新天科技

    国内的电能量计量系统经过近20 年的发展，已进入稳定成长阶段，网省级电网及主要城市的供电网均已配备电能量计量系统。并有向区、县供电网发展的趋势，占据了中国电力系统自动化市场总份额的15%[1]，并逐年稳步增长。

    电能量计量功能已成为继SCADA、AGC 功能之后电网调度自动化的又一个基本功能，并在电能作为商品走向市场的进程中发挥着重要的作用。随着电力行业体制改革不断深化，电网的运营和管理正逐步向市场开放，为了实现公平、公正、公开的电力交易原则，电能量计量系统的重要性比以往任何时候都更加突出，为此，科研设计，制造厂商和各级电力公司均投入了大量的人力财力开展这方面的开发研究和工程实施工作。电能量计量系统主要实现电厂上网、下网和联络线关口点电能量的计量，分时段存储、采集和处理，为结算和分析提供基本数据。若为计量计费系统，则还包括对各种费率模型的支持和结算软件。

    1 面临的问题

    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。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。

    数据的处理能力。传统的电能量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—级的电力市场对数据采集的实时性提出了越来越高的需求。

    2 设计目标

    近几年来，国内和国外出现了许多新标准和新技术，并已在电力自动化其他领域研究和应用，电能量作为电力自动化领域的重要组成部分，有必要引进、吸收从而设计适合电能量领域的新一代系统。

    跨平台设计。这里所说的“跨平台”主要是实现两个目标：代码级的移植不需要或很少对代码进行修改就能从一种平台移植到另一种平台；其次混合系统联机运行时能够实现异构平台之间的数据交换。

    遵循IEC 61970/61968 CIM标准[4][5]。IEC 61970 CIM/CIS是近几年IEC起草和讨论的标准，国内电力自动化厂家和研究机构进行了积极研究和互操作试验，为系统间的数据交换提供了技术规范。

    图模库一体化设计。该项功能在电力调度自动化系统已经开发成功并成功应用，降低了建立电网拓扑模型的复杂度，提高手工建模的准确性。随着电能量系统的广泛应用，用户在档案录入和理论线损方面也提出了较高的要求，有必要开发和应用这项功能。

    该项功能的开发有助以后为用户提供许多派生功能：线路拓扑着色、终端数据与线路状态一致判断、自动旁路替代、理论线损计算等；同时为用户提供了另外一种参数和档案录入的方式，便于图形化的数据统计和查询。

    与配网自动化系统一体化的设计。前几年配网自动化系统的兴起和试点，为许多用户提供了电能量与配网进行一体化设计的想象空间，在许多地方已经呈现出台区监测、计量和就地无功补偿一体化的实现方式，因此不排除有未来与配网自动化系统一体化设计的需求。

    分层分布式设计。采用结构分层、功能分布的系统构架，实现模块化的软件设计和基于软总线的“瘦客户”C/S数据访问方式，提高系统开发的简易性和资源充分的共享性。

    安全性。满足《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》中规定关于电能量系统与其他相关系统安全互联的要求[2]，快速的实现数据访问和发布。

    3 系统组成

    该系统由六个子系统组成：前置机子系统、平台子系统、图形子系统、WEB和报表子系统、业务处理子系统、高级应用子系统。各部分子系统各施其职、相互配合，并能根据用户的需求灵活地进行组态，满足各类的投资需求。

    前置机子系统兼容多种通讯方式（PSTN、SMS、CDMA、GPRS、专线MODEM、串口、并口、快速以太网），以规约库的方式动态加载不同规约对象与终端进行通讯，将终端或表计电量数据采集到主站系统。

    平台子系统包括网络部分、商用数据库部分、实时数据库部分、数据库部分。网络部分主要实现双网双机、判优切换、进程管理、数据传输软总线、对时、网络负载平衡、节点资源的监视，并为上层应用提供可靠、高速的传输。商用数据库部分主要实现异种数据库的统一接口，确保多数据库存储的快速性和可靠性。实时数据库主要完成部分基于事务的内存数据库，实现快速安全的数据检索和查询，支持多种数据访问方式，提供周期扫描、事件触发等多种数据运算的方式，为业务处理提供开放的应用环境。

    图形子系统提供易开发、易维护的跨平台（X Window/MS Windows）图形环境，完成如下主要功能：实现开放的图元定义和绘制模式。基于IEC61970/61968 CIM规范定义各种对象。支持以XML为载体的CIM模型的导入和导出。实现图模库一体化设计，为未来的高级应用（拓扑分析、潮流计算、线损计算、负荷预报）提供基础框架。支持图形系统的WEB发布和数据显示。

    WEB和报表子系统。具备EXCEL的报表管理功能，为用户提供方便的报表制作、查询、定时和召唤打印，具备WEB发布能力，显示一次接线图、联络图、潮流图、工况图、曲线、饼图、棒图、报警信息、历史断面、报表数据查询等。

    业务处理子系统。根据不同的应用提供不同的数据处理服务，如报警处理、安全权限控制、数据统计、命令时效处理、完整性校验、采集任务的生成等。总之，为图形和其他应用子系统提供中间接口。

    高级应用子系统。电能量系统的高级应用主要包括理论线损计算、统计线损计算和负荷预报模块[3]。基于拓扑的线损计算可分为准时线损计算和离线线损计算，为用户当前的运行方式提供决策依据。

    4 结束语

    本文根据未来电力市场的发展和电力企业体制改革的要求，设计了新一代满足电能量需求的开放式平台，并对平台系统所备的主要特征、基本结构和所采取的技术手段进行了描述。可以预见，该系统平台的开发，对推动电能量系统的进一步应用具有非常重要的意义。

参考文献：
[1] 曾辛.电能计量计费在中国省和地区的发展与应用.环球表计，2005：1.
[2] 中华人民共和国国家经济贸易委员会第30号令.电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定,2002,(5).
[3] 宁文元，李运平.华北电网电力市场技术支持系统建设构想. 中国科协.2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集:653-654.
[4] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API) Part 301: Common Information Model (CIM) Base,2003.
[5] IEC 61968:System Interfaces For Distribution Management –Part 1: Interface Architecture and General Requirements.