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电能信息采集与监控系统建设中的相关技术问题分析
摘要：经济社会的快速发展，使得社会生产生活以及人们对电力的需求逐渐增长，而当前我国社会比较有限的电力资源与持续增长的需求形成了难以调和的矛盾。为了应对这些问题与挑战，电力公司在持续扩大发电容量的同时，还需要不断加强智能化电网的建设与优化自身的营销管理，而在这一过程中便涉及到电能信息采集与监控系统建设工作。在新形势下，电能信息采集及监控系统需要在传统负荷统计的基础上扩大采集对象，努力实现对中小电力用户及居民用电信息的全覆盖采集，从而加强对用电力应用的监控管理。众所周知，电能信息采集与监控系统(电能采监系统)的建设需要相关技术的支持。对此，文章在阐述电能采监相关技术重要作用的基础上，阐述了几种主要的技术，并对其应用进行了简要分析。
关键词：电能信息采集与监控 问题研究 相关技术
当前，资源配置中市场越来越起到决定性的作用，特别是随着我国市场经济改革持续推向深入，电力市场的改革也势在必行且迫在眉睫。而电能信息的采集与监控的主要工作已经从传统的符合控制转成为用电服务，并因此拓展了电能数据采集、远程抄表、计量异常监测等功能。电能采监中的相关技术能够帮助企业更好的收集各种信息，从而使管理人员能及时发现企业用电服务中存在的多种问题，并给予及时处理解决。具体而言，电能采监中的多种技术包括电能计量技术、计算机技术、数字通信技术等多种，是电能采监系统建设中不可缺少的关键核心技术。
一、相关技术在电能采监系统建设中的重要作用
1.1 电能采监相关技术可提高用户信息采集的及时性
与传统的采集技术相比，新型的电能采集技术更为先进，其在15分钟内便可对电网系统所用用户的信息进行采集并准确计算费用。对于用电量大，用电管理复杂的大型用电场所来说，定期实时对其用电信息进行采集，对信息进行自动处理并自动生成图表，能够确保供电企业管理人员及时发现这些场所用电过程中存在的问题，从而提前预警，确保能够对系统进行及时检修，避免用电事故的发生，提高电网运行的稳定性。
1.2 可集中监控我国电力负荷
对电力负荷的进行监控能够避免因电网中设备功率突然增大而导致的电压升高，电线断裂的问题，进而避免用电安全事故的发生。同时，采用先关技术能够使供电管理部门针对建筑工地、商场等用电大户的实际情况灵活调整用电策略，既能保证这些用电大户的正常用电，又能避免功率突然增大而导致的断电事故发生，最终提高了电力系统的安全性及稳定性。
1.3 提高供电管理部门的服务水平
采用相关技术能够确保供电管理部门及时收集用户的各种信息，从而及时了解用户对供电的具体需求，并给予提前处理与解决，这样便能避免供电企业与用户之间出现矛盾。而且相关技术的应用能保证管理部门在面对用户咨询或质疑时能够给出令用户满意的答复，进而也提高了部门的用电信息服务水平。
1.4 提高社会效益
电能采监相关技术的应用使传统的由抄表员上门抄表收集信息的状况一去不返，使得供电管理部门不必再支出大量的工作人员雇佣费用，供电管理部门的运行成本明显下降，并且信息收集的效率还得到显著提高，一去一来便使得部门的经济效益大幅度提高，进而也促使我国社会效益得到提高。
二、当前电能采监系统的相关技术概述
对于电能采监系统建设中的相关技术，我们需要了解其常用关键术语、通信技术、数据模型以及网络模型。具体如下：
2.1 关键术语
采集系统主站是采集系统的指挥中心及数据收集处理中心。采集信息通道，主要保证主站、终端、电能表等之间的通信连接。采集系统终端，在主站监控下进行数据采集、管理、传输等任务，同时还执行主站下达的其他指令。采集器多分为单表采集器与夺标采集器，在完成电表电量统计采集的基础上，还可将数据传输到终端内。
2.2 信息通道技术
第一，GPRS技术。该技术是一种新型的移动数据通信业务，能够实现高速互联网接入服务，并且已经在电能采监系统中得到较为广泛的应用。通常来说，GPRS技术具有点对点数据通信、用户快速登录、实时测量接入在线远端数据、按流量计费及高速数据传输等特点。
第二，光纤通信技术。光纤通信技术是电力通信技术中较为重要的构成，随着技术的不断发展，光纤通信技术已经在绝大多数电网系统中取代了微波通信。光纤通信具有信道不拥挤、信号不易受干扰、安全性高、质量轻体积小、传输距离长、传输损耗低等多个特点，因而在电能采监系统建设中得到广泛应用。
第三，电力线通信技术。该技术又被称为电力线载波技术，是指利用电力线传输信息，从而实现通信。一般来说，电力线载波技术可通过窄道通信、多载波调制、超窄道通信以及扩频通信等方式实现信息传输。该技术具有工程量小、通信成本低、可靠性强、实时性好等特点。
第四，电话网通信技术。该技术以模拟技术为基础实现通信，具有传输费用低的特点。
2.3 数据模型
电能采监系统中的电能表、采集点与采集单元是其数据模型中的重要组成部分。电能表示数据采集中最小的单元，而采集点类似于用户，是供电管理中的最小电源，其与电能表的关系是：一个采集点上可以安装多块电能表或有关传感器。相比于以上两者，采集单元又处在一个比较高的层次上，其可以由一个或多个采集点组成而成，通过采集点收集的数据对电能量数据进行计算，从而为系统的下一步分析提供源数据。
2.4 网络模型
电能采监系统的常用的网络模型包括集中式、总线式、分布式以及中心局域网等结构。
三、基于相关技术的电能采集与监控系统的设计分析
