基于信息化技术的电力计量中的研究

彭 放，李亦非，程诗尧，张雅静，罗义钊

（1.国网北京市电力公司电力科学研究院，北京100045；2.福建网能科技开发有限责任公司福建福州350003）

基于信息化技术的电力计量中的研究

彭 放1，李亦非1，程诗尧1，张雅静1，罗义钊2

（1.国网北京市电力公司电力科学研究院，北京100045；2.福建网能科技开发有限责任公司福建福州350003）

针对电能量信息采集未达到集中化、智能化与自动化管理要求的问题。同时也为了实现电能量信息的实时采集与监控，降低线损，加强输电线路的考核，提高企业经济效益，本课题根据电力公司电能量信息采集与监控现状，以及用户对电能量信息采集与监控智能化与自动化的需求，采用J2EE架构、SSH框架、Oracle数据库管理系统的方法，通过在MyEclipselO软件开发平台上的实验，实现了基于B/S结构的电能量信息采集与监控系统，本系统在电力计量中取得了良好的效果，并且有着广泛的应用前景。

电力；监控；信息采集；J2EE架构

随着技术水平的提高和经济的快速发展，电力能源被充分的利用在各个领域，快速发展的电力行业给传统的电力计量带来了麻烦，电力计量中人工的资产信息管理显得十分滞后，在信息处理中不仅缓慢，而且极易出现差错，并且电力计量资产信息的安全性得不到保障。怎样有效的提高电力计量中资产信息的管理化水平，及时提高其自动化水平，提高工作效率和资产信息管理的质量，尤其是怎样确保电力计量资产信息的安全性，是电力计量发展中面临的难题。本课题是根据TJ电为公司对电能量信息采集与监控集中化、智能化与自动化的需求展开的，采用J2EE架构[1]、SSH框架与Oracle llg数据库管理系统为电力公司开发了一个电能量信息采集与监控系统，可以有效的解决这些难题，依托于无线电通讯技术，能够对电力计量中的资产信息进行有效的管理，并且显示数据，对数据进行及时处理，同时加密技术的研发和使用确保了电力计量中资产信息的安全性，J2EE架构适应了电力计量的发展，也推动了电力计量的发展进步[2-3]。

1 系统功能需求分析

根据上述系统目标的要求可知，电力企业电能量信息采集与监控系统在整个电为企业管理中发挥的作用是完成电力能量信息的采集与监控，以及采集终端设备的管理工作，其主要作用是为电力营销业务系统提供基础数据。通过电力营销业务流程图可知电能量信息采集与监控在电力营销中的作用[4]。电力营销业务流程图如图1所示。

图1 电力营销业务流程图

1）使用者范围界定

根据目前电力公司的电能量信息采集管理情况来看，其主管部口为计量中屯，营销部口需要会调用的本系统数据，但并不直接操作本系统。因此，系统所面向的使用者为计量中屯、值班员、计量中屯、经理、打管理员与公司高层管理者[5]。

2）建立从档案为基础的电能量信息采集

电能量信息采集基主要目标是电为营销信息系统提供电力客户的基础电力使用数据。因此，电能量信息采集应档案为基础，构建电力客户电度表、智能采集终端、采集点的对应关系，这种关系的建立需要通过档案维护来进斤。因此，系统具有档案管理的功能需求，能够实现档案信息的新增、变更、修改等。

3）提供终端运行的智能化、自动化远程管理与监控功能

电力公司客户众多，电网结构复杂，在实现电能量信息的采集与监控在电网中安装了大量的智能采集终端设备，如果采用手工现场调配参数与运行监控，工作量巨大。因此，用户需求系统具备终端运斤的智能化、自动化远程管理与监控功能[6-7]。

4）建立强大的电能量数据应用功能

电能量信息采集与监控系统上线运行后会实时的采集各个输配电线路中的电能量数据，这些数据必须得到合理利用。报表管理功能能够灵活的输出各类报表，以为企业管理者提供数据决策支持。

5）系统管理功能

系统管理功能需求包括系统基础管理功能与系统安全功能需求。包括口管理、用户管理、权限管理、服务器监控、数据库管理与功能组管理[8]。

2 系统的总体设计

2.1 主站系统体系结构设计

电力企业电能量信息采集与监控系统由主站系统、网络系统与硬件系统3部分组成，其中主站系统即完成电能量信息管理工作的管理信息系统平台，网络系统即主站系统与硬件系统之间的网络通信平台；硬件系统是指所有智能采集终端设备。

