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电能量计量计费系统解决方案
系统需求概述
随着国内电力体制改革和电力市场化运营的要求和发展,电能量的计量和结算作为市场化环境下电能交易的前提条件,日益受到电能生产、输送和消费环节各级电力调度交易中心和用户的重视。电能量计量计费系统应运而生,满足各级电力调度交易中心电力市场化运营的要求。电能量计量计费系统完成对电力贸易结算、考核以及辅助监控计量点的远程抄表、电量统计和电费计算,是电力市场运营系统的基础,其完善和可靠的运行是电力市场化运营的根本。

针对国内电能计量与电力市场化运营的现状以及未来发展预见,南瑞继保电气有限公司(下称南瑞继保)在总结多年电力自动化领域成功经验的基础上,遵循最新的技术要求和相关标准,研发出最新一代的RCS-9001电能量计量计费系统。本系统是一套用于接收和处理电能量计量数据的、性能可靠、技术成熟、功能完善、相对独立的计算机系统,是一套电力市场技术支持系统,为电网商业化运营提供精确可靠的电能量计量数据,同时完成计量设备的管理和维护。系统软硬件配置灵活,系统规模可随用户需求扩展或裁剪,可直接集成于RCS-9001调度自动化系统。

RCS-9001电能量计量计费系统可根据数据容量和用户地位的不同衍生出多种配置和功能的具体实施方案,适用于从国调至县调的各级电力调度(交易)中心、发电厂、变电站、电力大用户等电力生产、输送和消费单位。

详细介绍

   

2         推荐配置方案

2.1        总体架构

RCS-9001电能量计量计费系统秉承南瑞继保多年于自动化领域的开发经验,是南瑞继保科研、开发和工程成果的结晶和发展,体系结构采用分布式、分层设计原则,系统总体架构如图2-1所示。

 

2-1 RCS-9001电能量计量计费系统系统架构图

RCS-9001电能量计量计费系统由两部分组成:RCS-9001统一应用支撑平台ASP和基于该平台一体化设计开发的电能量计量计费应用。RCS-9001统一应用支撑平台ASP提供一套强大的、通用的服务,用于分布式实时数据库管理、历史数据管理、人机交互、网络消息传递、系统管理、报警服务等。RCS-9001统一应用支撑平台ASP是一个理想的适应变化的平台,可以构建在各类广为接受的计算机标准和应用接口基础上。它可以移植和分布到各种硬件体系结构上,具有完整的功能模块系列。RCS-9001电能量计量计费系统提供了全面的电能量计量、计费以及计量设备管理功能,其模块化功能可以被方便地裁剪,以适应不同行业、不同级别用户的多样化和个性化需求,具有很好的扩展性和兼容性。

RCS-9001 电能量计量计费系统体系结构自下向上分为5个层次(layer):

1)硬件平台

可以是现今流行的各种硬件平台,如可以是RISC体系结构的计算机,也可以是CISC体系结构的计算机;可以是32位机,也可以是64位机。RCS-9001 电能量计量计费系统支持混合硬件平台集成。

2)操作系统平台

操作系统可以选用多种现今流行的操作系统,如几种主流的UNIXLINUXMicrosoft Windows等。RCS-9001 电能量计量计费系统支持混合操作系统平台集成。

3)通用中间件层

通用中间件层包括操作系统屏蔽中间件层和CORBA中间件层。正是由于操作系统屏蔽中间件层的存在,才使得RCS-9001 电能量计量计费系统能够运行在多种操作系统和硬件平台上,具有很好的可移植性。CORBA中间件层的存在,使得RCS-9001 电能量计量计费系统具有应用组件技术所带来的优越性,如可伸缩性、异构系统、可互操作性等,为系统的扩展和升级提供了强大的支持、便利的条件。RCS-9001 电能量计量计费系统是一套彻底的混合平台、异构集成系统,一套RCS-9001 电能量计量计费系统可以由多台不同硬件、不同操作系统的主机和外设组成,同时又丝毫不影响运行于异构主机上的系统软件之间的通讯和协作,为用户的硬件、操作系统选型以及未来的系统扩展预留宽阔的空间。

4)统一支撑平台层

统一支撑平台层构筑在通用中间件层之上,为各类电力系统应用软件的开发和运行提供统一的支撑平台。统一支撑平台层主要包括数据库(实时数据库与历史数据库)管理、网络管理、系统管理、报警、人机界面等多个子系统。RCS-9001 电能量计量计费系统的应用软件即工作在统一支撑平台之上,统一支撑平台的存在,使得电能量计量计费应用可以方便的与工作在同一平台之上的其他调度自动化应用(如SCADAAGCPASDTSDMS等)进行方便的集成,组成功能更加强大的、集成度更高的电力调度自动化多应用集成系统。

