长沙威胜大用户电力负荷管理系统解决方案

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1 总则

1.1 概述

随着电力市场由卖方市场向买方市场的转变，电力部门的经济效益将越来越取决于对供用电各环节进行管理的细致程度，其中，加强对大用户用电现场的管理是提高

经济运行水平的有效途径之一。

建立大用户电力负荷管理系统，可实现大用户远程自动抄表和负荷现场管理，提高用电监测及负荷管理水平，为加强电力需求侧管理提供重要技术支持。为了能够顺利地完成供电公司大用户用电现场管理系统的工程设计和实施，在本技术方案中，我公司本着诚挚、科学的态度，充分发挥我公司在电量采集与配用电管理系统设计、开发和实施方面的专业技术和经验，以及在工程建设中的综合协调能力，向电力公司提出我公司的解决方案。希望能为供电公司建立一套实用的、可靠的大用户用电现场管理系统，最大限度地满足供电公司在电能量采集和大用户用电现场管理现在和未来的需要，并以此提高供电公司的智能化、先进性和知名度，促进供电公司事业的腾飞。

1.2 遵循的有关标准

所有技术规定均符合下列标准

ISO 国际标准化组织标准

IEC 国际电工委员会标准

ITU 国际电信联盟标准

OSI 开放系统互联

IEEE 国际电气和电子工程师学会标准

GB 中华人民共和国国家标准

DL 中华人民共和国电力行业标准

主站主要遵循下列标准:

GB/T13730－92 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件

GB8566-88 计算机软件开发规范

GB8567-88 计算机产品开发文件编制指南

DL/T686-1999 《电力网电能损耗计算导则》

IEC60870-5-102 远动设备及系统 第5 部分 第102 篇 电力系统中传输累计

量（电能量）配套标准 1996 应用标准

GB2423.1/2/3 电工电子产品基本环境试验规程

Q/001-121·0401-2001《地区负荷管理系统建设导则》

终端主要遵循下列标准：

DL/T743 2000 《 电能量远方终端》

DL/T698 1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》

DL/T553-1993《无线电双向负荷控制终端技术条件》

IEC 1000-4-2/3/4-1995 电磁兼容

GB12325-90 电能质量 供电电压允许偏差

GB12324-90 电能质量 电压允许波动和闪变

GB4208 《外壳防护等级分类》

GB2423.1/2/3 电工电子产品基本环境试验规程

DL/T 614－1997 多功能电能表

GB/T13729-92 远动终端通用技术条件

通信协议主要遵循下列标准:

IEC870-5-102-1996

DL/T719-2000 远动设备及系统－第5 部分：传输规约

DL/T634-1997 远动设备及系统传输规约

IEC1107-1996（直接本地）

IEC1142-1993（本地总线）

DL/T645-1997 多功能电能表通信规约

DL 476-92 电力系统实时数据通信应用层协议

DL-536-96《电力负荷控制系统数据传输规约》

DL/T 645-1997 《多功能电能表（复费率）通讯规约》

DL/T 445-1997 《多功能电度表通信规约》

GB/T 13453-1994 《数据通信基本型控制流程》

1.3 系统建设目标

(1).数据自动采集：自动或定时采集各大用户计量点累计电量、瞬时电量、用电事件、电能质量等供电数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性，为电量结算提供准确依据。

(2).计量装置监测：远程监测电能计量装置运行信息，分析计量故障、窃电等信息，及时发现客户异常用电。

(3).负荷控制：动态监测用户负荷，为需求侧管理提供准确、及时的负荷数据，根据需要通知客户并通过拉闸进行控制负荷。

(4).供电质量监测：电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、谐波的监测分析。

(5).统计分析：实现各大用户计量点分时电量统计、负荷分析、线损统计与分析等。

1.4 总体描述

1. 详细规划和设计

大用户电力负荷管理系统涉及面广，面向对象多。在系统建设时，根据各地区电网的实际情况做出统一的规划、可研和设计，避免盲目建设和重复投资。

系统坚持高起点、高水平的原则，保证其先进性。

系统以实现需求为目标，充分结合实用、先进、可靠、经济几方面的因素。

2. 功能独立性

大用户电力负荷管理系统的核心是电能量数据的准确性、负荷控制的可靠性，是其他系统所不能替代的。系统保持相对独立性，在确保系统安全和数据安全的前提下，实现与其它系统的数据交换。

