CDMA電力遠程抄表系統(tǒng)應(yīng)用方案

標簽：電力抄表  CDMA  智能電網(wǎng)

第一部分 系統(tǒng)概述

在電力抄表系統(tǒng)中，很多必須無人值守的設(shè)備或監(jiān)測點，不適合搭建有線通訊網(wǎng)絡(luò)。若采用光纖或電臺的方式實現(xiàn)無線通訊，不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且不適應(yīng)移動的需要。

隨著CDMA移動通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來越廣泛。高速的數(shù)據(jù)傳輸和永遠在線特點，配合按流量收費的資費方式，使 CDMA通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護、道路交通、商務(wù)金融、移動辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應(yīng)用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。采用CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)的移動 IP通訊，既可獨立作為數(shù)傳通道，也可作為已經(jīng)架設(shè)光纖、數(shù)傳電臺等方式的輔助手段。

CDMA電表遠程抄表系統(tǒng)由電度表、帶CDMA通訊終端的采集器和服務(wù)器組成。采集器實時采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過CDMA網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器。具有采集數(shù)據(jù)快速準確，能快速生成用電統(tǒng)計分析，交費單據(jù)等特點，與傳統(tǒng)的人工抄表、電話線抄表相比，極大地提高了效率。

本系統(tǒng)提供豐富的接口，可與電業(yè)系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)鏈接或進行二次開發(fā)。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒有限制。

第二部分 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶CDMADTU傳輸終端的采集器、電度表組成。手持終端是本系統(tǒng)的補充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時進行人工抄表。

主站：運行集中抄表系統(tǒng)的計算機(服務(wù)器或PC機)稱為主站，主站通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與采集器相連。主站要配置一個固定的IP地址和互聯(lián)網(wǎng)出口。

帶CDMA模塊的采集器：收集電表數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，它連接主站和電度表。

電度表：計量并顯示用戶的用電情況，將用電信息通過采集器傳輸?shù)紺DMA傳輸終端。

這三個主要的組成部份是相互關(guān)聯(lián)的主從關(guān)系。

2.1大集團用戶抄表系統(tǒng)

1、電表

A)三相有功無功多功能表，有功0.5級、無功2級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。或者使用：B)三相有功復費率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。

實現(xiàn)電能量(有功、無功)的計量和功率因數(shù)、電壓、電流、頻率等參數(shù)的測量。

2、帶CDMA功能的采集器(內(nèi)置CDMADTU)：

(1)帶一個與電能表通訊的RS-485接口，一個與主站系統(tǒng)通信的CDMA接口，三個用于報警監(jiān)測的開關(guān)量輸入口和三個用于遠程控制的模擬量輸出口。

(2)支持部標通信規(guī)約

(3)停電數(shù)據(jù)保護

(4)控制輸出(用于遠程控制拉閘或其他功能)

(5)帶后備電源，停電后仍可抄表

3、系統(tǒng)功能

(1)設(shè)置電能表的參數(shù)，讀取各種計量和管理數(shù)據(jù);

(2)抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢、備份、報表、圖表生成;

(3)廠站管理;

(4)自動抄表、定時上報、實時查詢等;

(5)掉電數(shù)據(jù)保存;

(6)瞬時量數(shù)據(jù)的綜合處理;

(7)系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、存檔和向外輸出數(shù)據(jù);

(8)歷史數(shù)據(jù)事件記錄功能;

(9)實時報警;

(10)根據(jù)線路上的表計關(guān)系計算線路損耗;

(11)可提供多路模擬量、開關(guān)量輸入，實現(xiàn)開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過壓告警、過流告警、過載告警、傾斜或移動報警等其他功能;

(12)遠程控制斷電功能;

(13)采集的參數(shù)豐富，如：

◆當前、上月、正向有功、反向有功、無功四象限的總及尖、峰、平、谷四費率電量;

◆正向、反向、有功、無功的最大需量及最大需量發(fā)生時間;

◆有功功率、無功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù);

