電力用戶用電信息采集系統建設模式研究

2013-12-26 14:37:56 電力信息化　點擊量：評論 (0)

　電力用戶用電信息采集系統的建設是為SG186工程營銷業務應用提供電力用戶實時用電信息數據，推進營銷計量、抄表、收費模式標準化建設和公司信息化建設,為公司提升快速響應市場變化、快速反映客戶需求從客戶用電

　電力用戶用電信息采集系統的建設是為“SG186工程”營銷業務應用提供電力用戶實時用電信息數據，推進營銷計量、抄表、收費模式標準化建設和公司信息化建設,為公司提升快速響應市場變化、快速反映客戶需求從客戶用電信息的源頭提供數據支持，為分時電價、階梯電價、全面預付費的營銷業務策略的實施提供技術基礎。

　　按照項目需求調研和功能設計的要求，用電信息采集系統要實現對各類型的電力用戶的采集全面覆蓋，對用戶的各類用電信息實現全面采集，滿足各類營銷業務要求，滿足公司各級各部門經營管理的要求。

1.1.1 采集對象
　　按照項目需求調研和功能設計的要求，用電信息采集系統要實現對各類型的電力用戶的采集全面覆蓋，對用戶的各類用電特征信息實現全方面采集，滿足各類營銷業務模式的營業要求，滿足公司各級各部門經營管理的要求。

1.1.2 采集數據
　　依據系統建設的業務需求分析和系統功能規范提出的需求，電力用戶用電信息采集系統應能采集的電力用戶用電信息內容分類、信息的采集方式和現場監控需求整理如下

1.1.3 系統業務支持和管理功能
　　依據系統建設對業務需求的調研分析和系統功能規范設計，電力用戶用電信息采集系統應能為實現的營銷管理的業務功能提供充分的信息保障，為“SG186”系統提供及時、完整、準確的基礎數據，能夠為以下業務工作提供以下業務支持和信息服務：

　　自動抄表：實現遠程自動抄表，獲得滿足電費計費出賬所需要的全部用電計量數據，尤其是對階梯電價的執行提供技術保障;

　　預購電控制：用戶預購電信息下發、剩余電量查詢、預購電信息提示、預購電控制(跳閘、允許合閘);

　　預購電管理和電費回收：系統提供的用戶負荷控制基礎功能，為實現預購電管理和催收電費提供有效的技術手段;

　　客戶增值服務：為通過網上發布、短信平臺、終端信息提示等向電力用戶發布用電信息和繳費信息等信息服務奠定基礎條件;

　　用電檢查和計量管理：實時監測電能表工況和計量異常事件，異常用電情況的及時判斷和告警，提供事件處理數據依據，并為促進電能表全壽命周期管理提供技術條件;

　　有序用電控制：根據有序用電方案，對電力用戶的用電負荷進行有序控制。

　　用電信息綜合分析：系統對用戶用電負荷、電量等用電信息完整采集，為電力客戶關系管理和電力銷售市場分析提供了數據依據;

　　配變運行管理：系統對配變負載率、功率因素、諧波超限、電壓合格率等信息的采集，為配變運行管理和電能質量統計工作提供了技術保障;

　　線損管理：系統通過對大用戶、工商業用戶、城鄉居民用戶和臺區配變的全覆蓋用電信息采集，完整地實現配電線路電能信息全采集，在此基礎上為科學地準確實現分層、分壓、分區線損自動統計分析和考核管理奠定了堅實的技術基礎。

　　數據開放服務：電力用戶用電信息采集系統采集的用戶實時用電信息是電網公司管理工作寶貴的資源，除與“營銷SG186系統”實現“無縫”信息集成外，還將依據公司信息系統總體規劃的要求，設計數據接口，實現信息共享。

1.2 主站建設模式
1.2.1 統一的用電信息采集
　　電力用戶用電信息采集系統實現對所有用戶用電信息的采集，包括了大型專變用戶，中小型專變用戶、城鄉居民用戶，用戶面廣量大，用電環境各異，能夠到達的遠程信道不同，現場安裝的終端類型不同。雖然對象和信道各異，根據集約、統一、規范的原則以及營銷業務功能實現的需求，應該建設統一的用電信息采集平臺，在一個平臺上實現電力用戶的全面覆蓋。