5)电能量计量计费软件

电能量计量计费软件属于电力系统应用软件层,构筑在统一支撑平台层之上,实现各种电能量计量计费的业务和数据处理功能。统一支撑平台为电能量计量计费的业务和数据处理功能提供强大的基础支持,使得RCS-9001 电能量计量计费系统的功能开发、业务变更和系统升级变得快捷、可靠而平稳,从而可以更加灵活的满足不同用户的多样化、个性化需求,满足未来较长时期内由于电网建设和电力市场运营规则变化带来的的需求以及数据量变化,保障用户的初期投资得以持续发挥效力。

2.2        解决方案分类及说明

按照系统规模、数据容量以及处理能力、在用户在电网中的地位,我公司提供了五套具有针对性和代表性的电能量计量计费系统解决方案:

1.        省级及以上电能量计量计费系统

2.        大中型地调电能量计量计费系统

3.        小型地调和县调电能量计量计费系统

4.        大中型非电力企业(电力大用户)电能量计量计费系统

5.        厂站电能量计量计费系统

典型的RCS-9001电能量计量计费(主站)系统硬件由若干台计算机(数据库服务器(磁盘阵列)、WEB服务器、前置机、维护/管理工作站等)和外部设备(交换机、路由器、打印机、终端服务器、Modem池、远动通道箱、GPS天文钟、物理隔离装置、硬件防火墙等)组成,集成于开放式、星形网络拓扑的局域网中。在不同网络区域之间采用防火墙或者物理安全装置进行隔离,保证系统和数据的安全性;各主机节点和具备条件的外部设备使用双网方式连接,以提高系统的可靠性和容错性。

RCS-9001电能量计量计费系统典型硬件见下表所示:

2-1 RCS-9001电能量计量计费系统典型硬件配置表

序号

名称

用途

1

数据采集服务器

与厂站端计量设备进行数据交换,通过规约实现远程抄表,提供通信以及报文监控服务

2

终端服务器

串行设备联网服务器,用于接入Modem池、模拟或数字远动通道箱等串行通信设备

3

远动通道箱

含多块模拟或数字通道板,用于接入模拟或数字运动通道,对通过远动通道进行数据采集提供信道支持

4

Modem

含多块音频调制解调板,用于接入电话线,对通过公共电话交换网(PSTN)进行电话线拨号数据采集提供信道支持

5

数据库服务器

用于管理历史数据库,实现对计量数据的后台运算逻辑(如统计、计算、考核等业务功能)

6

磁盘阵列

系统参数以及计量数据存储

7

WEB服务器

用于提供web浏览器的服务端运行

8

维护/管理工作站

用于运行维护人员对系统进行日常维护和管理,如报表生成、系统监视、参数维护等

9

主干网交换机

用于系统数据库服务器、工作站等局域网组网,是星型网络拓扑的中心,实现系统主机和网络外设的联网

10

采集网交换机

用于采集服务器(前置机)和通道网络设备的联网,把前置网络与主干网分离,分流网络流量,各司其责

11

路由器

用于计量系统与其他主站系统的联网;用于连接数据采集网络,对通过数据网进行网络数据采集提供信道支持

12

打印机

用于报表、文档打印输出

13

GPS天文钟

用于接收GPS卫星时钟的标准时间信号,作为系统时间同步的标准时间源

14

硬件防火墙

不同安全区隔离

15

安全隔离装置

不同安全区隔离

16

屏柜

组屏安放服务器等设备

系统硬件配置应满足电能量计量计费系统的功能和技术指标要求,系统容量应与计量点的规划容量相适应并满足未来一段时间的发展需要;应适应开放式体系结构的要求,主要设备遵循开放系统和其它相关国际标准;应选用性能优良、符合工业标准的成熟产品。根据系统规模、数据容量不同,设备具体配置也应有所不同。

从软件以及功能模块来说,电能量计量计费系统包括数据平台、远程抄表(前置数据采集)、分时数据存储、数据校验、电量计量(结算量统计、复合量计算、费率时段统计等)、结算计费(费率时段电费与总电费计算)、计量数据维护(旁路替代、主校表替代、线路对端替代、其他多数据源替代、数据修改、表计更换、CTPT变更等)、线损及考核指标计算、发电计划考核等软件模块。对于电能量计量计费系统而言,虽然个性化、本地化需求较多,但是本系统设计与实现的灵活性使软件功能模块具备极强的自适应能力,很多功能自动判断实现条件且只对具备条件的数据进行运算,软件模块随系统规模变化相对较小,根据具体用户需求对其进行小范围调整即可。

RCS-9001电能量计量计费系统软件模块见下表所示:

2-2 RCS-9001电能量计量计费系统软件模块表

序号

软件模块

描述

备注

1

远程抄表

远程自动抄表

 

 

 

规约模块

IEC102DL476IEC62056

 

 

定时/实时抄表

 

 

 