3. 系统扩展性

随着技术进步及电力体制改革深化，大用户电力负荷管理系统的规模和应用都会有很大的发展变化，为保证投资效益，系统提供很好的可扩展性，满足不断增加的大用户接入需要。

4. 系统开放性

系统在设计上遵循标准化的原则，在遵循统一标准的前提下，允许不同厂商的产品相互替代，另外，系统还具有良好的兼容性，以保证本系统与其他系统进行信息交换。

5. 系统安全性

考虑到系统的大用户数据最终将作为计费的依据，因此系统的安全性至关重要，在系统设计与建设过程中，采用了有效的机制保证整个系统的安全性。

6. 分期建设原则

由于大用户电力负荷管理系统包含面广、接入点多，在作好规划和设计的同时，从实用、发展和投资的角度出发，分期建设。

7. 分档次建设的原则

各地区供电局的大用户供电规模存在很大差异，根据各地区315kVA 以上大用户数量，将大用户电力负荷管理系统分为大、中、小三种类型：

1、 大型：大用户计量点数大于10000 点。

2、 中型：大用户计量点数大5000 点，小于10000 点。

3、 小型：大用户计量点数小于5000 点。

8．规范安装

为减少安装过程中出现的问题，方便运行维护，同时降低安装成本，严格按照终端安装的规范进行施工，保证终端各种要求具备功能的实现，保证终端的可靠稳定运行，保证现场计量设备不受影响。

2 主站技术

2.1 数据采集

数据采集支持GPRS、CDMA 等公共无线数据通信方式、拨号通信方式，同时支持网络通信、短信、GSM 相接合的通信方式。

系统支持多采集服务器负载均衡、多线程并发的通信调度管理机制。

系统支持灵活配置两个或多个通道互为备用，多通道根据任务繁重程度自动均衡负载。

系统定时和随时抄录远方数据，定时采集的时间间隔和数据采集项目由授权用户灵活定义，重复召唤的次数也由授权用户灵活定义。根据应用需要可灵活制定抄表策略。

对无法抄录的计量点，系统以多种的方式发出报警，方便值班人员进行人工召抄，对因主站故障未能抄录的数据，在系统恢复正常时，能自动补测。

表计异常、CT/PT 异常、客户侧终端异常或故障等事件，能及时主动上报。

主站采集服务器与终端的通信支持电网公司组织制订的通信规约，并同时支持TCP 协议和UDP 协议。

为提高数据通信的安全性和降低通信运行费用，主站与终端之间的数据通信采用可靠的数据压缩算法，压缩算法参见附件二。

主站采集服务器原始数据库核心表结构参见附件一。

系统支持远程升级终端软件功能，支持远程升级终端电表规约库。

系统支持遥测以下数据项目：

1) 日负荷曲线： 00:15～24:00 每15 分钟的总有功、无功平均功率；

2) 正反向有功总、尖、峰、平、谷电量

3) 正反向无功、四象限无功

4) A、B、C 三相电压、电流、功率、功率因数

5) 电流过负荷数据：最近100 次电流过负荷记录，每条记录包括电流过负荷开始（结束）时间、过负荷相别、过负荷时的最大电流。

6) 失压记录、断相记录，每个记录包括事件、开始时间、持续时间等。

7) 其他事件记录：过压、不平衡、逆相序、上/掉电、超功率、清需量、系统清零、初始电量、校时等，每个记录包括事件、开始时间、持续时间等。

2.2 计量监测及报警

(1). 防窃电报警，主站支持以下方式窃电的报警：

计量柜、电能表、端子盖非法开启

失压或欠压窃电

分流或断流

相序错接线

主、副表周期电量对比异常

(2). 系统能提供多种报警手段，对各种异常情况进行报警，主要对下列情况进行报警：

数据异常、数据越限

通信异常

数据不全

失压、断相等

(3). 报警方式

图形报警：画面，报警内容闪烁

文字报警：报警内容包括报警时间及类型

支持手机短消息、网络短消息及Email 等方式远程报警

(4). 报警信息处理

支持报警信息按定义的业务流程进行流转，由相关人员进行相应的闭环处理和反馈。

2.3 负荷控制

支持主站远程下载多条限电负荷曲线及强制跳闸命令。

定值设置：可以在终端设置功率定值（功控）、电量定值（电控）、时段定值（时控），定值和时段能由主站远程设置。

自动控制：在时间段、定值都符合要求的条件下，系统发出预跳闸命令，同时支持以短信方式告警发送到预定号码手机，在设定时间（如15 分钟）内，若负荷未降到定值以下，则发出跳闸命令。

