福建省电网电压质量综合管理平台建设方案V92讲义.docx
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福建省电网电压质量综合管理平台建设方案V92讲义.docx
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福建省电网电压质量综合管理平台建设方案V92讲义
福建省电网电压质量综合管理平台
建设方案
建设单位:
国网信通亿力科技有限责任公司
二零一三年六月
1系统概述
1.1建设背景
电压是电能主要质量指标之一,电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、工农业安全生产、产品质量、人民生活用电都有直接影响。
福建省目前有一个省,市共用的电压监测管理平台,该平台使用省部署WEB,各市部署CS采集软件,然后上传数据至中心数据库的方式;而且使用的监测仪数据采集方式基本上为短信采集方式,这样就需要每月由各地市专工采集电压月数据进行上报,由于短信采集慢,并且无自动采集功能,从而导致无法获取每天的日数据,更不用说分钟数据了;所以这种方式不仅耗时而且容易出错,同时数据也仅提供到月统计层面,不便于分析。
另一方面,国网要求的电压数据为月、日、分钟数据,这样的话,就需要把电网电压平台的电压数据传至国网供电电压采集系统中。
福建省的监测仪设备厂家有多家,基本上每家监测仪都使用各自提供的软件,并且大多数都是单机版本,从而使得全省性的数据并未进行整合,而是分散的,数据的散乱,导致无法建立全省性的统一平台,给电压质量的分析和完善带来很大的问题;
诸如种种原因,现有的省市电压监测管理平台都不能满足这些要求;为进一步规范电力系统电压质量的管理,提高电压专业管理水平,福建省公司拟建设《福建省电网电压监测管理平台》,本项目将建立一个全省性的电压质量综合管理平台,便于相关管理人员能够依据职责分部门及时动态跟踪各类考核点的电压合格率指标情况,从而能有针对性地采取措施。
1.2建设目标
《福建省电网电压质量综合管理平台》的开发应用,将满足福建省电力公司、地市公司、县公司(分局),对城、农网电压监测、管理的业务需求,建立一个针对A、B、C、D类考核点的分布式与集中式相结合的电压质量综合管理平台。
将满足福建省全省监测仪设备中电压数据的统一采集,上传及管理。
实现电压的现场监测、远程采集,电压统计、分析以及分级上报;实现不同口径数据的查询上报及报表统计;便于电压管理人员能够及时追踪电压合格率情况,从而能有针对性地采取措施。
并且统一上报至国网供电电压采集系统中;
系统将实现如下目标:
<1>实现系统平台的全省性覆盖、电压数据的全省集中;
<2>实现各供电电压等级数据的逐级统计、分析管理的要求;
<3>系统将同时适用于福建省城网和农网的电压管理,按照福建省电压管理职能划分要求,分城、农网进行分别进行管理,也可实现全局管理;
<4>实现对全省各厂家监测仪设备中电压数据的统一采集;
<5>实现不同口径数据的报表统计;
<6>实现各地市的指标管理;
<7>实现电压数据的统计查询和决策分析;
<8>实现与省调SCADA系统中A类电压数据的接口;
<9>实现与用电采集系统中B、C类电压数据的接口;
1.3系统现状
1.3.1现有电压质量数据采集情况
福建省电网的电压按照考核点类别通过不同的系统分别进行监测(A类为10kV母线、B类为110kV大用户、C类为10kV用户、D类为重点监测的低压用户),目前各类别的数据来源、数据自动采集情况如下表所示:
类别
数据来源
数据采集情况
A类
调度EMS系统
日数据与调度EMS实现接口同步,月数据仅支持手工导入
B类
1)变电站EMS系统
2)用电采集
