷數據、電能量數據等的采集及統一管理成了電力部門開始探索的新思路，尤其在縣級電力部門，這種需求就越加顯得突出。

2、系統總體設計思想

　　為了滿足（地、縣局）用電管理部門、電力營銷部門用電管理和負荷控制的需求，我們設計了雙通道獨立采集，統一數據存儲、管理，凸顯特色應用的一體化系統構建方案，實現電力客戶及變電站、電廠的信息采集、控制、管理等功能：

　　對于電力客戶，我們配置ERTU－1000型抄表終端，實現負荷數據、電能量數據、電表實時狀態信息等的采集和存儲管理，主站通過租用移動公司的專線與GPRS網絡連接，ERTU－1000G型抄表終端通過GPRS無線網絡與主站的前置機進行通信，定時的上報負荷數據、電能量數據及狀態、告警信息等，也可以接受主站下發的召測及控制命令，實現數據采集及相應的控制功能。

　　對于變電站及電廠，我們配置ERTU2000型數據采集終端，實現電能量數據及電壓、電流、功率等數據的采集和存儲管理，主站通過光纖數據網絡與采集終端進行連接，定時采集相應的電能量數據及電壓、電流、功率等數據。

3、系統結構

　　本次方案設計的ECM電力抄表管理系統由ECM主站、ECM終端（包括ERTU－1000G型電力客戶現場數據抄表終端和ERTU2000型變電站、電廠數據采集終端）及通信網絡等幾個部分所組成。其中，ECM終端是本系統的客戶端設備（子站），安裝在電力客戶現場及變電站、電廠內部，實現負荷數據、電能量數據和其他遙測信息的采集、存儲以及控制命令轉發（針對電力客戶）等功能；ECM主站是本系統的服務器端（主站），實現將所有的ECM終端發送上來的負荷數據、電能量及其他數據進行存儲、計算、轉發、瀏覽、自動生成報表，以及負荷控制、用電綜合管理等功能；通信網絡包括GPRS無線網絡及光纖數據網絡，保證終端和主站之間的通信。

　　系統網絡結構如下圖所示：

系統網絡結構圖

　　服務器系統

　　服務器系統由兩部分服務器系統構成，其一是數據庫服務器系統（可采用單機模式或集群系統），數據庫DBMS可以采用Oracle、Sysbase、SQL Server等大型商用數據庫系統；另一部分為WEB服務器（也可采用單機或主備服務器形式），保證了ECM系統具有高可用性和可擴展性，可提供客戶端數據訪問服務、WEB瀏覽和文件共享服務及共享打印服務。服務器系統的操作平臺采用WINDOWS操作系統（也可以根據實際情況采用UNIX操作系統）。

　　前置機系統

　　前置機系統主要實現對電力客戶、變電站及電廠數據的采集，對于電力客戶的數據采集采用GPRS無線網絡通道，對于變電站、電廠的數據采集采用光纖數據網絡通道，也可采用撥號MODEM等通信方式。

　　前置機系統可以采用多機采集、負載平衡模式（一般采用雙機工作模式），即正常情況下，多臺采集前置機自動分擔采集任務，盡量縮短數據采集時間。如果其中任何一臺采集前置機發生故障，則所有已分配給此故障采集機上的采集任務將會自動遷移到另外一臺采集前置機上，以保證任務完成。

　　管理工作站

　　管理工作站主要提供用戶對整個系統的維護功能，包括服務器系統的維護、前置機系統的維護等。

　　報表工作站

　　報表工作站提供用戶制作各種數據統計報表的客戶端應用，并將生成的報表數據在網上發布，以供其他用戶共享訪問。此外，報表工作站還允許用戶查詢各種電量數據。

　　網關工作站

　網關工作站提供和其他系統（如電力營銷管理系統、電力客戶服務系統、SCADA、MIS、EMS、電能量采集系統等）的接口模塊，使ECM系統與其他系統之間實現數據傳輸和共享。網關可以采用應用網關或純網關兩種方式，并可根據不同的應用環境進行配置。