遥控功能：具备主站远程跳闸功能。

主站可对终端编组进行群组遥控或单个终端遥控。

安全性：对跳闸信号输出有防误动措施。

2.4 数据统计分析

系统具有按规定的不同时段、不同区段、不同类别及不同供电区域分别统计累计电量的功能。

极值分析：累计时段内功率、电压、电流、功率因数各自对应的最大、最小值及具体发生时间、平均值等。

三相不平衡率分析：大用户关联表计的整点三相功率值、不平衡率，整点三相电流值、电流不平衡率。

供电可靠性分析：累计停电时间、停电次数、可靠性（%）。

供电质量分析：大用户关联表计的对应电压合格率（%）、越上限时间、越下限时间、最大值、发生时间、最小值、发生时间，功率因数合格率分析，停电时间、可靠性（%）等。

计量装置故障分析：针对各种异常告警，分析其产生的可能原因。

2.5 档案管理

系统提供档案管理程序包，对设备（如大用户计量设备、终端）、参数、抄表方案等资料进行规范化管理，对系统各种参数进行配置和修改，如电表相关参数、CT 及PT 参数、终端的参数等。

大用户档案数据支持从其他系统如电力营销系统、配电网相关自动化系统导入，同时支持授权人工手动录入。

2.6 报表管理

系统提供专用和通用（如Excel）的电子制表功能。用户可在线方便的建立和修改报表的格式和内容，对人工修改的内容加以标识。报表可方便的进行打印（包括拷屏、定时、召唤、定点打印等）。报表内容主要包含以下部分：

原始数据报表

大用户管理报表

大用户电量统计报表

电量分析比对报表

线损报表

失压记录报表

报警信息报表

负荷控制报表

用户自行定义的其它报表

2.7 曲线及图形

人机接口处理操作方便，直观和快速，画面显示与操作具备以下功能：

可实现实时及历史数据显示、设备参数显示、查询等。

具有96 点（可调）大用户电量曲线及计划电量曲线，具有任意计量点电量及计算电量的曲线趋势图，并可按小时、日、月、年显示电量曲线。

系统有多种显示方式，例如数值、棒图、曲线趋势图、表盘、表格、饼图等。

所绘制的曲线包含以下几类：

电量曲线

负荷曲线

电流、电压曲线

三相不平衡电流曲线

线损率曲线

其他用户管理需要的曲线

2.8 对时

系统具备与GPS 对时的功能，保证全系统与标准时间的误差不大于3 秒，并支持从其他系统获取标准时间，对时方案如下（采用GPRS 方式）：

（1） 主站读取终端时钟，若在T1<3 秒接收到终端返回信息为有效，如果连续10 次无效，取消本次对时；

（2） 主站先计算终端与主站的时钟误差ΔT，若ΔT<3 秒，主站不进行对时；若ΔT≥3 秒，主站将ΔT+T1/2 做为终端时钟误差以实时写对象命令方式下发给终端，有效时间默认为10 分钟；