部分高压用户侧没有装用电采集装置,直接把变电站的馈线出线端的采集数据当做用户侧数据,由变电站SCADA系统采集;其余有安装采集装置的由用电采集系统采集,用电信息采集系统目前能够采集公专变的96点电压曲线数据及电压统计数据。
C类
用电采集、电压监测仪
从用电采集系统提取抽样数据;支持对电压监测仪的日数据、月数据的召测,支持主动上报功能。
D类
电压监测仪
支持日数据、月数据的召测,支持主动上报功能。
1.3.2福建省电压监测仪详细调查数据
1.3.2.1电压监测仪安装数量调查
表1-1电压监测仪安装数量调查表
地区
2009
2010
2011
2012
DJT-30GY1
DJT-30G1
DJT-10G1
控制机
DJT-60GY1
DJTX-30GY1
DJT-30GY1
DJT-30G1
控制机
DJT-60GY1
DJTX-30GY1
DJT-30GY1
DJT-30G1
DJT-20CY1
控制机
DJT-60GY1
DJT-30GY1
DJT-30G1
控制机
福州
27
10
25
51
61
3
40
26
55
3
65
1
厦门
8
4
3
96
13
2
40
112
6
2
4
20
1
莆田
56
1
59
30
215
3
泉州
66
82
30
152
11
143
2
162
1
漳州
31
5
3
24
52
7
28
20
7
93
2
南平
25
10
4
1
117
10
1
27
103
4
26
10
6
2
三明
5
30
91
17
1
15
龙岩
13
2
55
30
2
148
15
65
5
65
7
宁德
32
30
1
17
10
98
2
45
138
2
合计
106
30
4
8
107
2
476
328
27
548
127
356
96
2
17
620
241
6
19
总计
短信:
140
GPRS:
107
短信:
806
GPRS:
548
短信:
579
GPRS:
602
短信:
247
1.3.2.2电压监测仪在线数量调查
表1-2电压监测仪在线调查表
地区
GSM点
GPRS点
备注
福州
269
175
厦门
305
5
莆田
112
29
泉州
156
272
漳州
2
0
监测点不完整
南平
76
23
三明
0
0
监测点不完整
龙岩
309
2
宁德
46
0
合计
短信:
1275
GPRS:
506
1.3.3项目情况
目前省公司有一个WEB系统,主要用于监测点的建立、电压数据的查询等、报表统计、权限建立等功能;
九大市局部署CS的采集软件,主要用于监测仪中电压数据的采集;然后把采集的电压数据上传至省中心数据库,只有这样,部署在省得WEB才能查询到各单位的数据;
系统中有的电压数据,具有月、日数据,大部分是月数据;鉴于其在市局也需要部署采集软件,并且现有系统没有与国网系统的接口,不能从省调及用电信息采集系统中读取A、B、D类数据,功能不完善,所以需要重新改版;
1.3.4监测仪设备情况
九大市局的监测仪设备大部分是由亿力天龙公司和亿能的监测仪组成,因此系统要满足接入这两种监测仪的需要;
每个市局有一台控制机进行GSM短信通讯,由于分工的不一样,在每个分局也各自有一台自己的控制机进行GSM短信通讯;这样的话一各市局有一台或多台的控制机,以备进行GSM短信通讯;
现有监测仪的通讯方式基本上都是短信通讯方式,所以需要一个短信控制机,由于市局已经有了短信控制机,所以短信控制机不需要重新购买;
由于短信采集速度比较慢,而现在市局的监测仪设备有新的监测仪,这种监测仪可以转换成GPRS通讯方式,而不需要重新购买,这样的话数据采集速度也可以逐步解决,因此建议采用逐步替换GPRS通讯方式的监测仪及符合国网规约的GPRS监测仪。
2方案设计
2.1逻辑架构设计
图2-1系统逻辑架构图
1、在主站WEB系统,加入GPRS和GSM通讯功能;通讯过程如下:
A、WEB通讯时把采集数据指令暂时存在数据库中;
