CN103926459A - 一种两级集中部署的供电电压自动采集系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两级集中部署的供电电压自动采集系统及其方法，属于电力系统自动化监测技术领域。本发明通过采用装置层、接入层、主站层三层体系框架，在省级电力公司及总部两级集中部署监测主站，实现电压数据的实时采集及传输，统一存储及业务应用。本发明能够充分利用调度、营销等业务信息系统中已有的电压数据，在确保系统内核的稳定的同时还能适应异构系统的数据接入，节约通信及信息资源；本发明在装置中加装安全芯片，与省级安全接入平台配套使用，采用身份认证、加密传输以及访问控制等策略，能够实现电压数据安全接入电力信息内网。

Description

一种两级集中部署的供电电压自动采集系统及其方法
技术领域
本发明属于电力系统自动化监测技术领域，更准确地说本发明涉及一种两级集中部署的供电电压自动采集系统及其方法。
背景技术
众所周知，电压质量是指缓慢变化的电压偏差值指标，是电能质量的重要指标之一。电压质量可分为电网电压质量及供电电压质量两种。目前在我国的电力系统中，多在省公司或地市层面建立采集系统，或采用手工录入的方式，对电压数据进行采集、传输及计算，并通过防火墙或隔离装置的方式将电压数据接入信息内网，从而实现对电压质量的监测。
但是，目前对供电电压数据采集及监测的技术方案也存在一些不足，主要为：
1、目前采用的技术主要在省及各地市分布式部署主站系统，造成硬件资源的浪费，且无法跨企业应用，造成信息孤岛。
2、目前部分企业采用手工抄表的方式采集电压数据，无法确保数据传输的及时性及准确性，且造成人力资源的浪费。
3、目前的技术无法实现采集装置的远程控制，产生大量的装置现场维护费用。
4、目前的装置通信主要通过基于ＧＰＲＳ及短消息的无线公网方式，通过防火墙或隔离装置将数据送入电力信息内网，存在搭接、伪造、非授权终端侵入、传输通道安全以及终端非授权访问内网业务系统等风险。
 
发明内容
本发明的目的是：针对全国广域分布的电力企业中各类供电电压采集技术无法实现供电电压数据自动采集监测，且在采集、传输、存储及分析上存在信息孤岛，系统重复建设、无法统一应用、信息和通信资源浪费以及外网数据接入电力信息内网的安全性问题，提供一种两级集中部署的供电电压自动采集系统及其方法。
本发明通过采用装置层、接入层、主站层三层体系框架，在省级电力公司及总部两级集中部署监测主站，实现电压数据的实时采集及传输，统一存储及业务应用；同时充分利用调度、营销等业务信息系统中已有的电压数据，采用统一接口确保系统内核的稳定性，并适应异构系统的数据接入，节约通信及信息资源。本发明还在装置中加装安全芯片，与省级安全接入平台配套使用，采用身份认证、加密传输以及访问控制等策略，实现电压数据安全接入电力信息内网。
具体地说，本发明的两级集中部署的供电电压自动采集系统，是采用以下的技术方案来实现的，包括装置层、接入层及主站层，装置层由各电压监测装置组成，用于实现电压监测信息的采集、处理以及加密传输；电压监测装置对被监测电压进行有效值采样，并以1min平均值作为被监测系统的即时实际运行电压，根据电压上下限值统计电压日合格率及月合格率，并以统一将数据加密后传输至接入层；接入层为电压监测代理装置，用于实现电压监测信息的汇聚、转发及主站层控制命令的下发；所述电压监测代理装置包括数据接收及处理模块和控制命令下发模块，其中数据接收及处理模块用于汇集其所辖范围内的电压监测装置采集的电压监测数据并统一将数据传输至主站层，控制命令下发模块用于转发主站层的控制命令，所述控制命令包括参数配置、远程升级及数据召唤；主站层为电压监测主站，包括电压数据接入服务模块、电压数据处理模块、电压数据库，电压数据接入服务用于接收并解析电压监测代理转发的电压数据、接收并解析包括调度和营销业务系统在内的横向集成系统的电压数据、转发主站对电压监测装置发出的控制命令以及对进出主站系统的信息进行日志记录；电压数据处理模块用于将供电电压数据集中到电压数据库中后对供电电压数据的