淺談?dòng)秒娦畔⒉杉到y(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
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摘要：智能電網(wǎng)建設(shè)要求下，用電信息采集系統(tǒng)適應(yīng)全球電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展要求，為開展技術(shù)管理提供有效的基礎(chǔ)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(wù)流程過于固化的問題，導(dǎo)致在需要業(yè)務(wù)邏輯變化時(shí)需要通過程序修改來實(shí)現(xiàn)變化需求，工作開發(fā)量與維護(hù)量較大。因此，基于工作流技術(shù)的用電信息采集系統(tǒng)可以對全過程進(jìn)行管控，按照實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)好的工作流邏輯進(jìn)行執(zhí)行，在工作效率上得到了顯著提升，只需要通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整工作流程的方式來適應(yīng)其變化情況，在運(yùn)維成本方面得到節(jié)約。出于不同的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)與管理的要求，也需要對信息采集系統(tǒng)進(jìn)行功能性分析，了解未來工作中的潛在需求。
關(guān)鍵詞：工作流技術(shù)；用電信息采集系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
引言
用電信息采集系統(tǒng)作為新時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，可以通過計(jì)算機(jī)來構(gòu)建相對完整的網(wǎng)絡(luò)信息模型，通過現(xiàn)實(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)信息管理來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的維護(hù)。當(dāng)前這一系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，電力部分的網(wǎng)絡(luò)管理水平也得到了有效保障。具體來看，可以避免欠費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化自動(dòng)抄表，更好地推進(jìn)負(fù)荷電量的分析與預(yù)測。
1工作流的技術(shù)特征
從工作流的技術(shù)特征來看，其標(biāo)準(zhǔn)化的組織結(jié)構(gòu)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(jìn)行傳遞和執(zhí)行，有著其特殊的工作流參考模型。在模型當(dāng)中，最重要的部分顯然是工作流引擎，它負(fù)責(zé)對工作流實(shí)例進(jìn)行創(chuàng)建與管理，必要時(shí)實(shí)現(xiàn)與外部應(yīng)用程序之間的交互，以便于為工作流運(yùn)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(jìn)行解釋，并控制活動(dòng)間的轉(zhuǎn)換，用戶可以直接通過操作界面來獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制管理與監(jiān)督的功能。實(shí)際上，其管控原理是按照預(yù)先設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)軟件有序運(yùn)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(wù)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(shù)
2．1信息采集
用電信息采集過程中，電能表作為主要的計(jì)量裝置，可以負(fù)責(zé)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信息的處理，進(jìn)行不同級(jí)別的管控，同時(shí)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(nèi)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(shù)中，傳統(tǒng)的技術(shù)為無線通信技術(shù)，主要適用于用戶相對集中的區(qū)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術(shù)開始投入使用，可以在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。但實(shí)際上空間障礙與外部信號(hào)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(luò)而存在［2］。
2．3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)利用
按照國際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)組織的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，將其作為數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)的主要參考依據(jù)，既保證了系統(tǒng)面向?qū)ο箝_放平臺(tái)與對象之間的可操作性。另一方面，從20世紀(jì)80年代起，電力系統(tǒng)的信息化得到了快速發(fā)展，當(dāng)前國內(nèi)所使用的協(xié)議也有多個(gè)版本，如果設(shè)備協(xié)議存在差異，那么也需要調(diào)整相關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)。
3．1系統(tǒng)總體架構(gòu)要求
系統(tǒng)要求方面，通過通訊方式來實(shí)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(gè)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(yīng)用水平［3］。構(gòu)建智能電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)邏輯架構(gòu)方面，采取一體化設(shè)計(jì)原則，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，綜合考慮不同層次的安全需求，實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)訪問模式。用電信息采集系統(tǒng)內(nèi)部包含多個(gè)子系統(tǒng)，包括前臺(tái)管理、前置采集、任務(wù)安排與數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)，不同的子系統(tǒng)以組件化的方式實(shí)現(xiàn)，通過公共應(yīng)用服務(wù)方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的服務(wù)功能［4］。從物理架構(gòu)來看，用電信息采集系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字通訊技術(shù)等，通過不同的通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方現(xiàn)場的終端測量，并可以做好電能質(zhì)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(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效管控。整體目標(biāo)方面，為了實(shí)現(xiàn)電力購買、電力供應(yīng)與電力銷售等不同方面的分析和處理，構(gòu)建高效的電能數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，擴(kuò)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(gè)方面。（1）數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集可以自動(dòng)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(zhì)量、電能值等，為了保障電能質(zhì)量，需要盡量保持?jǐn)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，這也是電費(fèi)結(jié)算的主要參考依據(jù)；（2）計(jì)量裝置監(jiān)測。這一部分的功能在于實(shí)現(xiàn)對裝置遠(yuǎn)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(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)的產(chǎn)生［6］；（3）供電質(zhì)量監(jiān)測。對電能質(zhì)量進(jìn)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(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析的目的在于對用戶的負(fù)荷用電信息進(jìn)行整合分析；（5）負(fù)荷控制與負(fù)荷分析預(yù)測。負(fù)荷控制的作用在于對用戶的負(fù)荷情況進(jìn)行監(jiān)測，以便于為供電系統(tǒng)需求側(cè)管理提供精確的負(fù)荷數(shù)據(jù)信息，根據(jù)信息的差異來得到用戶的負(fù)荷曲線，了解分時(shí)電量、最小負(fù)荷、最大負(fù)荷等關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)指標(biāo)，也能以此為基礎(chǔ)進(jìn)行更好的用電需求預(yù)測［7］。（6）有序用電管理。有序用電管理根據(jù)當(dāng)前電力市場的供需關(guān)系來制定有序的用電方案。