B、GPRS前置服务系统从数据库中取出指令;然后发给监测仪终端,终端返回响应的数据报文;终端响应的数据报文被GPRS前置服务系统收到后,解析,然后通过逻辑强隔离装置把解析后的数据存入数据库中;
C、各县、市局定时采集软件从数据库中取出指令,然后通过现有的控制机把报文发给监测仪终端,终端返回响应的数据报文;收到后解析,把解析后的数据存入数据库中;
D、WEB展示采集到的监测仪终端数据;
2、在各县、市保持现有的CS采集系统,县、市局专工通过登陆主站WEB或使用现有的CS采集系统进行GSM短信监测仪的数据采集及查询统计;
3、省局专工及领导也通过登陆主站WEB进行数据采集及查询统计;省市专工登陆权限通过建立用户权限进行分配;
4、GPRS前置服务系统通过定时设置,可以自动采集电压数据;
5、各市局的GSM前置服务软件,可以自动采集GSM的电压数据;
6、在省主站WEB端,通过接口形式,从省调度和用电信息采集系统中,分别读取A,B、C类电压数据;
7、对于从用电信息采集系统中的数据,进行调整后,需要重新写回用电信息采集系统中,再由用电信息采集系统把数据传给国网供电电压采集系统;
8、县公司实施情况:
由于县公司目前使用的都是单机版软件,无法连接到省公司主站系统,需要把单机版系统的台帐整合到省公司新系统,同时在县公司也部署省公司新系统,即可实现县公司电压数据的采集和上传。
2.2物理架构设计
图2-2物理架构图
2.3方案优缺点
优点:
1、各市局现有的CS监测仪采集系统只要做适当的修改就可以使用;
2、各市局之前已购买我公司的短信控制机,所以保持现有的不用修改;
3、省局通过主站WEB的GSM短信通讯功能,各市局即可以通过省主站WEB的GSM短信通讯功能也可以通过CS采集软件进行GSM的短信通讯;
4、由于省局不需要部署GSM控制机,所以不需要在机房之外提供额外的电脑;
5、系统从省调SCADA系统和用电信息采集系统中,直接接了A类,B、C类电压数据;
6、对于从用电信息采集系统中的数据,进行调整后,需要重新写回用电信息采集系统中;
缺点:
1、各市局专工电脑和控制机,如果关掉,通过省WEB是无法采集数据;
3总体思路
3.1设计思路
管理模块的设计遵循以下基本思路:
1、建立统一的供电电压质量分析管理模块框架,统筹考虑城网和农网供电电压合格率自动采集需求及未来发展需要,将电压信息进行归纳和抽象,建立面向准实时连续型数据的采集、转换、传输、存储和综合加工处理的统一系统框架,在全面实现城网和农网供电电压合格率自动采集及应用的基础上,充分考虑后续无功电压管理、电能质量接入等方面的应用需求,满足系统未来发展需要。
2、建立可扩展的供电电压信息接入规范层,灵活适应未来电能质量接入需要,确保系统结构的统一和稳定。
系统设计需要在适度靠前的位置建立能接入供电电压采集数据的接入规范层,实现供电电压信息的标准化接入。
在满足供电电压合格率统计要求的同时,灵活适应未来电能质量接入需要,有利于保证系统结构的统一和稳定。
3、充分利用公司信息化建设成果和现有可靠的电压采集数据,避免重复开发建设。
目前,调度自动化系统及用电信息采集系统中已经采集了大量电压信息,是电压无功管理的重要信息资源,为充分利用这些已有成果,避免重复开发建设,省级供电电压自动采集系统中的A类监测点电压数据主要从省级调度自动化系统获取,B、C类监测点电压数据部分通过用电信息采集系统获取。
4、通过合理的设计降低各省公司原有系统接入工作量,有效保护已有投资的效益。
5、对供电电压数据的采集、传输、存储、处理(包括补采)、再存储、上报等实行全过程控制,确保数据的真实性和完整性。
6、对于从用电信息采集系统中的数据,进行调整后,需要重新写回用电信息采集系统中,以便把数据传给国网供电电压采集系统;
3.2系统设计原则
