电能量计量计费系统 技术领域
本发明涉及的是一种在电力系统中对终端设备各种物理量的测量及监控的系统，具体说是一种电能量计量计费系统，属于电力工业自动化控制类。
背景技术
电力工业是国民经济的一个重要支柱产业，而电力作为一种特殊商品在市场经济中处于举足轻重的地位。随着电力法的实施和电力工业的体制改革，电网的运营和管理正逐步走向商业化，电能量计量系统的建设是随着电力商业化运营的开展、电厂出现多元化投资主体而开始的。电能量计量系统主要任务是采集、处理、存储、统计各电厂的上网电量、联络线关口点电量和各用电关口的下网电量，为计算和分析提供基本数据，它是电力市场运营的基础。为了实现公平、公正、公开的电力交易，建设一套精确、可靠、安全可信的电能量计量系统，满足市场运行、结算和考核的需要是十分必要的。
近年来，电能量计量计费系统有了快速发展，计算机自动控制和通信技术的引入，改善了运行管理条件，减轻了人员的劳动强度，降低了事故率，也提高了设备地自动化水平。但是电能量计量计费系统的开发与应用由于缺乏理论的指导和实践经验，没有统一的技术规范，系统的平台一般都是由单一的某种编程语言构建而成，如：VC、VB或者JAVA，这样往往造成系统的依赖性较强，互动性较差，用户要获取有用数据只能靠单一的方式来取得，另外系统往往容易受到诸如气候、温度、辐射等环境的影响，造成数据在时间上和精度上达不到要求。
发明内容
本发明要解决的就是现有的电能量计量计费系统依赖性较强，互动性较差，用户要获取有用数据只能靠单一的方式来取得，且容易受到诸如气候、温度、辐射等环境的影响，数据在时间上和精度上难以达到要求的问题。
本发明包括数据采集、数据管理、网络浏览和电子报表四个部分，数据采集部分将采集到的电表数据输送到数据管理部分，由其进行整理、排列和归纳并形成数据库以供应用，用户通过网络浏览部分来浏览数据库内的数据，并可通过电子报表部分打印所需数据；整个系统采用数据驱动机制，以数据为核心，通过数据库提供一个统一的数据平台并在此数据平台的基础上运行，通过相应的规约和通讯方式远程获取电能数据，通过完善的纠错机制和一系列数据保护机制保证基础电能数据的唯一性、完整性和正确性，并可以通过这个数据平台与其他系统实现无缝数据共享。
数据采集部分由数据采集终端、通讯前置机、服务器和实时数据库同步服务模块组成，数据采集终端一端与电表通过RS485通信方式相连，另一端通过光纤或者无线GPRS，CDMA与通讯前置机连接；通讯前置机的另一端与服务器通过网线采用TCP/IP协议进行数据传输，它们之间的数据解释是由实时数据库同步服务模块来执行的。实时数据库同步服务模块(dms_syncsvr)主要功能是接收由数据采集终端采集到各个站的报文数据，并将报文实时传递到数据库中。
数据管理部分由数据库、电能数据管理模块和数据库编辑模块组成，数据库内数据间的传送采用专用接口技术便于海量信息处理，能够提高系统的运行效率，同时也提高了数据的安全性；电能数据管理模块安装在通讯前置机和工作站上，其主要作用是解释实时报文，同时将解释后的数据通过表格形式显示出来，用户可以在此查看和管理具体的电表数据。电能数据管理模块根据各个待测电表传输数据的协议，通过实时数据库同步服务模块与数据服务器相连接，数据服务器发送询问报文，通过电能数据管理模块给电表，电表响应后再通过电能数据管理模块返回的信息即是需要采集的数据，这些数据通过报文的形式传输到数据服务器上，数据服务器接收电表传输来的报文后，通过电能数据管理模块对报文进行解析得到电表当前的各种数据；数据库编辑模块提供对数据库中所有表和程序的访问和修改，使用户直接在编辑模块中修改就可以达到与在数据库系统中修改一样的功效；为防止本系统被人为的破坏或机密的泄漏，可对重要程序的打开或关闭设置密码。
数据管理部分：数据库、电能数据管理模块(dms_meterage)和数据库编辑模块(dms_dbedit)
在数据管理部分中，所述的专用接口技术可采用ORACLE，SQLSERVER2000中的任意一种；数据库采用的是MICROSOFT公司的SQLSERVER2000企业版数据库，也可采用ORACLE公司的ORACLE数据库或IBM公司的DB2数据库。