1.2.1.1 主站系統的建設
　　用電信息采集系統的建設將建成一個大型的數據采集系統，管理多種通訊信道，同時接入大用戶負荷管理終端、集中抄表終端等多種終端，自動采集所有電力用戶的用電信息，實現客戶用電信息管理、負荷控制、預購電控制等直接應用功能，通過集抄終端接入公配變計量點電表，完成配變數據采集。

　　根據各網省電能量采集系統建設的情況和營銷業務的分類的調查，除電力用戶外，還有許多電能計量點沒有實現自動采集。電力客戶信息采集系統的統一采集平臺功能設計，能支持多種通訊信道和終端類型，可用來采集其它的計量點，如小水電、小火電上網關口、直到統調關口、變電站的各類計量點。方案的設計同時考慮此類計量點的采集和數據綜合應用。

1.2.1.2 已有系統的集成
　　對于現有已經建設運行多年的負荷管理、集抄及其它系統，可以將通訊信道和現場終端轉移到本采集系統統一管理，形成網省統一的用電信息采集系統，不再保留單個獨立的負荷管理系統。換一個角度看，也可以認為是對現有負荷管理系統主站進行一次規模、容量、功能、采集對象范圍、統一全省標準的全方位升級。
　　
　　對于已經建立了全省統一的負荷管理系統并且非常強化控制功能的網省公司，電力用戶用電信息采集系統對象是未納入負荷管理系統采集范圍的大用戶、高壓或低壓非普工業、商業、城鄉居民電力用戶，兩系統相互接口，共同完成全部電力用戶的用電信息采集，保證電力用戶的全部覆蓋。

1.2.2 營銷業務應用的集成統一
　　根據“SG186工程”營銷業務應用中的標準化設計，電能信息采集是營銷九大業務應用分類之一，本系統的主站擔任了信息采集業務的實際數據采集執行動作，將業務指令轉變為實際向現場終端發出的通訊報文，將現場終端返回報文解釋成真實的客戶用電信息傳遞個采集業務流程。

　　按照營銷業務應用系統的標準化設計，采集系統僅完成采集指令的執行，無獨立的檔案和數據庫，自動采集業務和手動采集以及人工現場采集均作為營銷抄表業務統一管理和執行。但在 “SG186”營銷管理業務應用系統還沒有全面部署到位前，用電信息采集系統的主站設計將建設完整的主站，實現信息采集業務的完整功能，并完成對采集數據的分析管理基本應用，和現有營銷信息系統之間以接口形式完成數據交換，同步復制營銷客戶檔案以及抄表任務計劃，在采集系統內執行采集任務，完成的數據上裝到營銷信息系統。

1.2.3 應用部署模式
　　采集系統的應用部署和各個網省公司的管理模式密切相關，根據需求調查的結果，能夠適合各網省公司以及直轄市的采集系統應用部署模式有集中和分布兩種形式。

1.2.3.1 部署方案
　　集中式部署是全省(直轄市)僅部署一套主站系統，一個統一的通信接入平臺，直接采集全省范圍內的所有現場終端和表計，集中處理信息采集、數據存儲和業務應用。下屬的各地市公司不設立單獨的主站，用戶統一登錄到省公司主站，根據各自權限訪問數據和執行本地區范圍內的運行管理職能。集中部署主要適用于用戶數量相對較少，地域面積不特別大，企業內部信息網絡非常堅強的各個網省公司以及直轄市公司。簡稱為集中采集，分布應用。

　　分布式部署是在全省各地市公司分別部署一套主站系統，獨立采集本地區范圍內的現場終端和表計，實現本地區信息采集、數據存儲和業務應用。省公司從各地市抽取相關的數據，完成省公司的匯總統計和全省應用。分布部署主要適用于用戶數量特別大，地域面積廣闊，企業內部信息網絡比較薄弱的網省公司。簡稱為分布采集，匯總應用。