3．3遠(yuǎn)程通信技術(shù)方案
技術(shù)方案方面，應(yīng)用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)可以利用并行計(jì)算與多線程技術(shù)應(yīng)用，發(fā)揮數(shù)據(jù)處理優(yōu)化技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)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(yuǎn)程通信為例，現(xiàn)階段的遠(yuǎn)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(shè)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(jìn)行光纖專網(wǎng)信道建設(shè)工作，即采用基于無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖專網(wǎng)，以光纖作為介質(zhì)，配合當(dāng)前用戶用電信息采集系統(tǒng)的技術(shù)要求，建設(shè)覆蓋整個(gè)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(zhì)量得到有效提高。對于已經(jīng)存在的光纖網(wǎng)絡(luò)，在技術(shù)上有著明確要求。首先是光纖敷設(shè)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(yuǎn)程信道采集數(shù)據(jù)，與其它數(shù)據(jù)之間實(shí)施物理隔離方案［9］。
3．4本地通信設(shè)計(jì)
本地通信建設(shè)以電力線載波的模式來降低技術(shù)難度，以便于進(jìn)行更有效的維護(hù)。從通信方式來看，窄帶載波通信方式的成本消耗較低，應(yīng)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(jié)合實(shí)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(shù)方案下以電力線作為傳輸介質(zhì)，不需要單獨(dú)布線，建成后的運(yùn)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(shè)計(jì)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(dāng)中，但該方案會(huì)受到多種外界因素影響，包括噪音、系統(tǒng)負(fù)載、線路長度等，在用電信息的收集過程中可能會(huì)影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性。窄帶載波通信方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)也以載波集中器與內(nèi)置載波模塊配合的方式，結(jié)合采集終端展開相應(yīng)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(shí)時(shí)性與準(zhǔn)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(fù)用技術(shù)具有抗干擾能力，可以實(shí)現(xiàn)雙向的通信控制，通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)
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(shù)規(guī)范》的要求，需要在終端設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化。采集終端方面，其主要功能設(shè)置實(shí)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(fù)荷特性的研究。按照用戶類型的不同，可以進(jìn)行多種模式的功能配置［13］。而低壓集中器則可以負(fù)責(zé)收集終端電能表的數(shù)據(jù)信息，在存儲(chǔ)后進(jìn)行后續(xù)處理。與集中器類似，采集器也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，按照功能不同劃分為標(biāo)準(zhǔn)型與增強(qiáng)型。前者主要負(fù)責(zé)收集電能表與集中器之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，后者則重點(diǎn)在于存儲(chǔ)電能表數(shù)據(jù)。
4系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
4．1數(shù)據(jù)功能
自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以按照采集任務(wù)事先設(shè)定好的要求來自動(dòng)地采集時(shí)間、對象與內(nèi)容。如果不能成功采集，會(huì)通過監(jiān)控人員進(jìn)行人工操作，保障數(shù)據(jù)完整性。此外，還可以根據(jù)實(shí)際需求隨時(shí)地安排人工測試數(shù)據(jù)，例如當(dāng)出現(xiàn)緊急事件時(shí)就可以調(diào)集與事件相關(guān)時(shí)間內(nèi)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)展開分析，并將重要事件上報(bào)主站，發(fā)送任務(wù)設(shè)置要求，支持?jǐn)?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(shù)，可以將原始數(shù)據(jù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)分別管理，通過對電費(fèi)、電量、參數(shù)配置的管控來下達(dá)命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能［15］。
4．2應(yīng)用功能
應(yīng)用功能可以從三個(gè)方面展開，即自動(dòng)抄表、預(yù)付費(fèi)管理和用電有序化管理。自動(dòng)抄表按照采集任務(wù)的需求來獲取用戶電能表中的數(shù)據(jù)，然后計(jì)算電費(fèi)中的相關(guān)信息。預(yù)付費(fèi)管理包括電能表和終端的協(xié)調(diào)工作，進(jìn)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(jìn)行負(fù)荷控制，對用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，了解負(fù)荷的變化趨勢等，結(jié)合電量、三相平衡度、異常用電信息等實(shí)現(xiàn)監(jiān)測［6］。
5總結(jié)
本研究從系統(tǒng)建設(shè)、系統(tǒng)運(yùn)行管理、系統(tǒng)功能運(yùn)用等多維度進(jìn)行了分析調(diào)研，結(jié)合當(dāng)前用電信息系統(tǒng)的技術(shù)要求，提出了采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)模式與方案選擇，分析了系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的可行性。具體來看，針對系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施工作中的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，從建設(shè)模式入手，配合營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行了功能分析。在未來的工作當(dāng)中，該應(yīng)該明確系統(tǒng)不同方面的實(shí)際操作功能與應(yīng)用功能，優(yōu)化部分功能模塊界面的具體操作方案，切實(shí)提升系統(tǒng)的應(yīng)用效果。在解決當(dāng)前技術(shù)問題的同時(shí)，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(zhì)的電力服務(wù)。
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作者：林鈺杰 吳麗賢 單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司