电网电压监测管理系统模块建设方案按国家电网公司《营销管理业务应用标准化设计成果》和国家电网公司信息化建设要求,力求实现业务处理流程化、操作记录无笔化、台帐管理电子化、信息传递网络化,达到业务处理快捷、准确和规范的目的,具体应遵循以下原则:
3.2.1系统扩展性
电力信息工程的实施是一个不断深入发展的过程,可以预见,国家的政策,企业的规模、管理方式和经营范围可能会不断地发生变化。
因此,在系统设计中应充分考虑系统的可扩展性,使系统具备良好的全面兼容性。
系统的各功能可以保持相对独立,但各个子系统必须符合相关技术条件和数据传输规约的要求,为保证投资效益,系统应具备良好的扩展性,满足软件功能扩充等要求,系统可分期、分层建设并可根据发展应用需要进行平稳完善和升级。
3.2.2系统开放性
系统采用Web服务,Web服务的平台无关性,使企业能够在所部署的所有技术和应用中采用SOA,Web服务使应用功能得以通过标准化接口(WSDL)提供,并可基于标准化传输方式(HTTP和JMS)、采用标准化协议(SOAP)进行调用,采用标准开放平台接口,支持与其它系统的数据交换和共享,这些使得集成设计人员无需了解应用的内部工作原理。
方案中所采用的技术和选用的产品都是业界公认的主流,而且满足开放性的要求。
在底层技术标准上实现开放,采用模块化建设模式,采用通用软件开发平台,支持多种硬件平台,具备良好的开放性和可移植性,适应计算机技术和网络技术发展的需求。
3.2.3系统安全性
在系统设计与建设中,应采用有效的机制保证整个系统的安全性。
3.2.4稳定可靠性
从系统结构、技术措施、设备性能、系统容错、系统管理、技术支持及服务能力等方面着手,确保系统可靠、稳定运行,并提供快速的故障恢复手段以及数据备份手段。
在硬件设计上本系统应提供多级保护方式和数据保护功能,保证系统具有良好的容错性。
通过采用关键节点的冗余设计,主机双机热备份,建立后备系统和灾难恢复机制等一系列措施,保证软件和硬件功能的正常发挥。
系统在物理架构采用集群技术和负载均衡技术,通过应用WEB集群、对象集群以及数据库集群技术,利用多台服务器的冗余使客户机与硬件或者软件故障隔离开。
集群中的多台服务器可以提供相同的服务。
如果某台服务器发生故障,另一台服务器可以接管。
从发生故障的服务器自动切换到正在运行的服务器的能力,可以保证对客户机而言具有应用程序的无缝可用性,而无需客户机知道出现了问题,从而保证系统7*24小时无间断运行;应用负载均衡技术保证当发生服务中断情况下保证对用户的可用性,减低单台服务器的负载量。
再者,系统采用监控管理集成技术,对系统性能、系统资源使用状况、用户使用情况等方面的监控,涵盖了从网络,数据库,业务应用等,寻找系统瓶颈,并自动调整系统资源,同时软件采用严格的版本管理制度,保证在软件出现故障是,快速恢复正常运行。
3.2.5准确性及完整性
各类设备数据采集和数据传输的准确性以及平台数据处理的完整性应满足相关技术标准。
3.2.6实用性与先进性
以实用为基础,采用技术成熟的产品,同时考虑系统的先进性,保证系统技术水平和应用水平满足未来五年内的应用需要。
4架构设计
4.1应用架构
福建省电网电压监测管理平台将从信息化服务的长远角度出发,采用平台化设计,分为基础模块、核心模块以及业务模块应用扩展模块。
在客户需求不断变更增长的情况下,利用成熟的基础平台和松散式架构不断为客户提供新的软件服务,满足客户需求。
●基础模块实现基础功能:
参数设置、用户权限管理、日志记录、地理信息管理。
●核心模块是系统主要功能模块,实现系统主要功能并为其他模块提供支持。
●应用模块耦合度低,随需应变,可依据实际需求为客户快速定制模块。
图4-1应用架构图
4.2技术架构
4.2.1数据库选型
福建省电网电压监测管理平台中心数据库选用大型数据库系统ORACLE10g及以上。