1.2.3.2 方案選擇
　　集中式部署和分布式部署的區別主要在于IT架構的不同，導致兩個方案存在如下的差異。

　　1 分布式式減少了對企業內部信息網的可靠性要求以及網絡資源負擔。

　　2 集中時部署時的故障影響范圍涉及面較廣。

　　3 集中時部署相對經濟投資成本較低，運行維護統一。
應用部署模式選擇的主要依據是遵循營銷業務應用系統的部署模式，用電信息采集本就是營銷業務應用系統的組成部分，將用電信息采集系統的主站部署和營銷業務應用一致起來，系統間的數據傳輸和運行維護均非常有利。

　　在部署模式不能和營銷系統一致時，根據系統規模考慮。通常低于500萬用戶的宜采用全省集中主站部署，高于500萬以上用戶的網省公司可以考慮省市兩級部署的應用模式。全省集中主站部署的主站數量不宜超過1000萬的居民用戶數量(10萬個終端)。

1.3 用電信息采集模式
　　根據上述采集對象的分類特點，電力用戶用電信息采集系統將以不同的技術模式，分別實現對六類采集點用電信息集中采集和實時監控，達到對所有電力用戶的采集的“全覆蓋”，實現預付費管理的“全覆蓋”。

　　下面針對這六類采集對象分別簡要描述其采集模式的主要技術特征，更詳細的技術實現在本報告其后的技術方案中闡述。

1.3.1 大型專變用戶的信息采集模式
　　實現對計量電表的遠程抄表、實時用電電量、負荷數據的采集、計量工況等現場事件信息的采集、用戶用電負荷控制和用電量控制、提供本地信息服務等系統功能。

　　大型專變用戶裝用基于負荷管理功能的專變采集終端，該終端通過與電表間的實時抄表通信、實時采集電表輸出脈沖，獲取并存貯電表的計量數據和信息;對現場計量裝置進行狀態監測;通過對用戶用電開關的直接監控，實現電量控制和負荷控制功能;通過遠程通信與系統主站建立直接數據通信，接收執行系統主站的集中管理，向系統主站傳送現場采集的用戶用電信息;為用戶提供本地信息服務等。

　　該終端與系統主站之間的通信可供采用的數據傳輸通道有：專用的光纖網絡、GPRS/CDMA虛擬專網、230MHz無線專網。

1.3.2 中小型專變用戶采集模式
　　實現對計量電表的遠程抄表、強化計量工況和現場事件的信息采集、支持預購電功能、具有必要的本地信息服務等

　　中小型專變用戶裝用專變采集終端，通過與電表的實時抄表通信，獲取并存貯電表的計量數據和信息;對現場計量裝置實施狀態監測;通過對用戶用電開關的直接監控，實現預購電控制管理;通過遠程通信與系統主站建立直接數據通信，接收執行系統主站的集中管理，向系統主站傳送現場采集的用戶用電信息。

　　該終端與系統主站之間的通信可供采用的數據傳輸通道有：專用的光纖網絡和GPRS/CDMA虛擬專網。

1.3.3 公配變下單相和三相工商業用戶采集模式
　　實現對計量電表的遠程抄表，系統強化對其用電信息、計量信息的實時采集和異常分析;在系統主站的監控下，通過電表的直接控制實現完整的預購電管理功能。

　　對這兩類用戶，系統將其納入配變臺區的系統集中抄表管理范圍內，實現系統主站的集中抄表和信息采集。

　　集中抄表模式見下一節描述。

1.3.4 居民用戶和公配變計量點采集模式
　　實現居民計量電表的遠程抄表和預付費控制管理功能。實現對配變臺區考核總表的遠程抄表和用電信息采集。

　　城鄉居民用戶具有用戶數量巨大，單個用戶采集的電能信息較少，故采用集中抄表模式來實現遠程抄表和監控。

　　居民集中抄表以公用配變臺區為采集單位，先由當地集中抄表終端利用本地采集數傳網絡，將該配變臺區的全部居民電表(還包括該配電臺區的單相和三相工商業用戶電表)納入集中抄表管理范圍，通過本地抄表通信，集中采集各電表的計量數據。