系统更适合采用B/S结构进行开发[9-10]，并充分利用J2EE架构下的SSH（Stmts+Spring+H化emate）框架技术，将系统划分为数据持久层、业务逻辑层与表示层3层，各层级间采用接口方式进行通信[11]，使各层级间的锅合性降低，能有效提升系统的扩展性能基于此，电能量信息采集与监控系统将采用三层B/S结构进行设计与开发，其体系结构如图2所示。

图2 电能信息采集与监控系统三层B/S体系结构图

2.2 系统物理结构设计

电力企业电能量信息采集与监控系统由主站系统、网络系统与硬件系统组成。

主站系统主是负责数据采集、服务应用、信息管理、前置通信调度服务等功能[12]。通过主站系统的体系结构设计可知，主站系统采用三层B/S结构进斤开发，S层结构在物理上对应数据库服务器、Web应用服务器与Web工作站，为保证系统的性能与稳定性，系统将采用服务器集群方式进行均衡负载。

网络系统即整个系统的网络服务层，完成主站系统与硬件系统的数据传输服务。根据当前TJ电力公司所采用的网络通信方案来看，主要采用网络通信方式有GPRS/CDMA网络通信、PSTN电话网络通信、光纤专网通信与电力载波通信4种方式。这4种方式可以满足智能终端设备与主站系统的通信要求。

硬件系统即所有的终端采集设备，包括计量设各、专变终端、载波表、电能表、采集器与集中器等，这些终端设各主要完成电能量信息的采集与监控功能，并通过网络系统将采集的数据传输给前置服务器，或者接收主站系统所传输的参数配置进斤参数配置，或者响应主站系统的数据召测请求。

2.3 系统模块功能结构设计

通过对电能量信息采集与监控系统的功能性需求分析，己明确了用户对系统的功能性需求。并且上章在对功能性需求分析时己对各项功能进行了归纳总结，将属于同一类型的功能性需求进行了聚合与分类，符合系统模块划分的“低耦合、高聚合”的原则。因此，系统将划分为档案管理模块、运行管理模块、数据应用模块、线损管理模块、报表管理模块与系统管理模块。采用设种系统模块的划分方式[13]，使得5个系统模块间的耦合度降低，而模块内均是同一属性的功能，具有高度聚合的特性，有利于降低后续某个模块升级对其它模块的影响，降低系统功能扩展的成本。

6个系统模块的具体联系为：系统管理模块为整个系统运行提供基础数据的设置，同时对系统安全性提供保障，是整个系统运行的基础；运行管理模块是整个系统的核屯，完成智能采集终端参数设置、参数下发与数据召测[14]，从而使主站系统能够通过网络系统获取智能采集终端设备所采集的数据，为系统的数据应用模块、结损管理模块、报表管理模块理供数据支持；档案管理模块则为运行管理模块提供档案基础数据，使所采集的数据能够对应到对应的档案资料中。根据6个系统模块的联系，系统模块的包图如图3所示。

图3 电能量信息采集与监控系统功能包图

2.4 数据库的设计

电能量信息采集与监控系统是以数据库为核也的管理信息系统，上述系统模块的功能要实现就必须有数据库提供数据支撑。因此，必须对系统所需的数据库展开详细设计。

2.4.1 数据库概念结构设计

1）用户实体

用户实体属性包括用户编号、角色编号、用户姓名、性别、家庭地址、联系方式、所属部口、所属功能组、职务、登陆用户名与登陆密码。用户实体属性图如图4所示。

图4 用户实体属性图

2）电能表实体

电能表实体包括电能表编号、型号、X常数、费率数、接线方式、CT倍率、PT倍率、综合倍率、电表地址、电压、电流、波特率、抄表规约、电表读数整数位、读数小数位、电能表启运时间与生产厂家。电能表实体属性图如图5所示。

图5 电能表实体属性图

3）采集点实体

采集点实体属性包括编号、名称、类型、负责人、负责人联系电话、安装日期、维护日期、所属公司、所属分局、所属营业站、所属变电站、所属线路、所属台区与地址。采集点实体属性图如图6所示。

2.4.2 数据库逻辑结构设计

数据库逻辑结构设计的优劣对系统的影响较大，不仅对数据库的升级与维护具有重要影响，同时也影响着系统开发的效率[15]。

结合E-R图以及数据库逻辑设计的规范要求，完成数据库逻辑结构的设计。由于涉及到众多的数据实体，以下仅对几个主要的关系模式展开设计。

用户信息{用户编号，用户姓名，性别，家庭地址，联系方式，所属部口，所属功能组，职务，登陆用户名，登陆密码，创建时间，创建人}。

电能表信息{电能表编号，型号，X常数，费率数，接线方式，CT倍率，PT倍率，综合倍率，电表地址，电压，电流，波特率，抄表规约，电表读数整数位，读数整数位小数位，电能表启运时间，生产厂家}。