二次加工、利用日月合格率统计数据计算监测点季度、年度合格率以及各级单位的综合供电电压合格率、分类电压合格率、同时具备异常信息提取和干扰过滤功能；电压数据库分为两级集中存储模式、由省公司数据库和总部数据库组成，基于企业级关系型数据库构建，按照分钟级数据的采集频率，采用分区分表的存储技术以保证各类数据库操作的响应时间要求以及数据维护要求，其中省公司数据库用于存储所有监测点的分钟平均值数据和日月季年统计数据、综合供电电压合格率及分类电压合格率数据，总部数据库用于保存包括保存各省公司所有监测点的日月季年统计数据和省地市县级供电企业综合供电电压合格率及分类电压合格率在内的统计数据；所述装置层与接入层之间的接口，面向电压监测装置，采用底层的接口协议实现；所述接入层到主站层之间的接口，面向电压监测主站，采用具有扩展性的高级通讯协议实现。
上述技术方案的进一步特征在于，电压监测装置中内置安全芯片，用于实现采集终端身份认证、加密传输以及外网电压数据的安全接入。
而本发明的两级集中部署的供电电压自动采集方法，则包括以下步骤：
1）监测时，由电压监测装置对被监测电压进行有效值采样，并以1min平均值作为被监测系统的即时实际运行电压，根据电压上下限值统计电压日合格率及月合格率，并以统一将数据加密后传输至电压监测代理装置；
2）电压监测代理装置汇集其所辖范围内的电压监测装置采集的电压监测数据并统一将数据传输至电压监测主站，并转发电压监测主站的控制命令，所述控制命令包括参数配置、远程升级及数据召唤；
3）电压监测主站接收并解析电压监测代理装置转发的电压数据，接收并解析包括调度和营销系统在内的横向集成系统的电压数据，并对电压监测装置发出控制命令，对进出主站系统的信息进行日志记录；
4）在供电电压数据集中到电压数据库中后，电压监测主站对供电电压数据进行二次加工，利用日月合格率统计数据计算监测点季度、年度合格率以及各级单位的综合供电电压合格率、分类电压合格率。
上述技术方案的进一步特征在于，电压监测主站通过E语言文件传输的方式与调度系统传送电压数据，通过WebService方式与营销系统传送电压数据。
上述技术方案的进一步特征在于，省公司数据库和总部数据库之间采用远程分布式数据获取和数据交换两种方式进行数据沟通，所述远程分布式数据获取通过页面嵌入技术实现。
本发明的有益效果如下：本发明通过一种两级集中部署的方式实现电压数据的采集、安全传输及统一分析应用，通过统一的接口接入调度营销等业务系统的数据节省了信息及通信资源；采用纵向交换技术对不同业务数据采用不同的存储分析策略，适应业务层面及管理层面的不同需求；通过装置中增加加密芯片与主站侧安全接入平台配套使用实现了电压数据的安全接入；通过以上技术实现了电压数据的实时采集、及日监测分析目的。
附图说明
图1为本发明的两级集中部署的供电电压自动采集系统的架构图。
图2为本发明的电压监测装置和电压监测代理装置之间的数据传输示意图。
图3为本发明的电压监测主站的功能结构图。
图4为本发明的安全防护示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的两级集中部署的供电电压自动采集系统，采用装置层、接入层及主站层三层结构。装置层重点发展稳定可靠的供电电压采集和标准化数据生成技术，为电压监测装置。接入层重点发展数据的标准化接入技术，为电压监测代理装置。主站层重点发展供电电压信息的存储、加工、展现、分析和评估等数据应用技术。上述各层中存在两个接口级别，分别是：第1级接口I1和第2级接口I2。I1接口是装置层与接入层之间的接口，面向监测装置，采用较为底层的接口协议实现，主要交互过程包括心跳检测、数据上传、数据请求、配置/状态交互、流量上送、事件上送、远程更新七个过程。I2接口是接入层到主站层之间的接口，面向主站，采用具有良好扩展性的高级通讯协议实现，主要交互过程包括心跳检测、数据上传、数据召唤、读配置交互、写配置交互、远程更新六个过程。