　　同時，同一個集中抄表終端亦完成對該配變臺區總表的電能信息采集，實現自動抄表。

　　集中抄表終端通過遠程數傳通信，上傳抄表數據等配電臺區所轄的用戶用電信息給系統主站，并接受主站的管理指令，完成對用戶計量電表的集中管理，在系統主站的監管下通過電表實現預購電管理功能。

集中抄表終端包括集中器和采集器兩種設備：
　　1.集中器是指收集各采集終端或電能表的數據，并進行處理儲存，同時能和主站或手持設備進行數據交換的終端設備。

　　集中器與系統主站之間的通信可供采用的數據傳輸通道有：專用的光纖網絡和GPRS/CDMA虛擬專網。

　　2.采集器是用于采集多個電能表電能信息, 并可與集中器交換數據的設備，采集器的基本功能是實現集中器對電能表數據的抄收。

　　因此，居民用戶的用電信息的采集是由集中器、采集器、電能表以及各設備間的數傳通信信道組成的數據采集網絡實現。

1.3.4.1 模式一：集中器+載波
　　集中器與具有通信模塊的電能表(載波表)直接交換數據;

　　集中器與系統主站的遠程數傳通信可采用專用光纖網絡、無線公網(GPRS/ CDMA)等。集中器與電能表的抄表數傳通信采用窄帶電力線載波完成抄表收集。

1.3.4.2 模式二：集中器+采集器+RS-485表
　　集中器、采集器和電能表組成二級數據傳輸網絡，采集器采集多個電能表電能信息，集中器與多個采集器交換數據。

　　集中器與采集器的本地數傳通信采用窄帶電力線載波方式。

　　采集器與電能表之間的抄表數傳通信采用RS-485總線方式。

1.3.4.3 模式三：網絡集中器+寬帶載波采集器+RS-485表
　　本模式采用具有以太網絡接口的抄表數據集中器終端設備，通過專用的光纖網絡，與系統主站建立數傳通信。

　　集中器與采集器之間的數傳通信采用寬帶電力線載波技術，完成集中器對采集器的集中管理和數據收集。

　　采集器與居民電表之間采用RS-485總線數傳通信方式，實現抄表數據的采集和主站信息的傳遞。

1.4 數據通信模式
　　電力用戶用電采集系統的數據通信網絡必須滿足穩定可靠的技術特性，完整的采集數據傳輸由遠程通信和本地通信兩類通信網絡有機構成，分別提供電力用戶現場各類采集終端至系統主站間的遠程數據傳輸通信和采集終端至采集對象(電表)之間的通信。

　　本報告分別給出了遠程通信和本地通信的模式說明和技術規范。

　　電力用戶用電采集系統的通信模式必須嚴格遵循《DL/T 698 電能信息采集與管理系統》的規定，按該行業標準規定的數據傳輸規約實現數據傳輸。另外，根據國網公司的統一部署，在部分網省試點應用《GB/T 19887 自動抄表系統底層通信協議》，該標準等同采用IEC62056，標準的其它部分正在制定當中。

1.4.1 遠程通信
　　遠程通信是指采集終端和系統主站之間的數據通信。通過遠程通信，系統主站與用戶側的采集終端設備間建立聯系，下達指令和參數信息，收集用戶用電信息。

　　當前，可供電力用戶用電信息采集系統開展數據傳輸的通信資源主要有以下三種：
　　1.電力營銷自有的230MHz無線專用數傳網。

　　2.公共營運商提供的GPRS/CDMA虛擬專用無線數據傳輸網絡;

　　3.電力公司自有的配電線路光纖專用通信網絡。

　　確定電力用戶用電信息采集系統數據傳輸通信信道的應用時應按以下優先原則進行：
　　1.首先選擇電力營銷專用光纖網絡;

　　2.其次應用公共營運商提供的GPRS/CDMA通信技術，構建虛擬專用數傳通信網絡;

　　3.第三利用供電企業現有的230兆無線通信專網資源。
　　上述三種通信技術條件，均是當前建設電力用戶用電信息采集系統的寶貴資源。在同一個地區，應該根據實際情況，有條件的前提下，按上述優選原則采納其中一種或同時采納兩種、三種模式，綜合利用，相互彌補，共同完成電力用戶用電信息采集全覆蓋的任務。