　　ECM系統的網絡拓撲可以采用簡單的單網模式，也可以采用支持網卡、交換機冗余配置的雙網模式，從而達到“負載均衡”和“故障冗余”的高性能網絡。

4 、系統功能

　　短信催費告警

　　電表異常(失壓、逆相序）短信報警

　　手機短信抄表，斷電

　　數據發送到用戶手機

　　電流互感器短接開路分流報警

　　遠程控制跳合閘

　　4.1 信息采集

　　多種數據信息的采集

　　系統支持多種數據信息的采集，并可設置采集的內容、對象及相應的采樣間隔：

　　負荷數據采集：

　　系統定時自動采集和處理終端的總有功功率、無功功率等數據，生成日、月負荷曲線，功率最大值/最小值及出現時間、最大需量及出現時間等。

　　自動采集時間、內容、對象可設置，最小采集間隔為15分鐘。

　　電能量數據采集：

　　系統定時自動采集終端凍結的有/無功電能量和分時電能量，生成總加有功及無功電能量曲線。

　　自動采集時間、內容、對象可設置，最小采集間隔為15分鐘。 

　　抄表數據采集：

　　系統定時自動采集或隨機召測終端抄收的電能表實時數據、凍結數據等。

　　工況數據采集：

　　系統可采集終端運行工況、控制狀態、開關狀態、電能表運行工況等信息。

　　電能質量數據采集：

　　系統定期或隨機采集各電能質量檢測點的電壓、功率因數、諧波等數據，進行電能質量統計分析。

　　基于任務的信息采集

　　信息采集是完全基于任務模式的，信息傳輸包括上行和下行兩個方向：

　　對于電力客戶端的信息采集，系統設置任務（包括：普通任務、中繼任務、告警任務）參數，并將其下裝至抄表終端，以保持一致性。抄表終端可根據下裝的任務進行定時上報數據，系統也可以根據實際需要隨機召測實時數據或歷史任務數據；

　　對于變電站和電廠端的信息采集，系統設置定時采集任務，自動輪巡，進行信息采集；

　　系統可以自動檢測數據的完整性及正確性，對于缺損數據進行自動補采，用戶也可以根據實際需要進行人工補采。

　　支持多機采集模式

　　由于電力客戶、變電站及電廠的數量較大，系統采集的信息量繁雜，同時系統的信息傳輸是雙向的，加之電力客戶、變電站及電廠的數據采集所采用的通道不同，所以為了保證采集的速度快捷、傳輸可靠，必須采用多前置機共同運行的模式，以進行負載均衡，本系統支持多機采集模式，多臺前置機之間能夠良好的協作完成采集任務。

　　數據傳輸通信支持撥號MODEM、專線MODEM、網絡、GPRS、GSM、寬帶網、音頻電話等多種通信方式

　　對變電站、電廠端的信息采集，系統支持撥號MODEM、專線MODEM、網絡等多種通信方式；對電力客戶端的信息采集，系統支持GPRS、GSM、寬帶網、音頻電話等多種通信方式。同時，系統具有多種信道混合采集、主備通道切換等功能，采集程序可以根據通道的使用情況自主的選擇相應的通道，當通道發生故障的時候自動進行主、備切換，并根據通道的連通率情況，自覺、自主、自動的決定采用主或備用通道。

　　支持多種數據傳輸規約

　　系統可以根據實際情況，添加規約解析模塊，以支持其他數據傳輸規約。

　　提供定時自動上報、定時自動輪巡、自動補采、人工隨機召測及現場現場抄錄等多種方式采集數據

　　電力客戶抄表終端根據系統設置的普通任務及告警任務，定時將任務數據信息自動進行上報；對于采用230電臺通道方式的電力客戶或變電站、電廠的數據采集，主站可以設置自動采集任務，定時與抄表終端進行連接，進行數據輪巡，用戶可根據需要自定義定時自動數據采集周期；

