關(guān)口電能表通信配置檢測與管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 　引言

隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制在我國的確立和電力工業(yè)的發(fā)展,電力作為一種商品走向市場已是大勢所趨,電網(wǎng)的商業(yè)化運(yùn)營和管理已逐步展開。特別是最近幾年,電廠的建設(shè)和投資模式的多樣化,使大多數(shù)的新、擴(kuò)建電廠的產(chǎn)權(quán)已不再是國家獨(dú)有，“廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng)”是今后發(fā)展的趨勢,為了對上網(wǎng)電量進(jìn)行精確計(jì)算,必須有一套計(jì)量精確、運(yùn)行可靠的計(jì)量系統(tǒng)[1]。傳統(tǒng)的電能計(jì)量裝置存在著精度低,自動化程度低等缺陷,無法適應(yīng)新的形勢要求,因此建立以電能計(jì)量為基礎(chǔ)的電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng),提高電能量遠(yuǎn)程采集、傳遞、處理的精確性、唯一性、可靠性和及時(shí)性是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營的迫切要求。

目前，變電站和發(fā)電廠的關(guān)口電能表都是全電子式多功能電度表，關(guān)口電能計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)直接與關(guān)口電能表通信，或者通過電能量遠(yuǎn)方終端與關(guān)口電能表通信讀取其采集和生成的計(jì)量計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。從系統(tǒng)以往運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)來看，由于關(guān)口電能表的通信配置參數(shù)不匹配導(dǎo)致系統(tǒng)與關(guān)口電能表通信中斷，新裝的電能表遲遲接入不到系統(tǒng)，丟失計(jì)量計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的情況屢屢發(fā)生，嚴(yán)重影響了關(guān)口電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

(1) 可靠和實(shí)用。應(yīng)能完全滿足電網(wǎng)內(nèi)部線損在線監(jiān)測和模擬市場的要求。

(2) 先進(jìn)性。選擇當(dāng)前最先進(jìn)的硬件平臺和主流產(chǎn)品,確保系統(tǒng)的先進(jìn)性和可擴(kuò)充性,以保證以后的升級和備件的要求。關(guān)口電表應(yīng)選用智能的多功能電能表,并具有串行通信口,能通過標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約與電能表進(jìn)行通信，來檢測電表的各參數(shù)的配置。

(3) 唯一性與一致性。數(shù)據(jù)庫信息與檢測中心計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)庫信息保持一致,應(yīng)保證各關(guān)口表計(jì)的任何規(guī)定時(shí)間段內(nèi)電量數(shù)據(jù)不丟失,并實(shí)現(xiàn)通信的正?；?/p>

(4) 開放性。該系統(tǒng)必須為開放式結(jié)構(gòu),選用的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、通信協(xié)議、接口等必須符合開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

(5) 系統(tǒng)應(yīng)有優(yōu)越的性能/價(jià)格比。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的

對接入系統(tǒng)的關(guān)口電能表的通信配置信息進(jìn)行有效管理;在電能表到現(xiàn)場安裝之前，對電能表的通信功能進(jìn)行有效檢測，確?，F(xiàn)場運(yùn)行的電能表的通信配置與通信功能符合關(guān)口電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的要求。

根據(jù)關(guān)口電能表的通信配置檢測與管理系統(tǒng)實(shí)際使用的情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩種使用方式：如(圖1)在計(jì)量中心機(jī)房建立關(guān)口電能表的通信配置檢測和管理系統(tǒng)，對全局(公司)的電能表的通信配置信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，對將要安裝到現(xiàn)場的電能表的通信配置和通信功能進(jìn)行批量檢測。如(圖2)系統(tǒng)安裝到筆記本電腦中，運(yùn)行管理人員在運(yùn)行現(xiàn)場對電能表的通信配置和通信功能進(jìn)行檢測。為了確保上述兩種使用方式的配置信息的一致性，兩套系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)庫同步更新，避免配置信息不一致造成的管理混亂。

通過本系統(tǒng)的建立與使用，摸索一套在線進(jìn)行關(guān)口電能表的通信配置信息的方案。

4 系統(tǒng)功能及技術(shù)條件

4.1 　系統(tǒng)功能

建立專門的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對接入關(guān)口電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的關(guān)口電能表的通信配置信息進(jìn)行管理，使用該系統(tǒng)，運(yùn)行管理人員可以快速檢索到關(guān)口電能表的通信配置信息;針對接入系統(tǒng)的關(guān)口電能表，設(shè)計(jì)與關(guān)口電能表通信的通信協(xié)議軟件，對配置好的電能表，指定安裝位置，系統(tǒng)自動按照數(shù)據(jù)庫中的通信配置信息與電能表通信，檢測電能表的通信配置是否正確和電能表的通信功能是否正常。通過該系統(tǒng)，運(yùn)行管理人員可以對接入系統(tǒng)的關(guān)口電能表的通信配置信息進(jìn)行有效管理，對將要接入系統(tǒng)的電能表的通信配置與通信功能進(jìn)行有效檢測，確?，F(xiàn)場運(yùn)行的電能表的通信配置與通信功能符合關(guān)口電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的要求。