下面分別簡要描述這三種通信模式主要的技術特性和應用規范。

1.4.1.1 專用光纖網絡
　　光纖專網是指依據電力用戶用電信息采集系統建設總體規劃而建設的以光纖為信道介質的一種電力公司內部通信網絡，覆蓋全網的配電線路
目前公司所轄電網內35KV、66KV、110KV及以上變電站基本具備骨干光纖通信，具備至1*2M或10M以太網接口，在此基礎上具備向下延伸的網絡基礎。光纖專網旨在電力通信網的基礎上，向配網延伸，覆蓋全部10KV線路，將高速以太網延伸至每個臺區，形成光纖通信專網。業務流向為將10KV配電線路和低壓側業務，即專變大用戶、工商業用戶和居民用戶的用電信息統一接入，由上級變電站通信節點上傳至系統主站。

　　該通信網絡的建設，將根本地解決了電力用戶用電采集的遠程數傳通信的信道資源問題。據此，系統主站與采集現場建立了可靠的通信技術條件，滿足電力用戶用電信息采集系統集中采集和監控的需要：

　　光纖網絡完整地覆蓋整個配電線路，在每一個專變大用戶和公用臺變提供以太接口方式的網絡接口;

　　相對電力用戶用電信息采集系統的數據傳輸需求而言，光纖通信專網提供了不受限的接入容量和高速的數傳速率;

　　光纖通信專網技術上不但通信穩定可靠，更重要的是屬公司自有的專用通信網絡，不存在“第三方”的安全隱患。

1.4.1.2 公共無線網絡
　　公共無線網絡通信模式業內簡稱公網信道，它是相對于電力公司自身建設的專用信道而言的，使用或租用公共通信運營商建設的公共通信資源，當前電力用戶用電信息采集系統主要應用的是中國移動公司提供的GPRS和中國電信公司提供的CDMA網絡技術服務。

　　由于公網信道建設的初衷是為社會公眾提供通信資源，電力用戶用電信息采集系統使用公網信道時必須采用一系列的技術手段以滿足自身需求，尤其應該在安全性、可靠性、實時性、可擴展性、經濟性等諸方面著重考慮。

　　建議以省(直轄市)公司為單位，地市(區縣)單位參與，統一與通信運營商協商進行技術與商務談判爭取最大的技術支持和最優惠的資費以滿足下述各項要求。

1.4.1.3 230MHz無線通信專網
　　230MHz無線專網通信模式簡稱230專網，它是利用國家無線電委員會為電力負荷控制批準的專用、在230兆頻段范圍內的十五對雙工頻點和十個單工頻點構建的、承載于模擬式無線通信技術基礎上的數據通信資源，曾經是集中式電力負荷控制主要的技術裝備，目前仍被多數網省公司作為電力大型專變用戶用電信息采集和監控所用。

　　在電力用戶用電信息采集系統建設中繼續保留230專網模式，是當前的技術層面的權宜之計。鑒于該模式受容量限制，可限作為大型專變用戶的信息采集和監控之用，并積極向光纖專網過渡。

使用230專網，須切實注意和落實以下幾個技術要點：
　　1.合理的組網規劃，有效地利用頻點復用，充分利用有限的資源獲得最大的系統容量;

　　2.正確應用230專網技術的點對點和多點共線等技術特點，保證系統響應的實時性;

　　3.采用可靠的電臺故障長發抑制技術，保障系統的穩定性;

　　4.嚴格用戶現場終端設備及配套設施的安裝質量，減少系統運行維護工作量。

1.4.2 本地通信
　　本地通信是指采集終端和用戶電表之間的數據通信。對于大用戶和工商業用戶來說，其用電信息采集所用的本地通信通常采用RS 485總線，相對比較簡單;而居民用戶用電信息采集的本地通信相對比較復雜，多種通信方式同時共存。