装置层的电压监测装置实现电压监测信息的采集、处理以及加密传输。监测时，电压监测装置对被监测电压采用有效值采样，并以1min平均值作为被监测系统的即时实际运行电压，根据电压上下限值统计电压日合格率及月合格率，并以一种统一的规则将数据加密后传输至接入层。
接入层的电压监测代理装置和电压监测装置之间数据传输关系如图2所示。电压监测代理装置实现电压监测信息的汇聚、转发及主站控制命令的下发。电压监测代理装置，为一种能够在一个局部范围内管理和协同各类电压监测装置、汇集各类电压监测数据、并替代电压监测装置与主站系统进行安全双向数据通信的代理装置。电压监测代理装置包括数据接收及处理模块和控制命令下发模块，数据接收及处理模块汇集其所辖范围内的电压监测装置采集的电压监测数据并以一种统一的方式将数据传输至主站，控制命令下发模块则转发主站层的参数配置、远程升级及数据召唤等控制命令。电压监测代理装置可接入不同类型、不同厂家甚至不同变电/用户站上的一组电压监测装置，从而实现各类电压监测装置的标准化接入。
电压监测主站是能接入各类电压监测信息、并进行集中存储、统一处理和应用的计算机系统。如图3所示，电压监测主站包括电压数据接入服务模块、电压数据处理模块、电压数据库以及电压数据服务和各类供电电压数据应用功能模块。其中，电压数据接入服务模块是主站的集中关口，接收并解析电压监测代理转发的电压数据、接收并解析调度和营销业务等横向集成系统的电压数据、转发主站对电压监测装置发出的控制命令，对进出主站系统的信息进行日志记录。电压数据处理模块在供电电压数据集中到数据库中后对供电电压数据进行二次加工，利用日月合格率统计数据计算监测点季度、年度合格率以及各级单位的综合供电电压合格率、分类电压合格率，同时具备异常信息提取、干扰过滤等功能。电压数据库为两级集中存储、由省公司数据库和总部数据库组成，基于企业级关系型数据库构建，按照分钟级数据的采集频率，采用分区分表的存储技术来保证各类数据库操作的响应时间要求以及数据维护要求。省公司数据库存储所有监测点的分钟平均值数据和日月季年统计数据、综合供电电压合格率及分类电压合格率数据；总部数据库保存统计数据，包括保存各省公司所有监测点的日月季年统计数据和省、地市、县级供电企业综合供电电压合格率、分类电压合格率。
为了实现电压数据的安全接入，本发明还在电压监测装置中内置了安全芯片。如图4所示，电压监测装置通过安全芯片与主站系统侧之间通过无线专网安全接入平台建立双向加密通道，实现采集终端身份认证、加密传输，最终实现外网的电压数据安全接入。
基于以上两级集中部署的供电电压自动采集系统的供电电压自动采集方法，包括以下步骤：
1）监测时，由电压监测装置对被监测电压进行有效值采样，并以1min平均值作为被监测系统的即时实际运行电压，根据电压上下限值统计电压日合格率及月合格率，并以统一将数据加密后传输至电压监测代理装置。
2）电压监测代理装置汇集其所辖范围内的电压监测装置采集的电压监测数据并统一将数据传输至电压监测主站，并转发电压监测主站的控制命令，所述控制命令包括参数配置、远程升级及数据召唤。
3）电压监测主站接收并解析电压监测代理装置转发的电压数据，接收并解析包括调度和营销系统在内的横向集成系统的电压数据，并对电压监测装置发出控制命令，对进出主站系统的信息进行日志记录。
4）在供电电压数据集中到电压数据库中后，电压监测主站对供电电压数据进行二次加工，利用日月合格率统计数据计算监测点季度、年度合格率以及各级单位的综合供电电压合格率、分类电压合格率。
上述方法中，电压监测主站可以与调度系统自动化集成，通过E语言文件传输的方式统一与调度系统传送电压数据，从而适应调度系统在控制区存在安全隔离装置。而对于营销业务系统，则可以采用WebService方式格式传送电压数据。以上方式可以统一的接口实现信息接入及共享，节省通信及信息资源，保证系统稳定性的同时强化系统的集成能力，实现信息共享。
省公司数据库和总部数据库之间可以采用远程分布式数据获取和数据交换两种方式进行数据沟通。可以根据总部管理层用户对业务关注度对业务数据进行分类，并对于关注度较高的业务数据可以通过数据交换进行本地存储及应用，而对于关注度较低的信息则可以通过页面嵌入技术实现远程访问分布式数据获取。两者的统一可以最为合理地实现系统功能。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.一种两级集中部署的供电电压自动采集系统，其特征在于，包括装置层、接入层及主站层，其中：