（3） 终端接收到命令后，判断该命令若是在有效时间内，则执行对时命令，将时钟更改为当前时钟+（ΔT+T1/2），否则命令失效，并通知主站。

2.9 分层管理

考虑到地市供电局及下属县市供电局的大用户分层分级管理的需要，系统支持档案数据、业务数据的分层分级的授权维护和管理。

2.10 系统接口

和地区电网电能量计量遥测系统的接口

和电力营销系统的接口

和配网自动化系统接口

和GIS 系统的接口

和计量封印管理系统接口

和其他相关系统的接口

系统接口标准能够满足电网公司颁布的相关标准

2.11 信息发布

可通过Web 服务器采用网页的方式发布大用户负荷信息，对外发布的信息已经经过过滤和审批，以防止机密信息的泄漏。

支持以短信的方式给用电客户发送相关的负荷、错峰等信息

可设定Web 服务器的访问用户权限和内容。

2.12 系统管理

系统具备用户和权限、系统资源、系统配置、数据存储和备份等系统管理功能。

2.13 系统安全

操作系统和数据库的安全：授权使用用户、关闭不必要的端口、及时更新补丁。

针对每个应用模块特定的用户群，在遵循总体访问控制策略的前提下，对每个用户进行访问控制等级的正式授权，而且在同一级中还要受到类别的控制。

各应用系统权限控制可到菜单级，不同权限的用户只能执行相应的菜单规定的操作。

针对重要应用可限定IP 或MAC 地址或二者绑定。

系统的原始数据库有严密的安全保密措施，它设定为只读不可修改。

系统具有安全审计功能，能记录对重要数据和应用的操作日志。

系统提供关于数据准确性、合理性的检验功能。

系统支持数据自动或人工备份和恢复，所有数据能转存到光盘或磁盘等大容量存储设备上，作为长期的存档资料。

2.14 主站运行环境

主站机房温度为：15-30 摄氏度，湿度≤70%，在空调设备故障时，机房温度为0-50 摄氏度，湿度≤95%（不凝结）。

大楼防雷接地电阻≤1Ω，主站的接地可与大楼防雷接地网同一点共地。

供电电源：采用UPS 电源供电，停电后UPS 持续供电时间大于或等于1小时。

主站机房考虑防雷防静电、防电磁辐射、防火、防尘等要求。

2.15 主站技术指标

系统的年可用率≥99.9% (采用双机热备份方式）

主服务器CPU 平均负荷≤40%

主站设备的平均无故障时间MTBF≥20000 小时

系统运行寿命≥10 年

画面响应时间≤3 秒

3 终端技术

3.1 一般描述

3.1.1 系统平台

我公司终端平台的主控CPU 采用先进的Samsung 公司的S3C2410，S3C2410是一款基于RISC 架构ARM9 的高性能全32 位低功耗嵌入式CPU，其处理速度可达203MIPS（每秒可运行2 亿零3 百万条指令）。以保证终端网络通信、数据采集、负荷管理、数据管理等复杂功能。

3.1.2 存储容量

我公司设计的大用户现场终端在主板上配置有一片Flash 存储芯片—K9F2808UOB/K9F2808UOB（也可采用同容量的其它型号的Flash 存储芯片），容量为16MB。采用FLASH 存储器可以保证程序和数据在停电状况下至少保持10 年时间。

3.1.3 电源

终端采用三相供电方式，分三相三线和三相四线两种，其中在三相三线供电时断一相电压（含B 相），三相四线供电时断二相电压的情况下，交流电源能维持终端正常工作。电源采用工业级专用电源。电源采用宽电压设计方式，可实现在AC45V～AC460V 的宽范围内正常工作。终端上设计有两个备用电源（电池），用于维持日历时钟和终端失电后工作。

1) 终端的时钟电池采用法国SAFT LS14205C 型3.6V/1.2Ah 大容量锂电池或德国VARTA CR1/2 AA 3V 大容量锂电池，可以充分满足时钟芯片长期工作，不需更换电池（使用寿命超过十年）。

2) 终端采用FLASH 存储器保存数据，因此不必采用电池供电保存数据的方式，这样一方面可保证数据的可靠性，另一方面延长了时钟电池的使用寿命。

3) 终端失电工作备用电源采用外置VARTA 公司的450mAh/4.8V 可充电镍氢电池,保证终端掉电后一段时间内（最少30 分钟）正常工作，向主站上报必要的数据和告警，如：上报失电时刻的日期、时间、有功、无功电量等。

终端采用低功耗设计技术，除采用低功耗的芯片，而且通过软件方式实现节电功能，在数据传输状态下（与主站机通信的状态），现场终端的总消耗功率小于5W，在守候状态下功耗更低。

3.1.4 本地接口

通过本地接口对终端设置和读取数据。本地接口可以是RS232、RS485、USB或红外，支持通过RS232 口进行功能测试。

3.1.5 遥控遥信接口

（1） 开关量输入

6 路，无源输入（脉冲/遥信可设），其中4 路遥信输入（控制回路），1 路门接点，1 路预留。

（2） 开关量输出：

控制回路： 4 路，非自保持输出

告警输出： 1 路，常开非自保持输出

触点容量： AC 220V/5A，DC 30V/5A

绝缘耐压： 2000V

3.1.6 安全性

（1） 为保证在无线公网传输的数据不被非法用户窃听、破坏、甚至顶替更改数据，终端和主站通信具有安全性机制。停电后，数据不丢失，且数据保持时间不小于10 年。

（2） 任何和终端的连接都设置有“user＋password” 的认证。

（3） 在外壳、钮盒上加有封印，防止非授权人开启。

（4） 具有现场测试（设置）通讯口，并能加封。

（5） 强电、弱电端子分别排列，保证有足够的绝缘距离。

（6） 我公司终端通过了国家电力科学研究院测试，工频耐压、电磁兼容、间隙和爬电距离符合行业相关安全标准

3.1.7 无线信号指示

（1） 无线模块安装在终端机壳内。

（2） 有表示正比于无线信号场强的指示，保证在其规定的范围内，能够进行正常通讯。

（3） 具有防止死机的自复位功能。

3.1.8 平均无故障工作时间（MTBF）

平均无故障工作时间（MTBF）≥50000 小时，年可用率≥99.99％。

3.2 功能描述

3.2.1 终端抄表

（1） 接口：1 路 RS485

（2） 规约：支持DL/T－645 通讯规约以及《广东省广电集团有限公司大用户电力负荷管理系统通讯规约》和《浙江省用电现场服务与管理系统通信规约》等标准，支持主站远程升级终端电表规约库。

