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新一代开放式自动抄表系统平台

话题调查中国仪表网2006年05月30日 09:50人气:630

摘要:本文提出了建议新一代的开放式自动抄表平台的思想,并着重介绍了构建平台的基本原则,技术要求和设计方式。
  Abstract: In this paper, the author presents a conception for founding a new generation of open – type auto – meter – reading (AMR) system flat, and introduces emphatically its basic principle, technique requirement and design way.
  关键词: 自动抄表 开放式 系统平台
  Key words: AMR Open type System flat
1. 前言
  随着电力企业市场化的改革不断深入,计量作为市场交易中的一杆“秤”,其地位日益重要,自动抄表技术作为计量自动化的基础,自然成为当前普遍关注的热点。本文通过总结过去自动抄表技术发展的历程以及当前新形势下自动抄表技术所面临的挑战,根据电力企业市场化对计量自动化发展的需求,提出建立新一代开放式自动抄表系统平台的构想。
2. 自动抄表技术的发展所面临的挑战
  自动抄表技术(AMR)自八十年代中叶诞生于美国后,在世界各地得到了迅猛的发展。自动抄表系统(AMR系统)最先在供水企业中应用,后扩展到电、气、热等各个领域。IEC的TC13和TC57两大标准化组织在其标准体系中都为AMR系统制定了相关的标准。各种新的AMR技术不断推陈出新,推动整个自动抄表技术行业的发展。
  90年代初,自动抄表技术被引进到中国,早期的AMR系统主要用于大电网的电能量考核结算。经过近十年的发展,AMR技术在中国得到广泛的应用,各种高水平的ARM技术和系统的研究,已成为各个AMR系统生产企业和科研机构竞相追逐的热点。但是,随着时代的发展,当前AMR技术也面临着新的挑战,这主要体现在以下几个方面。
2.1. AMR系统的定位问题
  传统的AMR系统是基于电能表数据采集基础上发展起来的,其主要的任务是解决人工抄表问题,众所周知,电力企业在推行AMR系统需要大量的资金,特别是居民用户,单一解决人工抄表问题,对电力企业来说显然是不合算。
2.2. AMR系统的封闭性问题
  2.2.1. 当前各厂家AMR系统各显特色,自成一派。在硬件的接口、电能表的规约、系统的通信规约、数据类型规范等方面差异较大,存在一定的封闭性。国内还没有一套成熟标准去规范各厂家的产品,难以实现不同厂家产品的互连互换。
  2.2.2. 目前AMR系统大量的电能量数据大多仅保存在计算机上,利用率不高,没有统一的标准实现与其它自动化系统的互联,难以做到系统的综合利用。
2.3. AMR系统的数据处理能力问题
  2.3.1. 传统的AMR系统是按照非实时数据采集系统的模式设计,但随着电力市场营运发展的需要,特别是大电网级的电力市场对AMR系统数据采集的实时性提出了越来越高的需求。
  2.3.2. 目前地调的AMR系统既要满足省网电能量数据采集的要求,亦要满足地区网电能量数据采集的要求,甚至大用户电能量数据采集的要求,不同等级的电力市场对数据采集的数据种类和实时性的要求是不同的。
2.4. AMR系统的安全性和计费合法性问题
  2.4.1. 系统的安全性方面包括:电能表计的参数管理的安全性、数据通讯的安全性,AMR入站系统数据管理和信息发布的安全性等。
  2.4.2. 计费合法性包括:计费数据对象的选取和认证、计费数据在采集和计算过程中的失真度和认证、影响计量计费精度的因素分析和认证,计费数据输出部门的合法性和计费双方对计费结果的验证等。
2.5. 电力企业计量管理精细化和电力市场营运对AMR系统提出的新要求
  2.5.1. 现场计量管理:包括现场计量设备的管理和防窃电管理。
  2.5.2. 现场用户管理:包括负荷控制,电能质量管理,欠费管理等。
  2.5.3. 大用户电力市场的考核,电量预测和线损管理,分时计费结算。
  2.5.4. 电能量信息与其他自动化系统的信息集成和综合利用。
3. 新一代开放式自动抄表系统平台的主要特征
  新一代的AMR系统是一个开放式的抄表平台。它具有以下几个特征:
3.1. 标准化
  3.1.1. 设备的标准化
  无论是前端数据采集装置还是后台的主站系统,在研制和设备的选用上,均应遵循有关的国际标准,国家标准或事实上的工业标准。
  3.1.2. 数据对象定义和通讯规约以及数据交换接口的标准化
  计量数据对象定义、通讯规约的标准化是实现开放式系统的基础。目前,全国电工仪器仪表标准化技术委员会在IEC62056(cosem体系)的基础上,正制定有关的国家标准。但如何将IEC62056的cosem数据对象最终表现整个AMR系统贯穿始终的对象模型,即建立标准化的数据对象模型CIM,需进一步研究和探索。
  3.1.3. 系统框架的标准化
  目前AMR系统是多层次、多主站的综合系统,各系统的职能、功能必须实现标准化。类似调度Scada系统,才能实现框架的统一。
3.2. 平台化
  新一代的自动抄表系统无论是数据采集设备还是主站系统都应该是一个平台化的系统。用户和有关系统的集成商可以根据需求通过该平台提供的工具化软件灵活构建各种规模,各种形式的自动抄表系统,具有良好的系统伸缩性,这样可以充分利用有限的资源实现系统应用价值的最大化,并具有良好的发展性,以满足用户分阶段实施和适应未来扩展的要求。