装置层由各电压监测装置组成，用于实现电压监测信息的采集、处理以及加密传输；电压监测装置对被监测电压进行有效值采样，并以1min平均值作为被监测系统的即时实际运行电压，根据电压上下限值统计电压日合格率及月合格率，并以统一将数据加密后传输至接入层；
接入层为电压监测代理装置，用于实现电压监测信息的汇聚、转发及主站层控制命令的下发；所述电压监测代理装置包括数据接收及处理模块和控制命令下发模块，其中数据接收及处理模块用于汇集其所辖范围内的电压监测装置采集的电压监测数据并统一将数据传输至主站层，控制命令下发模块用于转发主站层的控制命令，所述控制命令包括参数配置、远程升级及数据召唤；
主站层为电压监测主站，包括电压数据接入服务模块、电压数据处理模块、电压数据库，其中：
电压数据接入服务用于接收并解析电压监测代理转发的电压数据、接收并解析包括调度和营销业务系统在内的横向集成系统的电压数据、转发主站对电压监测装置发出的控制命令以及对进出主站系统的信息进行日志记录；
电压数据处理模块用于将供电电压数据集中到电压数据库中后对供电电压数据的二次加工、利用日月合格率统计数据计算监测点季度、年度合格率以及各级单位的综合供电电压合格率、分类电压合格率、同时具备异常信息提取和干扰过滤功能；
电压数据库分为两级集中存储模式、由省公司数据库和总部数据库组成，基于企业级关系型数据库构建，按照分钟级数据的采集频率，采用分区分表的存储技术以保证各类数据库操作的响应时间要求以及数据维护要求，其中省公司数据库用于存储所有监测点的分钟平均值数据和日月季年统计数据、综合供电电压合格率及分类电压合格率数据，总部数据库用于保存包括保存各省公司所有监测点的日月季年统计数据和省地市县级供电企业综合供电电压合格率及分类电压合格率在内的统计数据；
所述装置层与接入层之间的接口，面向电压监测装置，采用底层的接口协议实现；
所述接入层到主站层之间的接口，面向电压监测主站，采用具有扩展性的高级通讯协议实现。
2.根据权利要求1所述的两级集中部署的供电电压自动采集系统，其特征在于，电压监测装置中内置安全芯片，用于实现采集终端身份认证、加密传输以及外网电压数据的安全接入。
3.基于如权利要求1或2所述的两级集中部署的供电电压自动采集系统的供电电压自动采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）监测时，由电压监测装置对被监测电压进行有效值采样，并以1min平均值作为被监测系统的即时实际运行电压，根据电压上下限值统计电压日合格率及月合格率，并以统一将数据加密后传输至电压监测代理装置；
2）电压监测代理装置汇集其所辖范围内的电压监测装置采集的电压监测数据并统一将数据传输至电压监测主站，并转发电压监测主站的控制命令，所述控制命令包括参数配置、远程升级及数据召唤；
3）电压监测主站接收并解析电压监测代理装置转发的电压数据，接收并解析包括调度和营销系统在内的横向集成系统的电压数据，并对电压监测装置发出控制命令，对进出主站系统的信息进行日志记录；
4）在供电电压数据集中到电压数据库中后，电压监测主站对供电电压数据进行二次加工，利用日月合格率统计数据计算监测点季度、年度合格率以及各级单位的综合供电电压合格率、分类电压合格率。
4.根据权利要求3所述的供电电压自动采集方法，其特征在于，电压监测主站通过E语言文件传输的方式与调度系统传送电压数据，通过WebService方式与营销系统传送电压数据。
5.根据权利要求3所述的供电电压自动采集方法，其特征在于，省公司数据库和总部数据库之间采用远程分布式数据获取和数据交换两种方式进行数据沟通，所述远程分布式数据获取通过页面嵌入技术实现。
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