考虑到电力系统最典型的特征就是空间性、多样性、复杂性,同时也考虑到数据存储形式的一致性,系统决定采用ORACLE10g及以上作为数据库平台,并充分利用先进的空间数据库技术、版本管理技术、长事务处理技术到电网电压监测系统中来,有效地管理电力企业关系复杂、数量庞大的数据信息,正确反映电网设备的实际工作状态。
Oracle10g及以上支持在网络环境中对多用户并发空间数据访问。
具有安全机制、并发控制、多用户操作等功能,对开发电网电压监测系统有很大帮助。
Oracle数据库系统具有以下几个优点:
1、Oracle数据库的先进性
由于Oracle在网络计算方面走得较早,所以抢得相当的先机,其NCA网络计算架构已经发展成相当成熟的计算模式。
尤其在其推出Oracle10g及以上后,更是确立起在新一代数据库技术的领先地位。
简单来说,Oracle10g及以上具有以下的特点:
●Oracle10g及以上新体系结构
新体系结构使其可以直接在内核中支持分布式操作,多线索处理,并行处理以及联机事务处理。
这就在结构上提高并发事务处理的响应速度,数据库性能也随之提高,多服务器进程结构避免了在单服务器结构中很容易造成的服务器进程瓶颈现象,也避免了因此而引起的单服务器进程死锁,而且使得整个系统易于扩充和发展。
●极强的网络能力和透明的分布式处理能力
●Oracle10g及以上Internet/Intranet计算能力
Oracle10g及以上包含OracleWebDB,可以用于建立、部署和灵活监视Web数据库应用和内容驱动的Web站点。
OracleWebDB是一个工具集,其中包括建立动态Web应用和内容驱动的Web站点所有必备的工具。
使用OracleWebDB开发的应用和Web站点完全包含在Oracle数据库中。
2、Oracle的扩展性能好
Oracle数据库服务器在增加CPU和增加新主机时,自动进行负荷分配,不需人工调整,利用集群技术更可以在不中断服务的情况下进行性能扩充。
Oracle提供从微机到大型机完全一致的产品,应用程序和数据都能平滑移植,不需修改,保证了系统的可伸缩性。
3、强大的多媒体和Web支持能力
在建设内部Web站点或接入Internet的Web站点的需求时,要求数据库系统能够简单、高效、安全的发布信息,无论静态还是动态。
这点功能对于未来网上应用的开发具有重大意义,保证了系统的先进性。
4、多平台选择
Oracle数据库提供了众多平台的产品可供选择,从大型机系统,各版本Unix,到微软的WindowsNT,保证系统的通用性,即不受某个具体平台的制约,便于移植。
4.2.2Web应用选型
J2EE,即Java2平台企业版(Java2Platform,EnterpriseEdition)。
J2EE核心是一组技术规范与指南,其中所包含的各类组件、服务架构及技术层次,均有共同的标准及规格,让各种依循J2EE架构的不同平台之间,存在良好的兼容性,解决过去企业后端使用的信息产品彼此之间无法兼容,企业内部或外部难以互通的窘境。
J2EE为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了良好的机制:
1、保留现存的IT资产
由于企业必须适应新的商业需求,利用已有的企业信息系统方面的投资,而不是重新制定全盘方案就变得很重要。
这样,一个以渐进的(而不是激进的,全盘否定的)方式建立在已有系统之上的服务器端平台机制是公司所需求的。
J2EE架构可以充分利用用户原有的投资,如一些公司使用的BEATuxedo、IBMCICS,IBMEncina,、InpriseVisiBroker以及NetscapeApplicationServer。
这之所以成为可能是因为J2EE拥有广泛的业界支持和一些重要的'企业计算'领域供应商的参与。
每一个供应商都对现有的客户提供了不用废弃已有投资,进入可移植的J2EE领域的升级途径。
由于基于J2EE平台的产品几乎能够在任何操作系统和硬件配置上运行,现有的操作系统和硬件也能被保留使用。