网络浏览部分由报表模块、档案管理模块、功能图展示模块和信息发布模块组成，安装在网络服务器上，可以在局域网内的任一台终端上显示，方便用户及时了解由系统采集到的数据信息，并做出相关的操作处理如打印、保存等；其中报表模块用表格的形式直观地显示采集到的数据，包括日报表、月报表、年报表、月统计表、年统计表、平衡查询、事件查询和报表打印；管理员登录档案管理模块后可以对电表档案、用户档案、区域档案和平衡编辑进行新建、修改和删除等操作，结果保存在数据库中；系统功能图展示主要分成了五个部分，分别为计量系统分布、电表计量曲线、电表计量棒图、用户用电曲线和用户用电棒图，用户可以从系统首页的导航栏或者是页面左侧的系统功能图框中点击进入其中的任意一个功能。信息发布模块设置在“重要信息”栏，管理员可根据实际情况在‘重要信息’中添加内容，供一般用户浏览；用户点击主页面上的‘重要信息’即可看到其中内容，同时还可以通过该模块的留言系统可以与管理员交流；管理员可以查阅所有留言并进行删除操作。
电子报表系统可以根据用户要求生成不同格式的报表，方便用户以任意方式打印和浏览。了减少宏病毒侵入，报表启用“宏”技术，报表管理程序打开后，显示工作报表，其中包括：电度抄录表、关口表计情况、正点电量表、电量汇总表、电表日电量数据查询表、电表瞬时值日数据查询表、电表需量日数据查询表，共7个工作表，并可以按用户对报表的不同需求生成不同格式的报表，方便用户打印和浏览。
本发明的具体流程是：一个变电站的所有电表，通过RS485通信方式连接到一个数据采集终端上，采集终端再通过光纤，或者无线GPRS，CDMA等接入以太网中。前置机通过TCP/IP协议与以太网相连，实现数据的采集，再将数据存入安装在数据服务器上的数据库中。网络服务器通过局域网与数据服务器相连，并且读取数据库服务器中的数据，实现数据的同步。局域网中的其他终端通过访问网络服务器就可以对数据进行观察，统计和管理。工作站通过访问数据器可以浏览和修改各种有用数据。
为了防止数据在采集到前置机前有干扰或者数据不稳定，本发明可采用双通道技术，即增加一台终端服务器，该服务器接在数据采集终端与前置机之间，数据采集装置采集到的数据通过网线或者光纤与终端服务器相连，终端服务器引出两条线(也可是网线或者光纤)，同时接到前置机上，一旦一条线路出现故障，另条线路可以自动续传数据。
本发明为了解决现有技术所存在的诸多问题，以人为本，通过多种编程方式构建系统平台，例如通过VC实现主要模块的编写，通过ASP和JAVA语言编写WEB平台，使其拥有更强的交互性、快捷性和安全性，通过VB实现的EXCEL报表打印功能，能够提高数据的精确性和报表打印的随意性，所有的数据不仅可以通过程序来获得，还可以通过WEB网页，EXCEL报表等多种方式来获取，在数据传输的材质上，本发明提供多种方案(可以是光缆、网线、屏蔽双绞线等等)，用户可以选择最适合自己的方案，同时整套系统采用支持双通道技术，一旦一条线路的数据出现不稳定，系统可以切换到另外一套数据上，以此最大程度的杜绝环境因素对数据的影响；整套系统的特点体现在多方面，在兼容性方面：同时开放式的网络体系结构，保证了系统的可扩性和与其他网络系统的互联性(开放性)；安全性方面：为了提升系统的可靠性，消除系统停机时间，系统采用群集系统，一方面具有自诊断和对数据的自校核能力，充分保证了数据的准确性，完整性。另一方面灵活而安全的数据管理机制，保证了数据的及时性，连续性及一致性；扩展性方面：开放的数据库和数据结构，以适应计费系统政策多变的特性和二次可开发能力，模块化的程序结构，能够满足计量计费系统的功能扩展需要和系统的适应能力；总的来说本发明具有功能强大，安全灵活，易学易用，提高效率，成熟稳定，接口开放等特点。本发明不仅可用于采集电能数据开关量，还能采集热能、气(汽)量、水(油)量等数据。
附图说明
图1是本发明的网络构造拓扑图。
图2是本发明的系统整体结构图。
图3是本发明的数据采集部分流程图。
图4是本发明的数据管理部分流程图。
图5是电能数据管理模块(dms_meterage)流程图。
图6是数据库编辑模块(dms_dbedit)流程图。
图7是本发明的WEB浏览部分流程图。
图8是WEB浏览部分首页界面截图
图9是网络浏览部分报表模块流程图。