◆感想失壓累計次數(shù)、失壓累計時間、集抄器停電起止時間等;

◆單位時間負荷曲線、三相電流曲線、三相電壓曲線、有功功率曲線、無功功率曲線、功率因數(shù)曲線。

4、技術(shù)指標：

(1)系統(tǒng)容量：

采集器容量：最多接255塊電表;

系統(tǒng)容量：原則上不受限制每表一號，實際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定;

(2)通信距離：

采集器與電表：采用RS-485接口及屏蔽雙絞線，距離≤500m。主站與采集器：采用CDMA網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)，距離不受限制;

(3)通信成功率：

主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%;

(4)完全符合IEC1107標準及國電公司DL/T645《多功能電能表通訊規(guī)約》;

(5)工作電源：交流220V±20%，50Hz;

(6)通信速率：1200bps～33.6kbps;

(7)采集器功耗：≤1.5W

(8)工作環(huán)境條件：溫度：-10℃～50℃，相對濕度：≤90%;

(9)耐壓強度：2KV;絕緣電阻：2M歐姆;

(10)電表數(shù)據(jù)抄收率、可靠性和讀數(shù)準確率達到100%。

2.2系統(tǒng)軟件

CDMA自動抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標通訊規(guī)約，并有擴展性。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒有限制。

系統(tǒng)的功能與特點有：

(一)安全可靠：安全性由三方面構(gòu)成：第一，ORACLE數(shù)據(jù)庫是大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫，它的安全性高，允許多用戶同時使用同一數(shù)據(jù)庫而不會破壞完整性，用它來做抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全;第二，系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權(quán)管理功能，通過檢查使用者的名字和授權(quán)密碼，賦予使用者相應(yīng)的操作權(quán)，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模式限制無關(guān)人員改變數(shù)據(jù)庫和硬件設(shè)置。第三，防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能，防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊，數(shù)據(jù)備份功能確保在硬件系統(tǒng)故障時，也能隨時在新的硬件設(shè)備上數(shù)據(jù)無丟失地啟動抄表系統(tǒng)。

(二)完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進入系統(tǒng)，離開系統(tǒng)，收費，設(shè)置硬件，改變運行參數(shù)操作等及操作者，操作時間，凡是改變數(shù)據(jù)庫的操作都被記錄下來。

(三)抄表速度快：抄表快、數(shù)據(jù)準確，抄表時PC機只讀采集器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸采用1200波特率，傳輸速度快，并對每個數(shù)據(jù)塊都有效驗碼，保證了傳輸?shù)臏蚀_性。

(四)廣播對時功能：該功能使得系統(tǒng)中的所有電能表的時間基準與PC機保持一致，對時成功后，由電池供電的電能表內(nèi)部時鐘，不再需要PC機的干預。因此，只要保證在對時時刻，PC機的時間是正確的，以后在運行的過程中，改變PC機的時鐘并不會影響電能表的時間。

(五)自動抄表功能：按照設(shè)置的抄表開始時間和抄表間隔，到預定的抄表時刻，系統(tǒng)便會依次撥號去抄采集器或電表內(nèi)的數(shù)據(jù)。對于抄不上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動補抄或人工發(fā)命令補抄。

(六)電量凍結(jié)功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過安裝適當?shù)目偙?，結(jié)合抄凍結(jié)數(shù)據(jù)功能，就可得某一特定的時刻的總表讀數(shù)，各分表的讀數(shù)(由此得到讀數(shù)和)，就可以計算出某部分電路的電能損耗，為確定電費提供依據(jù)。

(七)電費管理功能：收電費前，統(tǒng)一抄錄一次電費數(shù)據(jù)。當確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)反映最近的電表讀數(shù)后，利用程序中的功能自動計算出當月用電量和電費。交納電費時，只需輸入用戶號，當月用電量和電費由程序填寫。每筆電費都有詳細記錄，便于對帳。

(八)設(shè)備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警、傾斜或移動報警等;控制：對欠費用戶進行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護功能，在停電48--72小時內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合聯(lián)通公司的短信平臺，在告警時，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