3.2.2 交流采样

（1） 具备交流采样功能，包括三相电压、电流、功率、相位、需量（平均功率）、无功电量、有功电量、有功负荷曲线、无功负荷曲线等；

（2） 电压及有功测量精度不低于1 级；

（3） 电流及无功测量精度不低于2 级；

（4） 电流规格1（2）A,5（10）A。

3.2.3 负荷控制功能

（1）. 定值设置：可以设置功率定值（功控）和电量定值（电控），定值和时段（时控）能在远方（主站）设置或现场（终端）设置。终端能存储4条计划负荷曲线。

（2）. 按功率控制（包括时段控和厂休控）时，如功率超过设置值，有3～10min可设定的声光告警时间，告警时间终了按轮次顺序及延迟时间执行控制负荷功能。如功率已降到设置值以下或功控解除，自动撤消控制。

（3）. 按电能量控制时，如用电量达到设置值的80%，能发出声光告警信号；用电量超过设置值时，按轮次顺序及延迟时间执行控制负荷功能。

（4）. 自动控制：在时间段、定值都符合的条件下，终端发出预跳闸命令，在设定时间（如15 分钟）内，若负荷未降到定值以下，则发出跳闸命令。发出预跳闸命令或跳闸命令终端均要主动上报主站相关信息（发命令的时间，前、后功率或电量）。避峰时间结束、电量定值重新设定后，自动给出允许合闸信号并主动上报主站相关信息（发出信号前、后功率）。