4.2 技術(shù)條件

a系統(tǒng)采用Microsoft SQL Server 2000作為數(shù)據(jù)庫管理平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的保存與管理，以Microsoft VC++ 6.0作為軟件開發(fā)平臺。

b設(shè)計(jì)專門的SQL Server腳本自動生成應(yīng)用軟件所需的數(shù)據(jù)表和訪問過程等。

c通過ODBC接口對SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接訪問。

d設(shè)計(jì)專門的人機(jī)交互界面進(jìn)行數(shù)據(jù)庫信息的登錄、檢索。

5 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

5.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各實(shí)體之間的關(guān)系

對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。 本論文是采用ERWin4.1軟件建立數(shù)據(jù)庫的概念、邏輯、物理模型。為了防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)模型中的實(shí)體、屬性等命名混亂，給項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、測試、維護(hù)等帶來不便，特別制定了GMMS數(shù)據(jù)模型規(guī)范，其中各實(shí)體之間的關(guān)系如右圖3所示：

5.2 關(guān)口表實(shí)體屬性說明

數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)是把數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫概念模式變換為數(shù)據(jù)庫邏輯模式。而本論文的數(shù)據(jù)庫各實(shí)體關(guān)系屬性是根據(jù)數(shù)據(jù)庫實(shí)體模型和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。下面是關(guān)口表的基本屬性設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照GMMS數(shù)據(jù)模型規(guī)范制定。右圖為關(guān)口表基本信息表 (T_GateMeterBase)

6 電能表通信協(xié)議庫

針對各供電局現(xiàn)場運(yùn)行的各種不同類型的關(guān)口表，設(shè)

計(jì)專門的電表通信軟件，用于模擬主站或電能量遠(yuǎn)方終端與關(guān)口表通信。每種電能表規(guī)約設(shè)計(jì)一套通信軟件包，以DLL形式管理運(yùn)行，方便今后的擴(kuò)展與維護(hù)管理。

目前市場上提供類似產(chǎn)品的廠家很多, 這給用戶帶來更多選擇性的同時(shí),也帶來了不同廠家產(chǎn)品之間的“互操作性”問題。所謂“互操作性”, 它包括兩方面的含義。一是設(shè)備的可互換性, 即來自不同廠商的設(shè)備在功能上可以用同一功能的同類設(shè)備互換。另一是設(shè)備的可互操作性, 即來自不同廠商的設(shè)備可以相互通信, 能正確理解所交換數(shù)據(jù)的含義, 并能在不同廠家的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)其功能。

一個(gè)開放的系統(tǒng)應(yīng)能滿足互操作性的要求。通信接口設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)[2]的、開放的協(xié)議。因此通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參照了ISO/OSI參考模型,以ISO 7層參考模型的低3 層為基礎(chǔ), 采用局域網(wǎng)絡(luò)參考模型LAN-RM[3]所定義的物理層、介質(zhì)訪問控制子層和邏輯鏈路控制子層及用戶層的基本規(guī)范,力求做到滿足開放系統(tǒng)設(shè)備和軟件的互操作性要求。

7 系統(tǒng)維護(hù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)有專門的人機(jī)交互界面，運(yùn)行管理人員可以方便指定檢測通道以及連接在指定通道上的電能表。軟件自動從通信配置數(shù)據(jù)庫中讀取電表的通信參數(shù)，從規(guī)約庫中裝載通信協(xié)議包，自動與電表通信讀取電表采集和生成的數(shù)據(jù)信息，包括：電能量表盤值、瞬時(shí)量、需量、電表工作狀態(tài)和負(fù)荷曲線信息等，并采用直觀的圖形界面集成顯示相關(guān)數(shù)據(jù)信息，判斷電表的通信功能是否正常，生成電表的通信配置與通信功能檢測結(jié)果報(bào)告。

8　結(jié)束語

本文所述的關(guān)口電能表的通信配置檢測與管理系統(tǒng)即將用于陜西省供電局電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。該軟件可大大提高系統(tǒng)的可靠性和通信效率, 具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。在這里我忠心的感謝各位老師的辛勤指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助，謝謝大家。

參考文獻(xiàn)

[1] 王思彤,王長瑞.大區(qū)電網(wǎng)電力市場的網(wǎng)關(guān)及其電能計(jì)量系.統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)，1999,23(6):62-65.

[2] 國家標(biāo)準(zhǔn)GB8567-88《計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南》

[3] 邱公偉,趙祥元,巫淑萍(Qiu Gongwei,Zhao Xiangyuan,Wu Shuping).實(shí)時(shí)控制與智能儀表多微機(jī)系統(tǒng)的通信技術(shù)(Communication technology in realtime control and intelligent instrument mutimicrocomputer system)[M].北京:清華大學(xué)出版社(Beijing:Press of Tsinghua University),1996.