通信模块

网络、远动专线、电话线拨号等

 

 

自动/手动补抄

 

 

 

通信状态与报文监控

 

2

数据校验

计量数据合理性与准确性校验

 

 

 

主校表校验

要求同时具备计量主备表

 

 

EMS功率积分电量校验

要求可获取EMS功率或功率积分电量

 

 

线路两端校验

要求线路两端同时具备计量数据

 

 

表码增量一致性校验

要求采集数据为表计窗口值

3

统计计算

结算累计电量统计与综合数据计算

 

 

 

分时表码、增量转换

 

 

 

计算公式定义

 

 

 

统计任务配置

 

 

 

分时段复费率(峰平谷等)时段及电价定义

 

 

 

实时累计电量

 

 

 

结算周期(日、月、年等)累计电量、电费

 

 

 

分时段复费率(峰平谷等)累计电量、电费

 

 

 

电量总加(上下网电量、供电量、用电量、过网电量、发电量等)

 

 

 

线损指标(线损、网损、变损、站损等)

 

 

 

平均功率因数

 

 

 

发电计划考核

 

 

 

遥测均值、最值(电流、电压、功率等最大、最小、平均值)

采集表计遥测值时有效

 

 

发电计划考核

 

 

 

自动、手工重统计计算

 

4

数据维护

由于电网运行方式或计量设备变化引起的结算数据变动维护

 

 

 

自动/手动旁路代电量

 

 

 

直接计量数据修改

 

 

 

主备表替代

双表计量时有效

 

 

线路对端替代

线路端点互为计量点时有效

 

 

其他多数剧源替代(EMS功率积分、转发替代等)

可获取EMS数据、可获得其他系统转发数据时有效

 

 

计量表计更换

 

 

 

CTPT变更(倍率变更)

 

5

数据查询浏览

采集、结算数据查询

 

 

 

报表(图文混排)

 

 

 

数据综合查询(数据表)

 

 

 

数据曲线(或曲线组)

 

 

 

图形画面(图元、图形编辑、浏览等)

 

 

 

WEB数据发布与浏览

 

6

系统管理

系统维护与管理

 

 

 

运行管理(系统、资源、进程运行管理)

 

 

 

权限管理(用户权限配置)

 

 

 

告警管理与电子值班(语音、短信等)

 

 

 

系统模型与参数维护

 

不同级别和规模的系统由不同等级的服务器、工作站以及相关辅助设备组成,具有不同的数据接入和处理能力,功能上根据应用需求不同也有差异,但都是典型推荐方案,作为系统集成方案的参考,并非一成不变。RCS-9001电能量计量计费系统具有极强的软硬件配置灵活性和兼容性,最终集成方案可根据当时的市场情况、用户的具体要求和功能需求进行灵活配置,达到最佳系统性能表现、实现功能要求,并满足未来可预见阶段发展需要的目的。

2.3         省调及以上级系统

适用于大型网省调及以上规模电力调度中心。

1.        数据容量

2-3省调及以上级RCS-9001电能量计量计费系统数据容量表

厂站数(个)

电能表数(个)

电量测点数(个)

历史数据保存期限(年)

>=256

>=1638464/厂站)

>=655364/表)

10

2.        硬件配置

硬件配置图如下图所示:

 

2-2 省调及以上级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置图

硬件配置表如下表所示:

2-4省调及以上级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置表

序号

设备名称

1

数据采集服务器

2

终端服务器

3

模拟/数字通道板

4

通道箱

5

拨号Modem

6

历史数据服务器

7

磁盘阵列

8

WEB服务器

9

管理工作站

10

维护工作站

11

报表工作站

12

主干网交换机

13

前置网交换机

14

路由器

15

硬件防火墙

16

安全隔离装置

17

GPS

18

机柜

19

打印机

20

KVM共享器

21

服务器显示器

22

调试工具

23

远程拨号MODEM

3.        软件配置

软件配置表见表2-2 RCS-9001电能量计量计费系统软件模块表。

2.4        大中型地调级系统

适用于大中型地调及相当规模电力调度中心。

1.        数据容量

2-5大中型地调级RCS-9001电能量计量计费系统数据容量表

厂站数(个)

电能表数(个)

电量测点数(个)

历史数据保存期限(年)

32-256

2048-1638464/厂站)

8196-655364/表)

10

2.        硬件配置

硬件配置图同图2-2省调及以上级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置图。

硬件配置表同表2-4省调及以上级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置表。

3.        软件配置

软件配置表见表2-2 RCS-9001电能量计量计费系统软件模块表。

2.5        小型地调和县调级系统

适用于小型地调或县调及相当规模电力调度中心。

1.        数据容量

2-6小型地调或县调级RCS-9001电能量计量计费系统数据容量表

厂站数(个)

电能表数(个)

电量测点数(个)

历史数据保存期限(年)