（5）. 支持主站下载临时限电命令，按临时限电要求进行限电控制。

（6）. 控制显示：在终端的LCD 采用160x160 点阵图形显示屏，显示定值、控制对象、执行结果等相关信息。

（7）. 主站可对终端编组进行群组遥控或单个终端遥控。

（8）. 安全性：跳闸信号输出有防误动措施，保证跳闸操作的可靠性。

3.2.4 通信信道

（1） 支持GPRS、CDMA、短消息等方式。

（2） 通信模块采用业界主流厂商工业级的无线通信芯片，芯片采用索爱、摩托罗拉或三星、高通、华为等厂商芯片，芯片使用温度范围在－30.C-75.C。

（3） 终端的无线通信部分采用模块化设计，方便维护和更换。若更换通信网络类型，只需更换通信模块，不需更换整个终端。

3.2.5 数据抄读及存储

1．终端满足以下电表数据的抄读及存储：

（1） 实时召测数据：

总、尖、峰、平、谷有功电量（表码）；

总、尖、峰、平、谷无功电量（表码）；

A、B、C 各相电流、电压；

A、B、C 各相有功、无功功率；

相位角

（2） 曲线数据

正反向有功、无功，四象限无功，默认数据间隔为每15 分种一个数据，可通过主站设置数据间隔，保存最近30 天以上的数据（采用终端时间，下同）。

A、B、C 各相电流、电压曲线，默认数据间隔为每15 分种一个数据，可通过主站设置数据间隔，保存最近30 天以上数据。

A、B、C 各相及总有功、无功功率曲线，默认数据间隔为每15 分种一个数据，可通过主站设置数据间隔，保存最近30 天以上数据。

（3）日数据：

总、尖、峰、平、谷有功电量（表码），保存最近30 天以上数据，默认为每日零点，可通过主站进行设置。

总、尖、峰、平、谷无功电量（表码），保存最近30 天以上数据，默认为每日零点，可通过主站进行设置。

A、B、C 各相电压的越下限、越上限累计时间、上、下限指标可通过主站设置，保存最近30 天以上数据。

A、B、C 各相的失压时间和失压电量；

（4）月数据：

总、尖、峰、平、谷有功电量（表码）（保存最近6 个月以上数据，默认为每月月末零点，可通过主站进行设置）。

总、尖、峰、平、谷无功电量（表码）（保存最近6 个月以上数据，默认为每月月末零点，可通过主站进行设置）。

A、B、C 各相电压的越下限、越上限累计时间、电压合格率（保存最近

6 个月以上数据）

A、B、C 各相的失压时间和失压电量（保存最近6 个月以上数据）。

最大需量及其发生时间（保存最近6 个月以上数据）。

2．终端满足以下电表事件的抄读及存储：

（1）告警事件，包括失压、断线、分流、断流及接线错误等告警事件

（2）异常事件，包括通信异常、数据越限、数据异常等

（3）其它电表产生的事件

3．终端满足对状态量的抄读及存储：

（1）表盖及计量柜门打开信息

（2）受控负荷开关开合状态信息

4．终端保存所有事件的最近100 次记录。

3.2.6 对时

具备和主站对时的功能， 终端时钟误差不超过±3s/d。

3.2.7 用电异常监测及报警功能

用电异常时，终端具有向主站主动告警的功能，异常事件包括如下：：

（1）. 计量柜异常打开（有开关量信号输出）：开启时间、当时电量（有功－总、尖、峰、谷、平、需量、无功总）。默认门接点为常开，但可以设置。

（2）. 电表异常打开（有开关量信号输出）：开启时间、当时电量（有功－总、尖、峰、谷、平、需量、无功总）。

（3）. 示度电量下降判断：判断电表示度下降时主动上报，内容为发生时间、电量。

（4）. 电表参数设置改变：对电量底度、手动需量复零、时段、费率等的设置；记录并主动上报发生时间、前/后设置参数、前/后电量。

（5）. 电表运行状态变动：终端通过读取电表电流、电压、功率、功率因数等实时数据及终端的交流采样数据判断电表电压缺（断）相、过负荷、电压（流）逆相序、电流反极性、电流差动、功率差动等，记录并主动上报发生时间、前/后电量。

（6）. 停电、上电报警：终端发生停电，主动上报停电时间、当前电量；终端上电后，主动上报上电时间、当前电量。

（7）. 检测电压、电流回路的错接线。

（8）. 监测电流不平衡率超差（三相负荷不平衡检测是指三相平均电流大于专用变压器额定电流的20%）。

（9）. 断相、过压、电池电压过低等电表事件。

（10）. 电量差动、电流互感器短路、开路、表计飞走、电量飞走等；

（11）. 记录上述事件发生的类型、累积次数、最近100 次的发生时间等。

3.2.8 本地维护端口

通过该接口可当地修改设备参数。且具有设备自检功能，能够报告运行状态和故障信息。本地维护端口满足第三方测试单位对终端进行功能测试。

3.2.9 远程升级

具有远程在线升级终端应用程序功能。

3.2.10 显示

终端上装具备背光的LCD 显示器，能够操作显示抄表信息、通信信息、故障信息、报警信息、跳闸信息等内容。。

3.2.11 扩展功能

具有电能计量功能，可进行多路电量信息比对。

3.3 终端运行环境

正常工作温度：-10℃～+45℃（适用室内的终端）

极限工作温度：-20℃～+55℃（适用于室内的终端）

正常工作温度：-15℃～+65℃（适用于装于室外终端）

极限工作温度：-25℃～+75℃（适用于装于室外的终端）

4 系统通讯方式

针对大用户地理位置分散、采集点多、数据量少、实时性要求不高的特点，数据采集通信网络采用成熟的GPRS/CDMA 无线公网实现。从系统的安全性、可靠性出发，各供电局大用户电力负荷管理系统以APN（Access Point Name）专线方式与无线网络运营商（中国移动/中国联通）连接。。

4.1 主站与大用户终端通讯（GPRS 方式）

1) 主站以网络主机GPRS 通讯方式与大用户终端通讯简介：

主站应用服务器直接通过防火墙与Internet 相连，服务器具有外部IP。

大用户终端登录GPRS 网络后，通过移动的Internet 接入点获得外部IP，建立访问Internet 的通道。

然后，GPRS 终端连接到企业应用服务器，企业应用服务器登记移动客户端的连接信息。至此，GPRS 移动终端设备和企业应用服务器就可以相互发送数据信息。

优点：

应用服务器端网络布置简单，维护较简单，对原有网络影响较小。

成本低。

不需要与移动公司协商，可自行搭建网络。

缺点：

GPRS 移动终端只能访问到应用服务器，不能访问企业内网资源。

GPRS 移动终端作为网络主机，暴露在Internet 上，有遭受攻击的可能。

GPRS 移动终端与企业应用服务器间的连接过程、数据收发过程都通过Internet 网络，存在Internet 网络固有的数据安全性的威胁。

2) 主站以APN 专线与大用户终端通讯

简介：

主站通过光纤专线（E1）实现应用服务器与GPRS 内网的GGSN（GPRS 网关支持接点）相连，应用服务器置于企业网内部，作为企业网的内部资源。

只有GPRS 移动终端才能访问企业的服务器，同样，要访问内网资源的GPRS 移动终端，都必须对其进行身份认证。

认证通过后， 接入服务器就与该GPRS 移动终端建立L2PP 连接，为其分配内部IP，然后，该GPRS 移动终端就可以像企业网内部计算机一样访问内网资源。

在认证通过后，GPRS 移动终端就可以连接到企业应用服务器，企业应用服务器登记移动终端的连接信息。然后，GPRS 移动终端设备和企业应用服务器就可以相互发送数据信息。