图10是网络浏览部分档案管理模块。
图11是网络浏览部分信息发布模块流程图。
图12本发明的EXCEL报表部分流程图。
图13是本发明的系统数据流程图。
具体实施方式
如图1所示，一个变电站的所有电表，通过RS485通信方式连接到同一个数据采集
终端上，前述数据采集终端可以是一个，也可以是多个，而且不类型的数据采集终端可以接不同数量的电表，一般的数据采集终端可以接32个电表，因此数据采集终端的数量可以根据具体需求和情况进行配置。数据采集终端的另一端通过网线(也可以是光纤或者无线GPRS，CDMA)与通讯前置机连接，通讯前置机则通过TCP/IP协议与数据服务器相连。数据采集终端采集的数据通过通讯前置机送入数据服务器并保存在数据库中。
网络服务器通过局域网的路由器与数据服务器相连，读取数据库服务器中的数据并可以直观的方式来显示各种有用数据，实现数据的同步。工作站可以直接对数据库内的数据进行浏览、统计、管理和修改，而局域网中的其他终端则需通过访问网络服务器对数据进行前述操作。
为了在数据服务器出现问题如系统崩溃、死机等时能够继续传送数据，本实施例的硬件构成上还包括一个备用服务器。
如图2所示的是本发明几大模块之间的协调操作和控制流程，具体操作步骤如下：
(1)启动系统主模块(dms_rdbsver)进行初始化，并负责对其余各个模块进行加载；
(2)打开系统主模块(dms_syncsvr)接收报文数据并进行实时数据传输；
(3)所有有用数据在电能数据管理模块(dms_meterage)、web、excel和数据库编辑模块(dms_dbedit)上都可以进行观察和修改；
(4)修改过或浏览过的数据都将保存到SQLSEVER2000数据库中存档，以备将来查询。
图中所述各模块中，系统主模块(dms_rdbsver)主要负责系统的初始化和数据加载。实时数据库同步服务模块(dms_syncsvr)主要负责接收由数据采集终端采集到各个站的报文数据，并将报文实时传递到数据库中。电能数据管理模块(dms_meterage)主要负责解释实时报文，同时将解释后的数据通过表格形式显示出来，用户可以在此查看和管理具体的电表数据。WEB和EXCEL同样能达到对数据查看和管理的功能，二者所服务的对象不同于电能数据管理模块(dms_meterage)，WEB和EXCEL更简单易用，一般人员都可以方便操作，而电能数据管理模块(dms_meterage)则侧重于专业人士，如管理员使用，它操作起来较复杂。至于WEB和EXCEL所不同的是WEB侧重于浏览，EXCEL侧重于打印，数据库编辑模块(dms_dbedit)提供对数据库中所有表和程序的访问与修改，安全方便、简洁易用的特点，使得用户无须学会使用SQLServer也可以方便的修改数据库中的内容
图2所示各模块的运行是中相互独立的，互不干扰，用户需要什么就可以运行相应的模块。
如图3所示，数据采集部分流程图主要描述的是系统将各个电表数据采集并成功发送到前置机的过程，具体工作步骤如下：
(1)启动系统主模块(dms_rdbsver)进行初始化，并负责对其它各个模块进行加载；
(2)查询电表数据是否有效传送至前置机；
(3)若数据未能送抵前置机则返回步骤(2)，否则前置机可选择继续接收还是停止接收数据；
(4)数据经实时数据库同步服务模块(dms_syncsvr)解析后传送至数据库中；
(5)数据库保存采集到的数据；
(6)数据采集工作结束。
如图4所示，数据管理部分是整个系统的中枢，系统的主要功能集中于此，它主要面向用户建立一个简单易用、安全快捷的数据平台，具体操作步骤如下：
(1)启动系统主模块(dms_rdbsver)进行初始化，并对各个子模块进行加载；
(2)实时数据库同步服务程序(dms_syncsvr)与服务器相连接，服务器发送询问报文，前置机通过电能数据管理模块(dms_meterage)发送给电表；
(3)电表响应后再通过电能数据管理模块(dms_meterage)返回的信息即是需要采集的数据，这些数据通过通过报文的形式传输到服务器上；
(4)服务器接收电表传输来的报文后，通过对报文的解析得到电表当前的各种数据；