本系統(tǒng)適應(yīng)范圍廣泛，單相版的軟件可用于小區(qū)管理，網(wǎng)絡(luò)版的軟件可用于供電公司實現(xiàn)一座城市或地區(qū)的用電管理。

第三部分 系統(tǒng)安全

在系統(tǒng)安全方面，本公司除了采用大型、多用戶的ORACLE數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權(quán)管理和提供防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能外，對CDMA網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數(shù)據(jù)安全可靠。

3.1IP過濾技術(shù)

由于監(jiān)控中心服務(wù)于CDMA子網(wǎng)用戶，所有訪問客戶的IP必為CDMA子網(wǎng)內(nèi)的IP，即所有的用戶必須通過VPDN才可能訪問該服務(wù)器。因此，我們在系統(tǒng)中采用了IP過濾技術(shù)，對所有接受的數(shù)據(jù)包進行過濾，拋棄掉所有的非法IP數(shù)據(jù)報。這一過程就好像將系統(tǒng)置身于CMNET的防火墻保護之下，所有的非法用戶只有先穿過了VPDN的安全防護才有可能訪問到本系統(tǒng)，但對于安全措施非常強大的VPDN網(wǎng)絡(luò)來說，這將是非常的困難。

3.2身分授權(quán)和密碼認證體系

采用IP過濾技術(shù)盡管可以防止一些非VPDN網(wǎng)段用戶的侵襲，但由于系統(tǒng)處于CDMA子網(wǎng)以外，IP過濾只能起到簡單的安全防護，對于那些利用IP偽裝技術(shù)的非法用戶則無法識別。

由于該系統(tǒng)是專業(yè)化的服務(wù)系統(tǒng)，訪問客戶是預先確定的，利用這一特點，我們在系統(tǒng)中采用了用戶ID和密碼驗證技術(shù)，系統(tǒng)中存儲了有所客戶端的MAC地址以及密碼，對通過了IP過濾的數(shù)據(jù)包，再驗證其ID號和密碼。對于該系統(tǒng)以外的非法用戶，獲取合法的MAC地址和密碼將十分困難，所以這一步極大可能地增加了系統(tǒng)的安全性。

3.3數(shù)據(jù)安全加密通道

系統(tǒng)采用標準的SSL數(shù)據(jù)安全通訊協(xié)議在客戶端和服務(wù)器端建立加密數(shù)據(jù)通道，保證私有數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?系統(tǒng)在應(yīng)用層植入高可靠性的加密算法，使得數(shù)據(jù)在任何網(wǎng)絡(luò)出錯時都可以得到保證的高可靠性;采用MD5算法產(chǎn)生“報文摘要”已實現(xiàn)對所有發(fā)送報文的數(shù)字簽名，保證了數(shù)據(jù)傳輸過程中的完整性，防止數(shù)據(jù)被篡改。

3.4訪問過程跟蹤

系統(tǒng)對所有的訪問過程進行日志記錄，包括用戶身份、IP、時間、數(shù)字簽名、操作事項等信息，向系統(tǒng)管理人員提供了詳細、完整、有效的操作證明。

第四部分 方案配置

軟件配置：采集服務(wù)(組態(tài)軟件2次開發(fā))

硬件配置：CDMADTU數(shù)傳模塊、電能表(支持接口)

操作系統(tǒng)：WIN2000/2003/XP、NT的操作系統(tǒng)

服務(wù)器配置：根據(jù)實際系統(tǒng)需求配備。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：服務(wù)器群組10/100M本地以太網(wǎng)(建議自組網(wǎng))

遠程異地服務(wù)需要接入Internet.

CDMA網(wǎng)絡(luò)(建議任何模式下都建立APN，避免接入公網(wǎng))

工作站網(wǎng)絡(luò)，視實際系統(tǒng)需求，可利用原有網(wǎng)絡(luò)，或者接入服務(wù)器群組網(wǎng);遠程工作站需要接入Internet.