<32

<204864/厂站)

<81924/表)

5

2.        硬件配置

硬件配置图如下图所示:

 

2-3小型地调或县调级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置图

硬件配置表如下表所示:

2-7小型地调或县调RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置表

序号

设备名称

1

数据采集服务器

2

终端服务器

3

模拟/数字通道板

4

通道箱

5

拨号Modem

6

历史数据服务器

7

WEB服务器

8

维护管理工作站

9

报表工作站

10

主干网交换机

11

路由器

12

硬件防火墙

13

安全隔离装置

14

GPS

15

机柜

16

打印机

17

KVM共享器

18

服务器显示器

19

调试工具

20

远程拨号MODEM

3.        软件配置

软件配置表见表2-2 RCS-9001电能量计量计费系统软件模块表。

2.6        大中型非电力企业(电力大用户)级系统

适用于大中型非电力企业(电力大用户)及相当规模电力用户。

1.        数据容量

2-8大中型非电力企业级RCS-9001电能量计量计费系统数据容量表

厂站数(个)

电能表数(个)

电量测点数(个)

历史数据保存期限(年)

<64

<409664/厂站)

<163844/表)

10

2.        硬件配置

硬件配置图如下图所示:

 

2-4大中型非电力企业级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置图

硬件配置表如下表所示:

2-9大中型非电力企业级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置表

序号

设备名称

1

数据采集服务器

2

终端服务器

3

模拟/数字通道板

4

通道箱

5

历史数据服务器

6

磁盘阵列(可选)

7

WEB服务器

8

维护/管理工作站

9

报表工作站

10

主干网交换机

11

路由器

12

GPS

13

机柜

14

打印机

15

KVM共享器

16

服务器显示器

17

调试工具

18

远程拨号MODEM

3.        软件配置

软件配置表见表2-2 RCS-9001电能量计量计费系统软件模块表。

2.7        厂站级系统

适用于发电厂以及变电站等发输电单位。

1.        数据容量

2-10厂站级RCS-9001电能量计量计费系统数据容量表

厂站数(个)

电能表数(个)

电量测点数(个)

历史数据保存期限(年)

1

<512

<20484/表)

10

2.        硬件配置

硬件配置图如下图所示:

 

2-5厂站级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置图

硬件配置表如下表所示:

2-11厂站级RCS-9001电能量计量计费系统硬件配置表

序号

设备名称

1

历史数据服务器兼数据采集服务器

2

终端服务器

3

WEB服务器(可选)

4

维护/管理/报表工作站

5

主干网交换机

6

路由器

7

GPS

8

机柜(可选)

9

打印机

10

KVM共享器

11

服务器显示器

12

调试工具

13

远程拨号MODEM

3.        软件配置

软件配置表见表2-2 RCS-9001电能量计量计费系统软件模块表。

3         功能特点

RCS-9001电能量计量计费系统充分考虑了用户对产品的多样化、个性化需求,功能节点灵活配置,具有很多鲜明和实用的特点。

3-1 RCS-9001电能量计量计费系统功能特点

系统结构

二次系统一体化集成平台

一主多备运行方式,系统运行更可靠

统一分布式支撑平台提高系统可扩展性,节约投资,简化维护

采用流行的中间件技术,实现混合平台配置

模块化设计,系统结构更合理

多现场构成,扩展性好

运行安全、稳定性好

数据库

面向对象的CIM电网设备模型

高效/便捷的数据访问机制

分布式的体系结构

符合CIS标准的多层数据访问接口

灵活可靠的在线装库功能

系统管理

统一配置中心

系统管理功能细节化

系统切换功能多样化、快速可靠

系统时钟管理精确

系统全面监控

人机界面 

丰富的画面表现力

管理、监控、厂站图、数据画面一应俱全

分布式、多版本、多备份管理

图形数据混排、图文并茂

CIM标准元件模型、支持附属设备图元

画面模板化定制

模板化、excal兼容报表

画面web发布

个性化定制操作环境

WINDOWS风格,易于使用

前置系统

支持全面的通讯标准及规约

插件式模块、组件化系统

负载均衡、断点续传的数据采集策略

详细的通讯监控与报文分析

通道复用、数据共享

高度可靠性、吞吐量及冗余度

高度伸缩性、兼容性

计量计费

分时分类带时标数据存储

限值校验、主校表校验、EMS功率积分电量校验、线路对端校验、表底差值与负荷总加一致性校验等

自定义周期及标准的结算电量统计,月结算电量补偿

复费率时段(如峰、平、谷等)电量及电费统计

复合电量(如区域上网电量、区域发电量等)计算

线损及考核指标计算

发电计划考核

数据替代(主表、校表、线路对端、EMS功率积分电量、其他系统转发等)

申请、批准权限分离的两步制计量数据修改

表计更换、CTPT变更管理

 

 

 

 

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