3.3. 完善的安全管理机制和计费合法性认证机制。
  新一代的自动抄表平台应建立基于安全管理中心的安全管理和认证等相关机制。同时确保在任何情况下不会造成计量数据的人为丢失和更替。
3.4. 提供数据中心服务
  3.4.1. 新一代的自动抄表平台主站应能构建综合性的数据仓库,建立信息服务中心,向用户提供各种形式的数据服务。
  3.4.2. 在完善的数据安全性机制保证下,数据服务中心可以保证以三公的原则向参与市场营运的各方用户提供准确、及时的市场化信息。
4. 新一代开放式自动抄表系统平台的设计
  新一代的开放式系统主要由下面的几个部分构成:
4.1. 现场数据采集处理节点
  4.1.1. 将原来的计量仪表和自动抄表装置虚拟化,形成一系列数据采集处理节点,这些节点具有电能计量数据采集、处理、贮存和通讯的功能。
  4.1.2. 根据系统的功能可形成不同类型的节点。通过不同类型的节点配置,可构成不同形式的自动化管理系统。
  4.1.3. 数据采集处理节点的数据采集对象采用统一的标准定义,同时系统平台应可向用户提供有关的工具,让其进行数据节点的配置、数据对象的设定。
4.2. 通信系统
  4.2.1. 现场数据采集处理节点间可进行数据通信和数据交换,形成多层次的综合系统。最外层的节点还可与后台主站系统进行数据通信。
  4.2.2. 现场数据采集处理节点应支持各种形式的数据通信链路。根据现场的情况选用成本低、安全性强、发展性好的数据通信形式。现场数据采集处理节点亦应留有与其它自动化系统进行数据通讯的接口。
  4.2.3. 现场数据采集处理节点具有完善的安全性权限管理机制,可在保证数据采集和贮存的安全性、唯一性的基础上,向需要采集数据的各方主站按公平、公正、公开的原则提供其权限范围内的数据采集。
4.3. 主站系统平台
  主站系统平台由数据采集控制系统、数据贮存系统、数据分析系统、安全管理和计费认证系统、信息发布系统所组成。该系统设计上应立足于平台化工具化,可以支持各种标准化的设备、网络平台、数据库平台和规约,具有良好的伸缩性和构建分布式系统的能力,具备与其它自动化系统实现接口和集成的可定义的标准化接口。
4.3.1. 数据采集控制系统
  1) 数据采集控制系统应能支持大容量的数据采集,同时根据电力市场交易系统的需求,建立支持部分节点实时数据采集要求。数据采集对象及通讯规约应遵循有关标准统一定义,同时系统应提供有关工具软件可由用户自由选择采集的内容和对象。系统应支持各种形式的通信链路。
  2) 支持相关分布式的采集系统,可由用户根据需求配置不同层次、不同数量的主站数据采集节点。根据不同形式的系统要求,除数据采集节点外,还可以配置远程管理、现场防窃电以及远程控制等远方管理节点。
4.3.2. 数据处理贮存系统
  1) 支持各种流行的大型数据库管理系统。为了提高系统的信息服务能力,采集和分析数据量较大的信息服务能力,采集和分析数据量较大的系统可以采用数据仓库管理系统,同时支持分布式的数据贮存,具有灵活工具构建系统的数据字典。
  2) 可以根据数据处理的需求,定义不同类型数据的处理方式,数据计费的时间安排以及结果的输出方式,最大限度利用系统的计算机资源和提高系统数据处理能力。
4.3.3. 安全管理和计费认证系统
  1) 提供基于管理中心的安全管理工具,建立系统化的数据采集、修改、通讯、加密、贮存、导入和导出以及数据查询综合控制机制。
  2) 具备数据过滤,分辨伪数据,数据校验等数据检查机制。提供计量计费合法性的校验和认证机制。
4.3.4. 数据分析系统
  1) 提供各种数据分析的工具,可以对数据进行分析、切片、挖掘、钻取和数量统计等等。可以由用户输入相关条件或数学统计模型,通过历史数据对未来的发展进行趋势预测、预警。
  2) 提供各种专家系统模块、构成各种应用系统,如线损管理等。
4.3.5. 信息发布系统
  1) 具有完善的权限管理工具。可以向不同层次的用户发布其管理权限范围内的数据,同时亦允许不同层次用户查询其管理权限内的数据。具有多种信息发布的工具和形式,如Web、Internet等。
  2) 信息发布系统平台的设计应具有良好的伸缩,可以满足大量用户查询或实时查询等不同的要求。
5. 构建开放式自动抄表系统的基础和采取的技术手段
5.1. 制订统一的数据交换和通讯标准
  通过有关标准的制定,统一自动抄表系统平台的数据对象的定义的通讯规约,以利于实现系统的互联、互换。
5.2. 嵌入式系统的应用
  目前嵌入式系统在各个领域进行现场数据采集的应用越来越广泛。这些嵌入式系统除具备快速的数据采集能力,大容量的数据贮存处,还可以支持各种形式的网络通道,将其应用于现场数据采集处理节点,可以使系统平台更具开放性和伸缩性。
5.3. 面向对象的设计
  无论前端的数据采集软件还是主站平台的软件设计,均应采用面向对象的设计方法,通过建立数据对象的公共对象模型(CIM),及采用面向对象的软件设计手段,使软件平台具有良好的开放性和可扩展性。
5.4. 平台工具软件的研发和集成
  系统的软件平台尽可能设计成工具化的软件,同时亦可集成很多第三方系统(如商业智能)的分析工具,使系统平台具有强大的功能,良好的伸缩性,广阔的发展性。
6. 结束语
  文章根据未来电力市场的发展和电力企业体制改革的要求,提出构建新一代开放式自动抄表平台的设想,并对平台系统所具备的主要特征,基本结构和所采取的技术手段进行了探讨。可以预见,该系统平台的诞生,对推动AMR技术的进一步发展应用具有非常重要的意义。
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