　　本地通信分為電力線載波(窄帶、寬帶)和RS-485總線兩種通信模式，其中電力線載波通信又分為窄帶和寬帶兩類。

　　寬帶載波技術用于集中器與采集器之間的通信連接，窄帶載波技術用于集中器與居民電能表之間的通信連接。

在同一臺區(域)中，不能同時應用寬帶和窄帶兩種載波技術混合組網通信。

1.4.2.1 RS-485總線通信
1.4.2.1.1 技術特點
　　信號傳輸可靠性高、雙向傳輸，需敷設RS 485線路，存在安裝調試復雜、容易遭到人為破壞等問題。

　　適用于電能表位置集中、用電負載特性變化較大的臺區，例如城市新建公寓小區等。

1.4.2.1.2 技術規范
　　1. 接收器的輸入電阻RIN≥12kΩ。

　　2. 驅動器能輸出±7V的共模電壓。

　　3. 輸入端的電容≤50pF。

　　4. 在節點數為32個，配置了120Ω的終端電阻的情況下，驅動器至少還能輸出電壓1.5V(終端電阻的大小與所用雙絞線的參數有關)。

　　5. 接收器的輸入靈敏度為200mV。

　　接入容量依據采集對象數量可設計為8、16、32塊電能表;傳輸距離為1200m，若增加傳輸距離及接入容量，應加入中繼器。

1.4.2.2 低壓窄帶載波通信
　　低壓寬帶載波通信技術指載波信號頻率范圍>500kHz的低壓電力線載波通信。
1.4.2.2.1 技術特點
　　數據傳輸速率較低，雙向傳輸，無需另外鋪設通信線路，安裝方便、可以方便地將電力通信網絡延伸到低壓用戶側，實現對用戶電表的數據采集和控制，適適應性好。

　　但電力線存在信號衰減大、噪聲源多且干擾強、受負載特性影響大等問題，對通信的可靠性形成一定的技術障礙，具體應用時需要軟、硬件技術結合完成組網優化。

　　適用于電能表位置較分散、布線較困難、用電負載特性變化較小的臺區，例如城鄉公變臺區供電區域、別墅區、城市公寓小區

1.4.2.2.2 技術規范
　　國家行業標準DL/T698-2007對低壓窄帶載波抄表通信組網給出了技術規范，在制定具體工程實施技術方案時，應予以嚴格遵循。

　　目前，技術層面上低壓電力線窄帶載波技術上存在不同的技術特性，不利于大規模推進電力用戶用電信息采集系統的居民集中抄表，并限制了載波通信技術的完善和發展，亟待制定統一的技術標準，實現采集設備(包括集中器、采集器和電表等設備)的互聯、互通和互換技術條件。

　　為此，將迅速開展采集設備通信標準化技術的可行性研究，研究分析電力線載波通信技術，針對低壓電力線載波通信技術的主要技術特性和參數，例如：中心頻率、調制方式及擴頻碼長、占有帶寬、最大發送電平、使用頻帶外的干擾電平、接收靈敏度、抗干擾電平值、可變負載阻抗值、傳輸協議及路由算法、以及相關的技術測試和參數測量方式，等等方面，盡快提出解決系統采集設備互聯、互通和互換的技術標準體系，作為國家電網公司企業標準，規范設備制造和工程實施，保障和支撐電力用戶用電信息采集系統建設的全面完成。

1.4.2.3 低壓寬帶載波通信
　　低壓寬帶載波通信技術指載波信號頻率范圍>500kHz的低壓電力線載波通信。

1.4.2.3.1 技術特點
　　低壓寬帶載波通信占用頻帶寬，數據傳輸速率高，數據容量大，雙向傳輸，無需另外鋪設通信線路，安裝方便、可以方便地將電力通信網絡延伸到低壓用戶側，實現對用戶電表的數據采集和控制，適應性好。

　　存在高頻信號衰減較快的問題，在長距離通信中需要中繼組網解決傳輸。

　　相對窄帶載波通信，款帶載波安全性更好，通信可靠性更高，這種模式適合用戶電表集中、數量不大的城市臺區，能夠通過網絡實現預付費功能。

1.4.2.3.2 技術規范
　　《電力行業標準低壓電力線通信寬帶接入系統技術要求》、《低壓電力線通信寬帶接入系統測試要求》對電力線寬帶通信進行了相關技術和測試規范，目前已經報批。