　　根據系統設置，可以由前置機根據自動上報的任務執行情況（在發生通信中斷或其他采集故障而導致采集任務執行失敗時）決定是否進行自動實時補采，也可以設置自動數據掃描任務，在每天采集結束時自動掃描數據的完整性，對缺損的任務數據信息自動生成補采任務并執行；

　　用戶可根據實際情況人工隨機下發數據（包括實時數據、歷史任務數據、終端參數等）召測命令，并發送至前置機執行；

　　系統提供維護軟件，可在電力客戶現場、變電站及電廠進行數據召測，也可以現場下裝參數或程序、進行終端診斷及控制操作等，當通道故障時可現場抄錄數據，并將數據帶回主站端導入系統。

　　支持脫機工作模式

　　前置采集機在與應用服務平臺失去連接的脫機情況下，具有獨立的采集、控制及管理等工作能力。

　　前置機具有臨時數據庫（也可以采用文件的形式），保存與應用服務系統相對應的電力客戶檔案及終端參數表，并且應用服務系統定期向前置機進行更新，對于終端上報的數據，可以暫存入臨時數據庫（或文件）中，當聯機時再由任務管理器調度發送給應用服務系統；

　　前置機可提供接口，并根據臨時數據庫（或文件）中存儲的對應表對抄表終端下發召測命令、保電命令及其它控制命令；

　　當前置機接受異常信息報警時，可根據臨時數據庫（或文件）中存儲的責任人信息，通過短消息將其轉發到責任人的手機上；

　　在脫機情況下，在前置機上所做的所有操作都將以系統日志的形式存儲到臨時數據庫（或文件）中，當聯機時再將其轉發至應用服務系統。 

　　 標準GPS時鐘

　　前置機安裝標準GPS時鐘，可以接收GPS衛星時鐘信息，并對整個系統進行自動對時，也可以對抄表終端下發對時命令（可人工選擇設置需對時的抄表終端，遠方對時時鐘誤差≤±1秒／天），以保證系統時間統一及采集數據時標的正確性。