优点：

数据通信不经过Internet 网络，通信数据非常安全。

Internet 网络主机不可以访问GPRS 移动终端，未登录企业，服务器的GPRS 移动终端也不可访问本企业的GPRS 移动终端，因此，GPRS移动终端不会受到外界攻击，GPRS 移动终端非常安全。

实时性好、通讯效率高、并发访问高。

GPRS 移动终端可访问企业内网的资源，提高了应用的灵活度。

缺点：

需要与移动公司协商，不能自行搭建网络。

一次建设费用高，需要额外采用约3 万元的路由器和E1 模块。

需要租用移动的光纤网络，每月月租约1000-2000 元（需要和移动沟通），大用户终端较少时，运行费用较高。

3) 主站以GPRS 点对点通讯方式与大用户终端通讯

简介：

主站通讯工作站通过无线GPRS 拨号MODEM，连入GPRS 网络，主站SIM 卡具备固定IP 地址。

大用户终端登录GPRS 网络后与主站通讯工作站建立点对点的无线IP 连接。

至此，GPRS 大用户终端设备和通讯工作站就可以相互发送数据信息。

优点：

网络布置简单，维护较简单，对原有网络影响较小。

成本低。

缺点：

GPRS 移动终端作为网络主机，暴露在Internet 上，有遭受攻击的可能。

主站需要有固定IP 地址的SIM 卡，大用户GPRS 终端和主站SIM卡IP 地址具有同一网段，不能漫游，需要和移动沟通。

实时性低、通讯效率低。

4.2 主站与大用户终端通讯（CDMA 方式）

4.2.1 说明

从大用户电力负荷管理系统应用角度看，GPRS 通信方式和CDMA 通信方式主要存在以下区别和差异

1、GSM 网络将语音业务和数据业务（GPRS）分离，占用不同的无线资源，互不干扰；CDMA 网络语音业务和数据业务没有在无线资源上分离，共同使用同一资源。

2、GSM 网络的语音业务优先级高，当语音业务繁忙时可能挤占GPRS 资源，而GPRS 优先级低，不会挤占语音资源；CDMA 网络的语音业务和数据业务级别相同，当数据业务繁忙时，会过多占用无线资源而影响语音业务。鉴于以上区别，对于CDMA 通信，若还按照GPRS“实时在线”、“连续发送心跳”保持连接的处理方式可能会对联通的正常语音业务造成影响，为此，就如何满足大用户电力负荷管理系统的“随机性”“并发性”以及“准实时性”的数据通信特点和要求，经与联通公司多次协商探讨，提出如下解决方案:

4.2.2 CDMA 通信组网方案

与GPRS 接入方式的主要区别为，基于CDMA 通讯的大用户电力负荷管理系统需增加短信网关专线，前置机通过短信网关专线实现与位于广东省联通CDMA 短信中心的短消息服务中心的物理连接正常情况下，终端（CDMA 通讯方式）运行在睡眠（不向前置机发送心跳）方式，仅在定时上传、报警、上电、主站随机召测(需短信唤醒)时主动进行CDMA拨号上网，主动建立数据连接，并在完成数据传输后主动断开数据连接，释放网络资源。

4.2.3 技术要求

采用CDMA 方式时，可采用短信（表一中的方式01）或数据（CDMA）两种工作模式，当采用数据（CDMA）通信时，以 “非连续在线方式”方式（表一中的方式09）为主，具体要求如下。

1. 终端除上电、异常报警、主动定时上报采用与前置机主动连接外，其它都运行在睡眠状态。每次与前置机建立CDMA 连接后，连续心跳次数不应超过3 次（应答前置机命令除外）。