　　公司系統企業標準《低壓電力線高速數據通信技術標準》根據國家電網公司科學技術項目《PLC安全技術研究》(SGKJ[2004]405)的要求制訂，內容涵蓋了電力線寬帶高速通信的技術條件、施工規范、運行規范、驗收規范及檢驗方法，對利用寬帶電力線通信技術在本地通信組網方面的技術工作給予了具體指導。在制定具體工程實施技術方案時，應予以嚴格遵循
國際上《電力線寬帶硬件標準》IEEE P1675提供一個在架空或地埋電力線上進行硬件安裝的完整標準，內容包括為電力線寬帶的外圍硬件設備，主要是耦合器(電容耦合器和電感耦合器)、中繼器的外殼、接地和焊接等提供一個安裝、測試、驗收的標準。IEEE P1775 提供了電磁兼容方面的標準IEEE P1901提供了基本技術規范

　　寬帶電力線通信標準目前正在進一步完善和起草中，規定了產品的標準化和規范化，在產品的互換、互聯和互通方面滿足系統建設的要求。

1.5 預付費管理模式
　　根據營銷業務的發展，需要考慮設置全面預付費的客戶用電管理模式，全面預付費業務對用電信息采集系統的方案設計和現場設備的選型有較大的影響。

　　實現電力用戶全面預付費業務，從用戶管理中為信譽等級高的用戶置電費授信額度，其實際用電性質是先用電后付費。對于無授信額度的用戶需要預付電費以增加信用額度保證其用電，實現預交費，后結算。用戶用電信息采集系統會連續采集用戶的用電情況，計算出其剩余電費額度并顯示給用戶，在剩余電費不多時提示用戶繳費，在剩余電費為零時執行購電跳閘控制。

　　預付費管理需要由主站、終端、電表多個環節協調執行，實現預付費控制方式也有主站預付費、終端預付費、電表預付費三種形式。

1.5.1 主站預付費
　　主站預付費是指執行用戶剩余電費的計算和發出控制跳閘指令的控制邏輯在主站完成，跳閘指令由現場的終端或者表計執行。

　　主站預付費適用于各類型的采集方式，主站采集電量數據，計算出剩余電費，下發剩余電費提示信息或跳閘指令。對專變用戶，現場設備是帶控制輸出的終端加多功能電表的方式，現場信息的顯示和跳閘動作的執行在現場采集終端上;對于集中抄表用戶，現場設備是集抄終端加帶控制數據功能的電表，現場信息的顯示和跳閘動作的執行在用戶的電表上。另外帶遠程通訊功能且有控制輸出的多功能電表也適用此方案。

　　主站預付費方式，用戶的用電信息數據統一采集到主站，主站可以根據用戶實際執行的電價政策比較準確地算出剩余電費，特別適用于執行多種電價政策或電費計算方式復雜的大用戶，不會因為現場設備本地計算導致剩余電費的計算誤差。

　　主站預付費方式，主站每天收集用戶的用電數據，計算剩余電費，控制邏輯在主站完成，在用戶端沒有可以更改剩余電費的手段，有效降低了惡意篡改剩余電費的可能性。

　　居民用戶的數量特別巨大，每天采集全部用戶信息并在主站完成預付費邏輯對主站的計算壓力以及數據傳送量太大，主站預付費模式對主站的要求較高。

1.5.2 終端預付費
　　終端預付費是指終端接收主站下發的用戶預付費信息和電價信息，不斷采集現場用電信息，連續計算用戶剩余電費，發出控制跳閘指令、執行跳閘控制輸出的控制邏輯在現場終端內完成。

　　終端預付費要求主站將用戶的初始電費和電價下發給終端，在用戶交費后，主站根據抄表結算情況重新計算剩余電費，再下發給終端。這是由原負荷管理系統中購電控功能發展而來的，本意是限制用戶每日或每月的用電量，在信道資源不充裕時，現場終端的閉環控制有效降低了對通訊信道的要求。但終端計算電費的誤差較大，容易引起差錯，所以要求每天巡測用戶剩余電費，對不足用戶需要主站重新計算確認。