　　4.2采集信息分析、處理、存儲

　　系統可處理和存儲多種數據類型，包括：

　　基本數據：

　　正向電量：

　　有功－總、尖、峰、谷、平、需量；

　　無功－感性無功（Ⅰ）、容性無功（Ⅳ）；

　　反向電量：

　　有功－總、尖、峰、谷、平、需量；

　　無功－感性無功（Ⅲ）、容性無功（Ⅱ）；

　　其他數據：

　　電壓（Ua、Ub、Uc）、電流（Ia、Ib、Ic）、費率、時段等；

　　負荷曲線數據：日、月、年負荷曲線數據；

　　統計數據：

　　電量合計數據：按日、月、年對電量進行累加合計； 

　　時段累加數據：按定義的時段信息對電量按日、月、年對進行累加合計；

　　計算數據：電量數據按定義的匯總公式進行計算； 

　　狀態信息：表計及抄表終端的狀態信息；

　　告警信息：

　　計量裝置封印管理：

　　發生條件：非授權人開取計量裝置封??；

　　告警內容：開啟時間、當時電量（有功－總、尖、峰、谷、平、需量、無功總）；

　　示度電量下降：

　　告警內容：發生時間；前、后電量；

　　設置改變：

　　發生條件：對電量底度、手動需量復零、時段、費率、脈沖常數等的設置；

　　告警內容：發生時間；前、后設置參數；前、后電量；

　　運行參數變動：

　　發生條件：電壓缺（斷）相；過負荷；

　　告警內容：發生時間；前、后電量；

　　停電、上電告警：

　　發生條件：終端發生停電、上電；

　　告警內容：停（上）電時間；當前電量；

　　表計故障：

　　發生條件：表計停走、電量飛走、電池電壓過低；

　　告警內容：事件信息；

　　系統告警：

　　發生條件：系統異常、應用程序執行異常等；

　　告警內容：事件信息；

注：

　　前電量：事件發生前，終端最近一次抄錄電能表的電量（有功---總、尖、峰、谷、平、需量、無功總）；

　　后電量：事件發生后，終端立即抄錄電能表的電量（有功---總、尖、峰、谷、平、需量、無功總）；

　　數據合理性檢查和分析：

　　系統提供對數據進行檢測、分析的功能：

　　數據過濾：

　　召測數據存庫前應根據通訊協議、數據的數值范圍進行數據檢查、過濾。

　　數據檢查：

　　系統提供數據合法性、正確性校驗及合理性、完整性分析手段，若存在非法數據（如：時段數據與總數據不符）及數據缺損情況，或發現異常情況（如：示度下降、電表停走、飛走、突變等），將進行告警。

　　原始數據抄錄后，系統對其進行合理性檢查，檢查內容包括：

　　對側表校驗

　　區域電量平衡定值校驗

　　線損定值校驗

　　電量越限

　　負荷限值校驗

　　主、備表數據校驗

　　電量分時數據和累計數據間比較校驗

　　各項檢查的所有限值可由用戶輸入，各項檢查的頻率可根據用戶實際需求靈活設定，檢查的結果可以工況形式反映或報警。

　　數據管理：

　　系統提供數據修正手段對錯誤數據、不可補測的數據進行處理、統計、分析。 

　　數據計算、匯總、分析

　　負荷、電能量統計分析：

　　系統提供按地區、行業、線路、自定義群組、單客戶等類型，按日、月、年或自定義的時間段，進行負荷、電能量的分類統計分析的功能。

　　過負荷統計分析：

　　系統每15分鐘召測并測量一次Ia、Ib、Ic，并記錄過負荷（默認1.2In，或自行設置）時的相別、最大電流、發生時間（起始、結束）。 

　　功率因數分析：

　　系統根據每日每小時凍結的24點功率因數值繪制功率因數變化曲線，并可以按照不同客戶的負荷特點，對客戶設定相應的功率因數分段限值，對功率因數進行考核統計分析；記錄客戶指定時間段內的功率因數最大值、最小值及其變化范圍，超標客戶分析統計、異常記錄等。

　　電壓統計分析：

　　系統可以對電壓監測點的電壓按照電壓等級進行分類分析，統計電壓監測點的電壓合格率、電壓不平衡度等。

　　系統每15分鐘召測并測量一次電壓（一相或三相），并記錄最大值、最小值和發生的時間，用戶可以自行設置電壓限值，在不設置的條件下默認如下標準：

　?、?nbsp;   35KV及以上：±5％Un；

　?、?nbsp;   10KV及以下三相供電：±7％Un；

　　③    220KV單向供電：＋7％Un，－10％Un；  

　　系統分別記錄超上、下限的超標次數（點）及每日電壓不合格次數（點）、最大、最小電壓值及發生的時間。

　　諧波分析：

　　系統提供相應監測點的三相電壓、電流（2～19次）諧波含有率及峰值的統計分析功能。

　　系統可根據在數據統計分析中所定義的公式對電量數據進行自動計算，并將計算結果進行存儲；

　　系統可對電量數據按日、月、年進行匯總，并將累加的合計值進行存儲；

　　系統提供對數據進行統計、檢測、分析的功能：

　　其他處理

　　報表自動生成：

　　根據報表系統中定義的報表模板，每日自動提取數據信息，生成相應的日、月、季、年等類型的報表，并將報表保持成EXCEL格式。

　　數據清理、轉儲等：

　　系統檢測數據庫（或其他存儲設備）中的數據量及存儲容量，并根據用戶的設置，對臨時數據、歷史數據進行清理、轉儲或其他的相關處理。

　　事件告警處理

　　異常任務配置

　　系統可以對異常任務配置模板，規定異常任務執行頻率，附帶的數據項，是否啟動普通任務等。對支持異常任務配置的終端，可以根據異常任務模板設置、下發、召測、查詢異常任務。系統也可以對終端進行配置，是否允許異常告警上報。

