概述

　　隨著電力城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的逐步完善，一戶一表工程、抄表到戶工作的完成，對(duì)線損管理、提高供電質(zhì)量、保證供電的可靠性、安全性提出了新的要求。近年來國民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持了持續(xù)快速健康發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)，全社會(huì)用電量也保持上升的趨勢(shì)。近兩年的電力行業(yè)體制改革和系統(tǒng)出現(xiàn)電源性缺電現(xiàn)象，全國大部分地區(qū)錯(cuò)峰用電的情況下，簡(jiǎn)單的電能計(jì)量已不能滿足對(duì)配變的監(jiān)測(cè)管理。反而對(duì)配變的運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)控提出了新的需求。同時(shí)對(duì)用電營銷管理的科學(xué)化和電力需求側(cè)管理(DSM)的智能化需求，要求對(duì)配變低壓側(cè)進(jìn)行準(zhǔn)確和科學(xué)的智能監(jiān)控，掌握配變的運(yùn)行狀況并根據(jù)需求進(jìn)行合理管理，改善供電質(zhì)量。

　　通過對(duì)電力網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以及時(shí)掌握電力的運(yùn)行情況，防止電力負(fù)荷嚴(yán)重超載導(dǎo)致設(shè)備的燒毀、三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡導(dǎo)致的損壞，電力長期輕負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致的不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)和大量感性負(fù)載運(yùn)行導(dǎo)致的功率因數(shù)過低、高線損等。對(duì)電力運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、抄取、分析、處理和控制，可以及時(shí)調(diào)整電力運(yùn)行狀態(tài)，合理配置電力容量，調(diào)整智能無功補(bǔ)償控制等，保證電力安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。完善、科學(xué)、準(zhǔn)確的對(duì)電力實(shí)時(shí)監(jiān)控，為電力自動(dòng)化管理提供可靠的運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史資料，有效降低線損，為負(fù)荷預(yù)測(cè)、線損分析、電力需求管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；準(zhǔn)確打擊竊電，負(fù)荷預(yù)測(cè)指導(dǎo)擴(kuò)容安裝等；為用電情況、用電性質(zhì)及用電負(fù)荷的增長趨勢(shì)分析，在進(jìn)行系統(tǒng)增容、配變布點(diǎn)選擇等規(guī)劃工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)；同時(shí)提高工作效率，降低勞動(dòng)成本，科學(xué)提高電力管理的自動(dòng)化水平。

　　這些特點(diǎn)適合于提高企業(yè)計(jì)量信息的及時(shí)性、可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化。通過對(duì)技術(shù)先進(jìn)性、系統(tǒng)兼容性、擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、企業(yè)的投資規(guī)模和效益等幾個(gè)方面對(duì)比分析，廣泛查詢技術(shù)資料，決定采用中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通訊傳輸媒介。

選擇GPRS的優(yōu)勢(shì)

　　選擇合適的傳輸系統(tǒng)是系統(tǒng)構(gòu)造的基礎(chǔ)。GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱，是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而在現(xiàn)有系統(tǒng)上發(fā)展起來的，它允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，特別適用于電力網(wǎng)監(jiān)控這種間斷的、突發(fā)的和頻繁的少量數(shù)據(jù)傳輸。

　　GPRS技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究、地區(qū)范圍內(nèi)試用到正式商用，經(jīng)過了長時(shí)間的完善，技術(shù)先進(jìn)、可靠；GPRS設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端傳輸設(shè)備一開機(jī)就能自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，與數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)在線進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊、高速傳輸、可靠性高；GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球，不存在信號(hào)盲區(qū)。按照流量收費(fèi)，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)不收費(fèi)用，計(jì)費(fèi)合理、科學(xué)；企業(yè)運(yùn)行投資小，效益高。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　考慮到終端用戶數(shù)量的可擴(kuò)充性，又不失其對(duì)性能的考慮，系統(tǒng)采用松散耦合的服務(wù)器/客戶端模式。單臺(tái)服務(wù)器（未來可擴(kuò)充為服務(wù)器集群）作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)管理中心，負(fù)責(zé)對(duì)終端用戶的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、采集、查詢；無線客戶終端的本地服務(wù)程序自動(dòng)通過網(wǎng)絡(luò)鏈路與服務(wù)器端中心系統(tǒng)保持通訊，自動(dòng)收發(fā)用戶提交和接收的數(shù)據(jù)。
根據(jù)以上功能需求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：

　　如上圖所示，服務(wù)器端結(jié)構(gòu)采用當(dāng)前運(yùn)用最多、最成熟的三層分布式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)方式把數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用層完全隔離開，嚴(yán)格對(duì)各層的接口進(jìn)行封裝，各層之間全部進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了物理鏈路的透明，并且保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。這種服務(wù)器結(jié)構(gòu)當(dāng)前已經(jīng)被運(yùn)用在ERP、銀行系統(tǒng)、電子政務(wù)系統(tǒng)、企業(yè)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等大型系統(tǒng)軟件中，實(shí)踐證明，這是目前最為穩(wěn)定、可靠、安全又不失效率的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。無線客戶端采用嵌入式軟硬件設(shè)備，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣?dòng)化控制。

