关于电能采集计量系统实用性方案的分析

范晓旭

摘要：电能计量系统是一个自动化的集成系统，该系统结构具有一定的复杂性。单纯从结构上讲，是集电能采集终端、主站系统、电能表以及辅助设备等多个环节为一体集成系统。在整个电能采集系统当中，处于主导地位的神经中枢是用于终端和主站之间通信的采集软件，可见电能计量系统采集软件的实用性和稳定性是非常重要的。

关键词：电能计量系统；实用性

电能采集系统在实际应用过程中的主要功能是对各个不同计量点电量的采集和结算过程中，不再是原来的传统的人工抄录核算模式，而是实现全面的自动化过程。电力采集系统的应用大量的节省了时间和人力，大量的提高了电能核算的效率。由此可见，电能采集计量系统在我国电力系统中的应用有着广阔的发展前景。然而，在实际的应用建设当中，对电能计量采集系统多样性功能的强调，不可避免的会出现与原有电能核算系统在对接的过程中以及自身功能的稳定性上产生新的问题。为使电能采集计量系统能够满足我国电力电能计量发展的需求，在此就需要系统的维护人员合理的对原有系统进行改造和优化，从而满足实际的生产需求，确保该系统稳定的、正常的运行。

一、电能计量系统架构

1.1硬件结构

电能计量采集系统设备性能非常优良。性能突出，但是为了能够满足现有需求．相关人员对电能计量采集系统进行改进。改进之后，电能采集计量系统优势更加明显。早期应用的电能采集系统设备只能够借助交换机，来与外界进行联系。此种方式如果长期应用，势必会影响采集通道，造成通道故障，甚至会导致数据库崩溃。为了使得电能计量系统运行更加安全稳定．工作人员对系统进行了实用性的改进。电能计量系统实用性改造的重点就是对主站中的虚拟机设计一个相同的数据库系统，换言之．就是两种相同的数据库系统．在相同的时间内进行统一操作。这使得网络拓扑结构发生了改变。这样电能计量系统中的内外网通过防火墙力来进行信息传输。电能计量系统得到改进之后，通道拥堵问题完全改善．大大提升了电能计量系统的安全可靠性。

1.2软件结构

电能计量系统具有非常多的优势，比如采集点非常多，数据信息能够在一定范围内共享，同时还可以分散布置。软件是电能计量系统得以发挥作用的关键．软件架构主要由以下几个层次构成：

1.2.1信息服务层

信息服务层是电能计量系统非常重要的一个层次．该层次与通信设备、网络有效的连接起来．这样采集终端就可以向主站传递相应的数据信息。通信网络由多个部门构成．比如通道、载波、公共网络等。通信设备与通信网络有效的连接起来之后。数据信息就能够进行相应的传输。以此为各个终端提供信息数据服务。如果应用的网络属于无线通信网络，公共资源就应该是重点解决的问题：如果应用的是有线通信网络．重点考虑的问题就是应该是数据资源。

1.2.2设备终端层

设备终端层主要涵盖了变电站、变压器等。工作人员选择应用数据接口的方式来使得设备终端与电能表进行连．这样还能够考虑到主流通信条件．这样设备终端层应用的电能表型号不统一，也能够实现对接。这样电能表就可以自动采集用电信息。同时将这些数据信息上报．或者进行补充采集。

1.2.3数据互换层

数据互换层主要功能就是转变存储．选择综合数据．还能够对其他系统中存储的数据信息进行转换。现阶段，我国应用的电能计量系统数据互换层，主要采用的是模块化设计思路。

二、电能采集系统软件架构

2.1终端设备层

电能采集计量系统的终端设备层构成为分布在发电厂、变电站、公用配电变压器、大客户以及低压用户的数据采集终端，然后采集这部分表计的状态信息与点能量。采用数据接口的方式实现与电能表之间的连接，并能够兼容主流通信规约。能够实现变电站、发电厂不同类型电表的接入，可完成数据补采、主动上报、定时采集等功能。

2.2通信服务层

电能采集计量系统的通信服务层是通过接入通信网络、通信设备，从而实现采集终端对主站之前的通信功能。其中通信网络有载波、专用通道、数据网络、无线公网等。通信接入设备与通信网络可供各采集终端共同使用。然而，若采用无线通信则对公共资源进行优先考虑，采用有线通信则对数据资源进行优先考虑。

2.3数据采集层

电能采集计量系统的数据采集层是负责传输采集终端和主站之间的的信息，根据既定的通信规则，对数据信息进行解析，并做初步处理。在实际设计当中，不同采集终端和处理软件是以统一通信平台作为基础的。前置机服务器能够按站数据的实时性要求以及重要级别，完成负载的最优化均衡，实现协同工作。

2.4业务处理层

电能采集计量系统的业务处理层是负责低压抄表、电能量计量遥测、配变监测、负荷管理等业务的处理。该层是有独立的、已存在的采集系统组成，其自身可分为：数据访问层、业务逻辑层，以及负责整个系统与使用者交互的表示层。

2.5数据交换层

电能采集计量系统的数据交换层是进行数据的存储与转换，抽取综合数据，并且可以进行与其他系统的数据交换。数据交换层采用模块化设计，同时建立标准的接口，数据交换以中间库方式实现。其中抽象出来的接口模块脱离了具体的数据库，方便了数据库的迁移。这种接口模块的脱离有利于综合应用层的访问。

2.6综合应用层

该层主要是对采集到的数据进行集成并做相关处理，完成了需求侧管理、线损分析、决策分析、Web浏览查询等功能。上述的电能采集计量系统的6层完成了整个系统的主体架构，通过网络介质将各层之间相互连接，可完成数据信息的传输，但是各层之间有保持的相对独立性。

三、采集程序的开发

3.1通信规约

电能计量系统虽然功能强大，尤其是能够进行数据进行的实时传输，都是这一切是在遵循通信规约的基础上才能够实现。通过的调查研究发现，大部分电能计量表厂家应用的软件所使用的通信规约基本上都是IEC102，当软件系统出现故障时，也利用此规约来进行维修。采用此种通信规约，可以保证电能计量系统稳定应用，而且即便断电，电能表依然会继续读取数据。假设我们能专注于对主站系统的中心功能进行研究，研发出一种功能实用性强、结构紧凑，并且利用IEC102规约的采集软件。我们所遇到的各种问题便迎刃而解，但是我们在将它运用到实际的工作中时要注意它的自动化和与其他系统实施第二阶段的深层改造。

3.2IEC102规约采集软件的实现

采集终端和主站之间的信息使用是在使用IEC102规约同时在，Socket协议的基础上进行的，其中每一个表计都对应着采集终端中的一个地址。通常情况下每条总线可以采集255块电能表的信息数据，每个表计都有一个指定的编号，采集终端持续不断的采集电表的表码数据。记录到相应的缓存区中．实际意义上的主站采集程序就是在限定的时间内向终端发出指令，采集每个编号地址缓存区中的。虽然每个线程中的表计数目不同，但其基本流程是一样的，同时工作的几个线程使采集速度得到了保证。该采集软件具有稳定的性能，且扩展性良好，能够对停止表计的表码数据进行采集，有利于电能核算工作的进行。

结束语

电能采集计量系统的涉及到硬件、软件等多个环节，是一个较为复杂的系统，在以后的发展过程中还需进一步的完善。当前，改善后的电能采集系统还未出现问题，并且成功的解决了系统的实用性和稳定性。

参考文献：

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[2]孙晓明，信珂，周志勇。智能变电站中的数字式电能计量系统[J].电工技术2011（12）。

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