笔者结合湖南省电力公司的实际案例，对其电能采集与监控系统设计建设进行简要分析，以具体了解以上相关技术在实际系统建设中的应用。
3.1 电能采监系统的整体结构设计
该公司采用的整体结构主要设计为5个层次，分别为：现场设备层、终端设备层、实时系统层、数据库层以及管理系统层，并且各个层次之间均通过相关信息通道进行连接。
现场设备层：该层次的主要功能是收集用电现场的各种数据，并根据质量对现场各设备进行管理控制。这里所说的设备主要包括三项电度表、防窃电设备，此两项设备通过485总线与上层设备进行连接。另外，还包括配变监测终端。
终端设备层：该层次的主要功能是完成系统内各个层次或结构之间的通信功能与信道管理功能。常见的终端设备包括：专变监测终端、公变抄表终端、关口表电能量采集终端、大用户负荷管理终端。
实时系统层：该层次主要功能是实时将计算机网络中的数据输入到数据库中，从而为后续各种系统分析提供参考。其包含的设备有：前置机、网络设备、子系统管理工作站。
数据库层：该层次的目的是存储各终端采集的数据，并对数据进行整理，按照实时、历史、用户档案以及设备静态数据等将全部数据分为四个主要部分。
管理系统层：该层次的主要功能是对整个系统进行管理，并对用户各种数据进行分析，同时还能根据分析结果下达相应的指令。
该公司所设计的系统接入方案为：建设统一的包含数据库的用电信息采集主站系统，负责对所有终端数据的统一汇集以及加工和存储。营销系统统一维护采集点、终端、表计信息，并将其复制到用电信息采集主站数据库中，由主站系统直接使用，避免了对同类信息的单独维护。另外，用电信息采集主站中的从现场采集的数据经营销中间库至营销系统进行统一编码管理。
3.2 电能采监系统的平台设计
3.2.1 网络平台设计
第一，终端通信方式。该系统网络平台采用的终端通信方式主要有GPRS、CDMA以及PSTN等三种。前两中通信方式需在得到相关单位批准后假设专线，并且需使用路由器及防火墙设备。后一种通信方式需要配置相应电话线路、串口通信服务器、电话Modem池以及机架式工业拨号Modem池。
第二，网络构架模型。本网络平台采用的网络构建主要有物理层、链路层、网络层。
第三，实力主站连接参数。该公司采用的重点连接参数为：
移动 IP： 10.223.31.188，端口： 4000， APN： csddl.hn，心跳：3～5分钟
联通 IP： 10.223.31.188，端口： 4000， APN： dlcb.hn，心跳：3～5分钟
其内部局域网的连接参数为：IP： 10.223.29.25，端口： 9006
3.2.2 主机平台设计
设计的主机包括数据库服务器、前置机服务器、WEB查询服务器和工作站四个部分。
3.2.3 软件平台设计
第一，操作系统。本系统所选用的网络操作系统为windows 系统，主要是因为该系统与同类系统相比价格低，且具有安全性好、兼容性高、可移植性与可靠性好、能够支持因特网、全面而方便等多种特点。
第二，数据库设计。本公司需用到的数据库有盟市营销数据库、集团公司运行数据库、电费核算数据库、数据中心数据库、数据仓库等五个。为确保以上数据库的正常使用，公司采用了Oracle10g数据库系统。
第三，中间件设计。该公司数据库查询系统为标准的三层体系结构。对此为满足用户使用及数据库查询的正常运行，该公司选用了TOMCAT5.5为中间件技术。
3.3 设计系统所实现的功能
本公司设计的系统主要实现了一下几种功能：
3.3.1 防病毒功能
为了预防网络病毒通过磁盘、网络、电邮等对系统网络造成破坏，该系统在设计时充分考虑到了防病毒功能。主要策略有：建立严格的防病毒规章制度，规范系统使用机制，加强安全备份管理，从而从管理上预防病毒。同时，在系统中还安装了必要的防毒软件，以实时监测预防病毒入侵。
3.3.2 数据备份与保存
为保证数据安全存储，系统使用了两台共享磁盘阵列系统的数据库服务器，以确保一台服务器出现故障时，另一台能够代替工作，避免数据遭到破坏与丢失。另外，在数据备份与保存方面还采用了磁带机备份、光刻机备份以及日备份等措施。
3.3.3 操作权限功能
为了提高系统的安全性，防止滥用系统、恶意登录等情况的出现，在设计时对系统权限进行的规定。每一个模块、每一项业务的使用与操作都需要一定的权限，非权限内的操作人员不被允许使用与操作。同时，操作员在进行操作前要使用账号与密码，账号密码有误则禁止登录或操作。
3.3.4 系统出错处理
为确保系统发出错误指令，还进行了系统出错处理功能的设计。系统运行过程中一旦出现错误操作，系统会自动向用户进行提醒，并且自动取消错误的操作。若系统内部出错，该功能又能够最带限度的保证系统数据的完整性与安全性，并对出错的时间与原因进行记录以供复查。
另外，本次设计的系统还具有数据维护、用户身份识别与授权以及提供线损分析数据等多种功能，从而全方位的确保系统的正常运行。
四、结语
本文就对电能信息采集与监控系统的相关技术问题进行研究讨论，介绍了电能采监系统对于电力行业的重要意义和作用，分析了常用的相关技术，并结合实例对电能采监系统的实际设计中各技术的应用进行了探讨。相信通过相关技术的应用不仅能提高电能采监系统的运行水平，而且能给供电企业带来巨大经济效益。可见， 该系统中的相关技术值得我们进行更为深入的研究与探讨。
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