摘要：国家电网公司提出了“全覆盖、全采集”要求，对大型专变终端、中小型专变终端、集中器以及带通信功能电能表的直接采集，可扩展采集小水电、小火电上网关口、变电站计量点以及上网关口的电能信息数据。统一实现购电侧、供电侧、售电侧三个环节的电能信息的采集与处理，构建完善的电能信息数据平台。因此开展电力用户用电信息采集系统的研究显的尤为重要，本文针对电力用户用电信息采集系统的建设进行了简要的研究，给出一种初步设计方案。
关键词：用电信息采集系统；海量数据处理；规约总线
0 引言
电力用户实时用电信息数据，为建立适应市场变化、快速用电信息采集系统实现在线监测和用户负荷、电量、电压等重要信息的实时采集，及时、完整、准确地为“SG186工程”营销业务应用提供反映客户需求的营销机制提供数据支持，为营销业务策略的实施提供技术基础，从技术上支持提升企业集约化、精益化和标准化管理水平的管理要求，实现营销业务的信息采集自动化、用电检查智能化、运营指标实时化、用电管理有序化。
1 系统设计原则
1.1可靠性原则
在满足 “全覆盖、全采集”的功能外，还要保障系统长期可靠地运行。系统的可靠性不能因为系统运行时间及数据量增长而下降，也不能因为接入用户数的增长而下降。
1.2高效性原则
电力用户用电能信息采集系统的一个特点是接入的终端数量大，在实现系统功能的基础上，应保证系统的高效性，同时应满足海量数据接入、处理和存储的要求。
1.3安全性原则
注重权限管理、安全隔离等措施，构建通信层、网络层、系统层、应用层等多层面的立体安全防护体系，确保系统安全，尤其是控制功能的应用安全。
1.4标准化原则
电力用户用电能信息采集系统遵循国家电网公司制定的各种标准规范以及实现规范，实现系统的标准化。
1.5开放性原则
服务平台的各功能模块和应用功能应提供统一的标准接口。
1.6可扩展性原则
充分考虑系统的可扩展性，采用组件设计思想，满足不断发展变化的业务需求。
具有良好的软件和硬件在线可扩展性，可逐步建设、逐步扩充、逐步升级，不影响系统正常运行。
系统容量可扩充，包括终端、电表等设备的接入规模、数据库的容量等，使系统可整体设计、分步实施。
2 系统架构
2.1系统物理架构
系统由数据库服务器集群、应用服务器集群、前置采服务器集集群、WEB服务器集群、接口服务器、备份服务器等组成。
数据库集群提供数据存储和数据服务。
应用集群实现系统的支撑和基本服务，例如分布式缓存、分布式并行计算平台、任务调度、通道管理、数据统计、数据分析、线损分析等。
前置采服务器集集群完成链路的建立与保持及数据的上传下达、通信规约处理、数据校验、数据入库等。
接口服务器实现与外部系统统一的接口服务。
图1 电力用户用电信息采集系统物理架构
2.2系统功能架构
系统功能分为主站层、通信层及采集层。主站层分为数据采集、数据管理、基本功能及扩展功能。基本功能包括采集点设置、数据采集管理、控制执行、运行管理、现场管理、辅助功能、公共查询等。扩展功能有配电业务管理、线损分析、电量统计、决策分析、增值服务等。通过外部接口实现与营销业务和其他业务的交互。
2.3系统软件架构
主站软件采用分布式多层结构，分为表现层、应用层、服务层、数据层。根据本系统业务特点，应用层进一步细分为采集子层和业务子层、对外接口。主站软件通过对外接口与外系统交互。
表现层提供统一的业务应用操作界面和信息展示窗口，是系统直接面向操作用户的部分。
业务层实现具体业务逻辑，是系统主站的核心层，根据系统的应用特点，业务层可分为采集子层、业务子层、对外接口。
服务层提供全局通用的业务服务、安全服务等组件服务支持，并实现本系统专用的业务逻辑服务，为业务层提供通用的技术支撑。
数据层实现海量信息的存储、访问、整理，为系统提供数据的管理支持。
3系统关键技术
3.1并发连接
前置采集服务器集群接入终端数量大，通过异步和事件驱动模式来实现并发处理，提高数据并发连接与处理能力。
3.2海量数据处理
按照“全覆盖、全采集、全预付费”的要求，通过集群、分布式缓存、数据库分区、文件缓存等技术，实现从数据采集、存储、分析、展示的海量数据处理。
3.3集群技术
利用集群技术的负荷均衡和失败恢复等特点，采集、应用、WEB、数据库通过集群技术实现高效、可靠、自由伸缩的服务架构，满足高并发、海量数据处理的要求。
3.4规约总线
统一规划规约接口，实现规约插件化，利用规约库来统一管理，实现规约总线。新增规约只需开发规约对应的插件，即插即用，不影响其他应用。
3.5高效的数据存储
缓存技术：先将数据集中缓存，再集中写入，提高数据库的IO吞吐能力。
分表和分区：按照地区和时间进行分表和分区，提高数据入库和数据检索的效率。
4 系统服务
系统服务包括数据库接口服务、事件服务、日志服务、告警服务、报表服务、监控服务等。
数据库接口服务完成两部分的工作：采集数据的直接入库，应用服务统一的数据访问接口。
事件服务提供统一的事件驱动框架，为采集服务和应用服务提供统一的事件支撑。
日志服务记录系统运行过程中的相关信息，例如调试信息、提示信息、告警信息、错误信息等，不同的日志类型定义不同为不同的日志等级，通过动态调整日志服务等级，实现对运行系统的动态跟踪与调试。
告警服务系统运行过程中的告警、错误等异常信息通过告警服务集中统一管理，实现对系统运行情况的实时管理与监控。
报表服务提供灵活、高效的报表定制、浏览和打印功能，满足用户对各种类型报表的需求。
监控服务对系统中的所有资源，包括CPU使用率、内存使其情况、磁盘使用空间、网络通断情况、任务执行情况、数据库资源、程序异常等进行监控，对系统的运行情况实时监管。
5 结语
电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常和电能质量监测、用电分析和管理，具备电网信息发布、分布式能源的监控、智能用电设备的信息交互等功能，对提高电网管理水平具有重大意义。
参考文献：
[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]李威，丁杰，姚建国．智能电网发展形态探讨[J]．电力系统自动化，2010，34（2）：24．28
[3]沈昌国，李斌，高宇亮，等．智能电网下的用电服务新技术[J]．电气技术，201O（8）：11-
[4]800MHz CDMA 数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范：移动台部分
[5]900/1800MHz TDMA 数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备技术规范：移动台
论文作者:马锋,于海平
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：系统论文; 数据论文; 规约论文; 业务论文; 信息论文; 集群论文; 接口论文; 《电力设备》2016年第24期论文;