采集点信息{编号，名称，类型，负责人，负责人联系电话，安装日期，维护日期，所属公司，所属分局，所属营业站，所属变电站，所属线路，所属台区，地址}。

图6 采集点实体属性图

3 系统模块的主要功能的实现

3.1 档案管理模块的功能实现

新增档案功能可实现新増正式档案、新增临时档案与未完档案维护三项功能。电力公司在实际运营中正式用户需要安装终端时均需要建档，临时用户需要临时用电安装终端时则建立临时档案。以新增正式档案为例，新增正式档案的信息内容包括采集点信息、电能表信息、正式电力客户人口统计学资料与终端编码信息，使智能采集终端设备与电能表形成配对采集关系，如果由采集点对电能量采集与监控进行集中采集，则还需要对采集点建立对应关系。

3.2 参数管理功能的实现

参数设置流程是指智能采集终端设备建档后以及参数配置更新后需要通过下发流程更新智能采集终端设备中的参数。参数设备流程是根据系统内置的下发流程进行参数下发的过程。可手动进行参数下发，下发后会提示下发结果，以及下发失败的原母。

3.3 值班管理功能的实现

值班管理功能主要完成计量中必值班人员在当班时的值班情况。其具体功能包括值班日志、事件查询处理、操作记录查询、终端运行监控、终端运行情况统计、信道运行情况统计、日综合数据抄收统计、当前终端运行异常统计、终端连续不在线情况统计、居民抄表情况统计与单位运行情况汇总等功能。

3.4 数据应用模块的功能实现

根据系统功能设计，数据应用模块可实现的主要功能包括采集点信息查询、考核类维护与一般类维护等功能。以下通过对采集点信息查询功能的实现对数据应用模块的功能实现进行说明。

采集点信息查询支持多条件或单条件的模糊与精确查询，系统在设计时内置了多样化的查询条件，用户输入相应的查询条件即可完成采集点信息的查询。同时通将查询结果导出至Excel表格中保存。系统内置的查询条件包括公司、分局、营业站、变电站、线路、台区、采集点类别、数拓来源、用户编号、采集点编号、终端编号、测量点类型、采集状态、计量表资产编号与未下发参数等。

3.5 终端档案报表功能的实现

终端档案报表可完成采集终端档案信息的统计分析。在功能页面内置了统计查询条件，主要包括公司、分局、营业站、所属变电站、所属线路、所属台区、终端设备、终端类型、终端型号等条件，可通过这些查询条件进行单条件、多条件的模糊或精确查询，查询结果以数据报表的形式呈现给用户。

4 结 论

本次开发的电能量信息采集与监控系统通过强大的主站系统对整个电能量采集与监控过程进行智能化与自动化管理，能够通过主站系统统一配置智能采集终端的配置参数，同时也能够通过数据召测功能主动从智能采集终端设备中获取数据，提高了系统的自动化。同时，系统对电能量信息具有强大应用能力，提高了电能量数据的利用率，进而也提升电力公司的运营管理能力。

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Research on electric power measurement based on information technology

PENG Fang1，LI Yi⁃fei1，CHENG Shi⁃yao1，ZHANG Ya⁃jing1，LUO Yi⁃zhao2
（1.State Grid Beijing Electric Power Research Institute，Beijing100045，China；2.Fujian Netpower Technology Development Co.，LTD.，Fuzhou350003，China）

Aiming at the problem that the electric energy information collection is not centralized，intelli⁃gent and automatic management.Also in order to realize the real-time collection and the monitoring of electric energy information，reduce line loss simultaneously，strengthen the examination of transmission line of electricity；Improve the business economic benefit；This problem is gathered and monitoring pres⁃ent situation according to Utilities Electric Co.'s electric energy information，By using J2EE framework，SSH framework，Oracle database management system，through the MyEclipselO software development platform for the experiment，oracle database management system to the demand of electric energy infor⁃mation collection and monitoring intelligentization and automation；On the MyEclipselO Software Devel⁃opment Platform，which Realized electric energy information collection and monitoring system based on the B/S structure，native system has been obtained good effect in electric-power metering，and has a wide range of applications.

electric power；monitoring；information gathering；J2EE framework

TN108.1

A

1674-6236（2017）22-0101-05

2016-09-22稿件编号：201609199

彭放（1987—），男，湖北荆门人，硕士研究生。研究方向：电力技术。