2. 主站随机召测时前置机在与终端通信前发送唤醒短信命令，通知终端与前置机建立连接。

3. 前置机具备短信群发功能，能对批量终端进行唤醒操作，群发处理能力不低于512 台/次，终端在接收到唤醒短信后在30 秒内实现与前置机的连接。

5 系统结构和平台

5.1 系统架构

大用户电力负荷管理系统主要由主站端计算机系统、终端、计量表计、GPRS/CDMA 无线数据通信网络四部分组成。系统总体架构示意图如下：

图5－1 大用户电力负荷管理系统结构示意图

5.2 硬件平台

5.2.1 数据库及应用服务器

系统数据服务器的配置主要依据系统的数据及数据处理量的规模。根据系统接入大用户计量点数，系统规模分为大、中、小型三个档次，数据库服务器相应三个档次配置。

大型系统数据库及应用服务器配置原则：配置2 台中档UNIX 服务器（可配置8 路CPU，TPCC 值>50000 ），以双机热备方式运行。

中型系统数据库及应用服务器配置原则：配置2 台中低档UNIX 服务器（可配置4 路CPU，TPCC 值>35000 ）,以双机热备方式运行。

小型系统数据库及应用服务器配置原则：配置2 台低档UNIX 服务器（可配置2 路CPU，TPCC 值>20000），以双机热备方式运行。

5.2.2 采集服务器

系统具有多采集服务器负载均衡、多线程并发的通信调度机制，根据接入系统大用户点数考虑采集服务器的数量配置。采集服务器数量可根据系统建设的进度及需要适时扩充。采集服务器配置高档PC 服务器（2 路CPU，可扩展到4 路CPU，TPCC 值>20000）。

5.2.3 WEB 服务器

WEB 服务器负责对外发布大用户用电信息如电量信息、负荷信息、错峰信息等。WEB 服务器配置高档PC 服务器（2 路CPU，可扩展到4 路CPU，TPCC 值>20000）。

5.2.4 认证服务器

认证服务器负责终端的连接接入的提供合法认证。接口服务器配置低档PC 服务器（1 路CPU，可扩展到2 路CPU，TPCC 值>3000）。

5.2.5 接口服务器

接口服务器负责和电力营销系统、生产管理系统、地区计量遥测系统等外部的数据交换。接口服务器配置中档PC 服务器（1 路CPU，可扩展到2 路CPU，TPCC值>7000）。

5.2.6 存储备份硬件

大用户电力负荷管理系统接入点数量多，数据量大，随着系统的投入运行，数据量的增长快，考虑到系统的重要性和对数据的保存，必须考虑数据的存储及系统备份。

5.2.6.1 磁盘阵列

配置一台磁盘阵列作为数据在线存储设备，2 台数据服务器共享磁盘阵列组成双机热备系统。系统应用数据在线存储3 年以上。磁盘阵列的配置依据以下原则：

支持双机热备

冗余电源

支持FC 和SCSI 连接

支持0、1、0＋1、3、5 等RAID 方式。

存储容量：

大型：配置容量300GByte，扩展容量>3TByte。

中型：配置容量200GByte，扩展容量>2TByte。

小型：配置容量100GByte，扩展容量>1TByte。

5.2.7 其他硬件

主要包括应用网络设备、PC 工作站、打印机、UPS 电源等。

网络设备：配置2 台以太网交换机，以负载均衡方式工作。配置1 台路由器和2 台防火墙。

PC 工作站：市场主流P4 机型。

打印机：A3 激光。

UPS 电源，视各供电局现有机房环境考虑是否配置：

大型：10kVA，后备电池1H;

中型：8kVA，后备电池1H;

小型：6kVA，后备电池1H;

5.3 系统平台

5.3.1 操作系统

选用业界主流的操作系统，具有很高的稳定性、安全可靠性，适合长期运行重要的应用程序和大型数据库的系统使用。数据服务器采用UNIX操作系统，采集服务器采用Windows2000 Server，应用PC工作站采用WindowsXP操作系统。

5.3.2 数据库

目前常用的大型数据库应用平台有：ORACLE、SYBASE、DB2、SQL SERVER 等，所选用的大型数据库平台，具有以下特点：

（1）. 支持大数据量存储

（2）. 支持事务处理

（3）. 支持存储过程、远过程调用（RPC）、触发子（Trigger）、规则（Rule）等保证数据一致性和完整性的功能

（4）. 支持实时备份

（5）. 高可靠性、高安全性，提供完整灵活的管理机制

（6）. 提供高效的数据库应用开发工具

（7）. 提供数据系统性能监控和管理工具

（8）. 支持异种数据库的数据共享

（9）. 支持Internet 技术及Java 技术，支持所有的Web 数据类型

（10）. 可扩展性

（11）. 版本迁移与互操作性

5.3.3 第三方系统软件

第三方系统软件主要包括双机热备软件、存储备份软件、防病毒软件等，均采用业界主流的软件。

文章来源于领测软件测试网 https://www.ltesting.net/