服務(wù)器端結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

　　1、獨(dú)立的數(shù)據(jù)層。這種獨(dú)立的數(shù)據(jù)層意味著用戶數(shù)據(jù)可以存在于不同的服務(wù)器中，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨操作系統(tǒng)平臺(tái)、跨數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的共享。

　　2、獨(dú)立的業(yè)務(wù)邏輯層。獨(dú)立的業(yè)務(wù)層通過兩端的接口連接數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層，通過運(yùn)用當(dāng)前成熟的COM+、CORBA等軟件中間件技術(shù)，讓用戶的業(yè)務(wù)邏輯可以在不影響用戶使用和不破壞現(xiàn)有數(shù)據(jù)的情況下，安全平穩(wěn)的進(jìn)行修改、升級(jí)，并可以實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器操作系統(tǒng)無關(guān)的跨平臺(tái)接口，給今后的業(yè)務(wù)擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。中間件技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)越性是，可以通過開發(fā)分配調(diào)度系統(tǒng)，讓同一個(gè)中間件可以在大型服務(wù)器集群中協(xié)同工作，發(fā)揮海量計(jì)算的巨大優(yōu)勢(shì)。

　　3、獨(dú)立的應(yīng)用層。獨(dú)立的應(yīng)用層代表用戶可以用過現(xiàn)有的任何操作系統(tǒng)平

　　臺(tái)通過開放的接口連接業(yè)務(wù)邏輯層，比如用戶可以在Windows/Linux的各個(gè)版本操作系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用操作，只要在各個(gè)平臺(tái)上安裝適合的應(yīng)用程序即可。

服務(wù)器端方案：

　　針對(duì)以上的服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式，目前有幾種方案，但考慮到具體實(shí)施的可操作性，和未來的可擴(kuò)展性，又要保證實(shí)施成本的最高性價(jià)比，故設(shè)計(jì)了一套目前最為高效又成本低廉的解決方案，具體如下：采用1臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器+1臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)器（配置視具體要求而定）；

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用MS SQL Server 2000；
業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)器采用Windows 2000 Server;
應(yīng)用/前端用戶操作系統(tǒng)采用 Windows 2000 Professional；
每服務(wù)器上安裝本系統(tǒng)專門開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸管理系統(tǒng)軟件。

客戶端方案：

傳輸系統(tǒng)的客戶端采用GPRS嵌入式終端設(shè)備。

　　實(shí)現(xiàn)GPRS通信的整個(gè)嵌入式系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)和軟件模塊兩部分。
　　硬件平臺(tái)采用了性能先進(jìn)，運(yùn)行可靠的內(nèi)核微處理器，-40℃到+80℃的工作范圍。系統(tǒng)提供了內(nèi)存，能有效地支持突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸。GPRS無線調(diào)制解調(diào)器采用了Wavecom公司的產(chǎn)品，提供了穩(wěn)定可靠的無線分組數(shù)據(jù)傳輸。軟件模塊包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧、PPP協(xié)議棧和上層應(yīng)用軟件四部分，前三個(gè)模塊稱作系統(tǒng)軟件，向上層應(yīng)用軟件提供了實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域功能的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造完整領(lǐng)域應(yīng)用的通信基礎(chǔ)架構(gòu)。

　　軟件模塊的核心單元是：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧和PPP協(xié)議棧，與上述硬件平臺(tái)一起構(gòu)成上層軟件運(yùn)行的通信平臺(tái)和控制平臺(tái)。通過引入先進(jìn)的通信軟件設(shè)計(jì)模，將核心單元有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成通用、易于移植的軟件架構(gòu)。使得通信平臺(tái)對(duì)于上層軟件來說是透明的，后者無需考慮數(shù)據(jù)傳輸通道是怎么建立、維護(hù)和拆除的，只需直接調(diào)用發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的接口函數(shù)（API）。從而方便了領(lǐng)域應(yīng)用軟件的編寫、測(cè)試和維護(hù)，并能最大限度的重用代碼。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