2、高效的开发
J2EE允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中间供应商去完成。
这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上,相应地缩短了开发时间。
高级中间件供应商提供以下这些复杂的中间件服务:
●状态管理服务--让开发人员写更少的代码,不用关心如何管理状态,这样能够更快地完成程序开发。
●持续性服务--让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序,能生成更轻巧,与数据库无关的应用程序,这种应用程序更易于开发与维护。
●分布式共享数据对象CACHE服务--让开发人员编制高性能的系统,极大提高整体部署的伸缩性。
3、支持异构环境
J2EE能够开发部署在异构环境中的可移植程序。
基于J2EE的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。
因此设计合理的基于J2EE的程序只需开发一次就可部署到各种平台。
这在典型的异构企业计算环境中是十分关键的。
J2EE标准也允许客户订购与J2EE兼容的第三方的现成的组件,把他们部署到异构环境中,节省了由自己制订整个方案所需的费用。
4、可伸缩性
企业必须要选择一种服务器端平台,这种平台应能提供极佳的可伸缩性去满足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。
基于J2EE平台的应用程序可被部署到各种操作系统上。
例如可被部署到高端UNIX与大型机系统,这种系统单机可支持64至256个处理器。
(这是NT服务器所望尘莫及的)J2EE领域的供应商提供了更为广泛的负载平衡策略。
能消除系统中的瓶颈,允许多台服务器集成部署。
这种部署可达数千个处理器,实现可高度伸缩的系统,满足未来商业应用的需要。
5、稳定的可用性
一个服务器端平台必须能全天候运转以满足公司客户、合作伙伴的需要。
因为INTERNET是全球化的、无处不在的,即使在夜间按计划停机也可能造成严重损失。
若是意外停机,那会有灾难性后果。
J2EE部署到可靠的操作环境中,他们支持长期的可用性。
一些J2EE部署在WINDOWS环境中,客户也可选择鲁棒性更好的操作系统如SunSolaris、IBMOS/390。
鲁棒性最好的操作系统可达到99.999%的可用性或每年只需5分钟停机时间。
这是实时性很强商业系统理想的选择。
4.2.3技术结构
福建省电网电压监测管理平台将采用B/S和WEBSERVICE的方式。
B/S架构软件,部署、升级、维护简单,成本低,客户端只要安装了浏览器就可以了。
WEBSERVICE主要用于与SCADA系统,国网系统中电压数据的交互。
系统将严格遵循模块化和向上兼容的软件设计原则、软件技术规范符合相应的国家标准。
同时系统将采用三层架构,如下图:
图42系统架构图
福建省电网电压监测管理平台表现层的职责是数据的展现和采集,数据采集的结果以实体对象提交给业务逻辑层处理;业务逻辑层的职责是按预定的业务逻辑处理表现层提交的请求,其中业务类子层负责基本业务功能的实现,业务流子层负责将业务类子层提供的多个基本业务功能组织成一个完整的业务流;数据访问层的职责是提供全面的数据访问功能支持,并向上层屏蔽所有的SQL语句以及数据库类型差异,其中:
数据库适配器子层负责屏蔽数据库类型的差异,ORM子层负责提供对象-关系映射的功能,关系子层提供ORM无法完成的基于关系的数据访问功能,业务实体管理子层采用ORM子层和关系子层来提供业务需要的基础数据访问能力。
图
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