　　終端告警事件上報：

　　統可以將終端記錄的告警事件設置為重要事件或一般事件，終端根據事件屬性進行重要事件和非重要事件的記錄，并對重要事件按要求進行實時上報【通過請求訪問ACD置位（以下簡稱ACD）或直接主動上報）。

　　對于不支持主動上報的終端，主站接收到來自終端的報文中ACD位置位報文后，立即啟動事件查詢模塊，召測終端發生的事件，并立即對召測事件進行處理。對于支持主動上報的終端，主站收到終端的重要事件上報，能立即對上報事件進行處理。

　　異常告警的分析與處理

　　系統根據一定的規則（如異常告警類型、告警的次數、終端狀態、用戶狀態等）對告警進行分析判斷，對于經過判斷的異常告警信息，形成消息，根據訂閱情況分發到責任人。在配置的情況下，可以對多個人配置不同的告警發送方式。

　　系統區分告警的不同類型，對于表計故障、竊電、系統運行故障等不同告警，形成不同流程進行處理。

　　系統區分異常告警是否由終端的安裝調試工作引起，在此期間的告警分發給現場安裝調試人員。

　　對于大規模停送電引起的異常告警，系統可以自動判斷。

　　數據檢查分析告警

　　系統根據歷史數據、終端上報信息和系統運行狀況，在數據檢查、分析、統計過程中產生告警事件時，將發出告警信號，并進行記錄，顯示相應事件內容；

　　告警事件的存儲和查詢

　　對于終端上報的告警事件（需要確認）和系統數據檢查分析過程中產生的告警事件，系統提供記錄和存儲功能，并可以根據時間段、用戶、異常類型等查詢歷史的異常記錄和處理情況及打印相關報表。

　　帶時標的數據信息存儲模式

　　基本數據、負荷曲線數據、統計數據均采用帶時標的存儲模式：

　　基本電量數據采用按時標分段存儲的方式，具有時間精度好、統計方便和存儲空間節省的優點，數據的存儲間隔均由任務參數確定，即以HH:NN為基準，按△T間隔進行存儲，△T為5、15、30、60分鐘可選，內容包括：電能量數據的識別信息、時標信息、數據內容（電表原始窗口值）、數據狀態等；對于單值數據（如：需量數據），則采用“時間”＋“數值”方式進行單點存儲；

　　負荷曲線數據：

　　①      日負荷曲線數據：按15分鐘（15分鐘平均功率）的存儲間隔進行帶時標分段存儲，每天96個數據點；

　　②      月負荷曲線數據：按4小時（4小時平均功率）的存儲間隔進行帶時標分段存儲；

　?、?nbsp;     年負荷曲線數據：按24小時（24小時平均功率）的存儲間隔進行帶時標分段存儲。

　　統計數據：

　　④    電量合計數據：按日、月、年進行帶時標單點存儲；

　　⑤    時段累加數據：按日、月、年進行帶時標單點存儲；

　?、?nbsp;   電量計算數據：采用按時標分段存儲的方式。

　　歷史數據及告警信息至少保存兩年，并能夠定時或隨機將數據轉存到磁帶機等大容量存儲介質上作為長期存盤資料，需要時可以回裝系統，對歷史數據可以重復查詢、修改和打印；

　　系統提供完備的數據備份方案，保證系統數據的完整性，除基于數據庫、操作系統的常規備份手段外，系統還提供了軟件工具，可把自行組合的所需時間范圍、類型的數據轉存到網絡中其它任意存儲介質或恢復到其它數據庫中。

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