(5)用户通过电能数据管理模块(dms_meterage)或者数据库编辑程序(dms_dbedit)对数据进行浏览和操作等；
(6)结束。
其中数据的浏览包括电量显示、正有功窗口值、负有功窗口值、线路名称、线路编号、电表编号等，数据的操作包括事件报警、电表管理、数据库编辑、作图、启停通道、报文控制、数据打印、广播对时等功能。
图5所示的是电能数据管理模块(dms_meterage)的流程图。
此模块运行时需要得到主模块(dms_rdbsver)和实时数据库同步服务模块(dms_syncsvr)的支持，即在主模块开启以及能收到报文数据的前提下此模块才能响应，此模块主要功能解释实时报文，即解释由实时数据库同步服务模块(dms_syncsvr)采集到的报文，并对此报文进行分析，将报文格式转换成一般用户可以理解的数据形式显示出来，用户可以在此查看和管理具体的电表数据。
图6所示的是数据库编辑模块(dms_dbedit)的流程图。
此模块是整套系统的中枢，主要作用是对系统数据流的控制，即对数据库的修改，该模块可以访问并修改数据库，数据库中的表在程序中如何显示，显示的类型，精度等都可以在数据库编辑模块(dms_dbedit)中修改，它的界面采用windows图形界面，能直接修改数据库如：SQLServer中的表格，而且由于可视化较强，操作起来比直接修改数据库方便，安全，运行数据库编辑模块时需要先保证服务管理器已经开启，另外由于涉及到数据库，所以可由管理员预先设置密码，用户需输入管理员分配好的密码才能进入此模块进行修改，具体模块流程如下：
参见图7-11，WEB浏览部分是为了方便普通人员及时了解采集到的数据信息而设计的模块，用户无须了解数据库和计算机方面的知识，只要电脑能够上网或者局域网能够互联，即可以通过IE浏览器观看和修改实时数据和历史数据，达到与电能数据管理程序(dms_meterage)同样的功能，具体操作步骤如下：
(1)启动系统主模块(dms_rdbsver)进行初始化，并对其它各个子模块进行加载；
(2)选择WEB浏览功能；
(3)输入WEB服务器的IP地址；
(4)确认已经安装过三个浏览器插件，否则要先进行安装；
(5)执行浏览和操作等功能；
(6)结束。
WEB浏览和操作包含报表系统、档案管理系统、系统接线图、电表计量曲线及棒图显示、事件查询、信息发布等，具体包括对日报表、月报表、年报表、月统计表和年统计表的查询和修改，对电表档案、用户档案、区域档案和平衡编辑进行新建、修改和删除等操作。
如图12所示，EXCEL报表部分流程图显示了用户对报表的操作过程，具体步骤如下：
(1)启动系统主模块(dms_rdbsver)进行初始化，并对各个子模块进行加载；
(2)选择EXCEL报表功能；
(3)为减少病毒侵入，点击‘启用宏’功能；
(4)选择所需的报表类型；
(5)对报表进行操作；
(6)结束。
EXCEL报表部分最大的特色就是可以根据用户要求生成不同格式的报表，对以有报表进行的操作集中在报表工具条上，包括电度抄录表、关口表计情况、电表日电量数据一览表、电表瞬时值数据一览表、电表需量数据一览表、变电站电量汇总表等表的查询、浏览及打印。
如图13所示，系统数据流程图显示的是整个系统中数据传输的过程，数据建立在硬件和软件平台上，以软硬件为载体，由报文数据形式逐步转换成用户可接受的十进制数据类型，具体过程如下：
(1)启动系统主模块(dms_rdbsver)进行初始化，并对各个子模块进行加载；
(2)电表的数据通过电能数据管理模块(dms_meterage)以报文的形式返回给前置机；
(3)前置机通过同步程序(dms_syncsvr.exe)解释报文，并将数据通过TCP/IP协议传送给数据服务器；
(4)数据服务器将数据实时的传送到备用数据服务器和WEB服务器上；
(5)数据服务器的数据送至各个工作站，工作站的用户可以通过电能数据管理模块(dms_meterage)和WEB浏览程序访问和修改数据服务器的数据；
(6)WEB服务器的数据送至各个终端，终端的用户可以通过WEB浏览程序访问和修改WEB服务器的数据。
由于数据是系统运行的关键，为了安全起见，工作站或终端管理用户都有各自的权限设置，用户要修改数据必须输入特定的权限密码才能进行操作，否则只能浏览。