　　GPRS嵌入式系統(tǒng)又是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件和上層應(yīng)用軟件必須能及時(shí)、并行、協(xié)調(diào)地對(duì)數(shù)據(jù)通信事件和其它外部事件做出正確地響應(yīng)，并能有效地利用系統(tǒng)資源，避免競(jìng)爭(zhēng)資源造成系統(tǒng)崩潰。單任務(wù)軟件是不能滿足這些要求的。單純提高處理器速度，則效率低下,甚至無法完成。只有多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)才能勝任，能對(duì)重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧的合理調(diào)度，保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行。
基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)編寫的軟件，模塊化程度高，便于移植，從而能提高軟件生產(chǎn)效率，提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量，符合軟件工程需求，增強(qiáng)生產(chǎn)廠商的競(jìng)爭(zhēng)力?？傊?，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是知識(shí)集成的平臺(tái)，是走向標(biāo)準(zhǔn)化道路的基礎(chǔ)。

　　我們的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有高度安全性、微內(nèi)核和實(shí)時(shí)響應(yīng)等特征，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，提供了統(tǒng)一的編程界面，并能有效地支持各種通信協(xié)議棧的運(yùn)行。其特點(diǎn)包括：

（1）實(shí)時(shí)性

　　實(shí)時(shí)性是指能夠在限定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完規(guī)定的功能，并對(duì)外部的異步事件作出反應(yīng)的能力。實(shí)時(shí)性的強(qiáng)弱以完成規(guī)定功能和作出響應(yīng)時(shí)間的長短來衡量。提高硬件的處理能力可以在一定程度上提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，但是當(dāng)硬件確定以后，控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能主要由操作系統(tǒng)來決定。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，我們的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序提供內(nèi)建的實(shí)時(shí)支持，使其具備確定的響應(yīng)能力。

（2）可靠性

　　工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)可靠性要求很高，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)生故障或死機(jī)對(duì)于企業(yè)安全高效生產(chǎn)帶來不利的影響?？煽啃灾饕瑑蓚€(gè)方面的含義：一是控制計(jì)算機(jī)本身要連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，二是系統(tǒng)檢查出故障后要有保持安全狀態(tài)的能力。雖然軟硬件抗干擾技術(shù)、熱冗余技術(shù)可以在一定程度上提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性，但是操作系統(tǒng)的可靠性仍然影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。我們的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能從結(jié)構(gòu)支持實(shí)現(xiàn)可靠的軟件。

（3）開放性

　　我們的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能有效地支持各種通信協(xié)議棧的運(yùn)行，廣泛支持各種通信硬件、局域網(wǎng)連接以及撥號(hào)連接。還具有良好的可擴(kuò)展性，用戶可根據(jù)實(shí)際需要定制合適的領(lǐng)域軟件模塊，集成到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之上。

（4）開發(fā)環(huán)境

　　工作方式靈活，生成和調(diào)試工具方便易用。我們的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一個(gè)適合下一代互連工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的理想小體積嵌入平臺(tái)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能從FLASH啟動(dòng)，從而避免了暴露在灰塵、高溫和震動(dòng)環(huán)境下，使它可以適應(yīng)惡劣的外界環(huán)境。



　　為了統(tǒng)一各配電綜合測(cè)控儀的時(shí)間基準(zhǔn)，配變監(jiān)控管理系統(tǒng)可定時(shí)對(duì)各配電綜合測(cè)控儀進(jìn)行校時(shí)。

D、統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表、曲線處理功能

　　電表監(jiān)控管理系統(tǒng)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析功能，為用戶提供準(zhǔn)確實(shí)用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為配變科學(xué)管理提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖2。


　　電力監(jiān)控管理系統(tǒng)可以針對(duì)某一變電所自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年度報(bào)表等匯總報(bào)表及。日?qǐng)?bào)表統(tǒng)計(jì)一天24小時(shí)內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)如：負(fù)荷、電流、電壓、有功無功等情況生成報(bào)表；報(bào)表可直接進(jìn)行預(yù)覽、打印。自動(dòng)生成趨勢(shì)曲線，直觀的反映出運(yùn)行趨勢(shì)。曲線圖如圖3。


　　此圖表直接放到服務(wù)器做成網(wǎng)頁格式，可供局域網(wǎng)內(nèi)所有用戶查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、打印等。

結(jié)束語

　　一戶一表、抄表到戶工程結(jié)束，能源緊缺，系統(tǒng)電源性缺電，全國拉閘限電、有序錯(cuò)峰用電的形勢(shì)下；國家電網(wǎng)公司要求全面推進(jìn)電力需求側(cè)管理，滿足用戶對(duì)用電質(zhì)量和用電可靠性的要求，要求加快配電低壓負(fù)荷控制管理自動(dòng)化水平，同時(shí)對(duì)電業(yè)局監(jiān)控、管理的科學(xué)化和電力需求側(cè)管理(DSM)的智能化提出新的需求：采用GPRS通訊電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)以其先進(jìn)的技術(shù)，精確的測(cè)量準(zhǔn)確度和科學(xué)的設(shè)計(jì)、制造，在電力監(jiān)控的科學(xué)管理中將大展身手，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行，在電業(yè)局自動(dòng)化管理中發(fā)揮重要地作用。


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