　　終端預付費適用于安裝負荷管理終端的大型專變用戶，提示信息的顯示和控制執行均在終端中完成，對電表無特別要求。

　　終端預付費是原有通訊條件下的實現方式，在新建系統中不建議采用。

1.5.3 電表預付費
　　電表預付費是指電表接收主站下發的用戶預付費信息和電價信息，根據用戶用電量，連續計算用戶剩余電費，發出控制跳閘指令、執行跳閘控制輸出的控制邏輯在電表內完成。

　　電表預付費要求主站將用戶的初始電費和電價下發給電表，在用戶交費后，主站根據抄表結算情況重新計算剩余電費，再下發給電表。主站將電費通過采集系統的通訊信道下發到電表中，這和通過電卡等手段將購電下裝到電表中是同樣的道理，預付費電表完成本地剩余電費信息提示和跳閘控制數據功能。

　　由于分時電價和階梯電價的執行，預付費電表和預購電電表有本質的差異。預購電電價單一，在交費購電時已經完成了結算，有明確的電量下發到表內;預付費是將電費下發到表內，實際能夠使用的電量數將受用電時段以及用電量的階梯價格價格影響，到電費用完時才知道實際的電量。居民用戶執行的電價政策相對簡單，電表內部計算結果差生誤差的可能性少，最終以主站抄表結算數據完成最后交易結算。

　　電表預付費適用于公用配變臺區下的各類型低壓用戶，現場安裝集中抄表終端，配置預付費電能表，終端只完成用電信息采集工作，不參與預付費邏輯。

1.5.4 預付費的現場管理
　　預付費管理涉及到用戶交費、電費結算、用電控制等多個方面，在現場管理上要注意兩個方面的問題：

　　一是用電控制方面。剩余電費信息需要及時更新，特別是用戶剛交完錢時以及電費即將用完時，在電費不足時要有有效的提示手段;在電費為零后的跳閘輸出應為短時間脈沖跳閘，跳閘后允許用戶合閘臨時用電，其后的跳閘頻度隨欠費額的比例逐步加快;在用戶交費后不再有跳閘信號輸出，顯示最新的剩余電費信息，用戶自行合閘用電。

　　二是電費的及時下達方面。用戶如果在已經欠費跳閘的情況下來交費，電費能否及時下達到現場非常關鍵。但由于通訊信道的可靠率總不可能完全的百分之百，或存在局部設備故障的時候，將會引起電費下發的延遲。這里需要一個給用戶恢復供電時間限值承諾，比如4個小時，并有人工補充手段和相應的管理制度保證。

第2章系統架構
　　系統架構部分主要從系統邏輯架構、物理架構、應用部署方式、安全防護要求、系統指標要求等幾方面，對用電信息采集系統的整體框架進行描述。從技術層面給出系統建設的總體架構和要求。

2.1 系統邏輯架構
　　系統邏輯架構主要從邏輯的角度對用電信息采集系統從主站、信道、終端、采集點等幾個層面對系統進行邏輯分類，為下面各層次的設計提供理論基礎。

系統邏輯架構圖邏輯架構說明：
　　1.用電信息采集系統在邏輯上分為主站層、通信信道層、采集設備層三個層次。系統通過接口的方式，統一與營銷應用系統和其它應用系統進行接口，營銷應用系統指“SG186”營銷管理業務應用系統，除此之外的系統稱之為其它應用系統。接口的描述參見主站設計部分的接口方案章節。

　　2.主站層又分為業務應用、數據采集、控制執行、前置通信調度、數據庫管理幾大部分。業務應用實現系統的各種應用業務邏輯;數據采集負責采集終端的用電信息，并負責協議解析;控制執行是對帶控制功能的終端執行有關的控制操作;前置通信調度是對各種與終端的遠程通信方式進行通信的管理和調度等。主站的具體功能要求參見主站設計部分的功能設計章節。

　　3.通信信道層是主站和采集設備的紐帶，提供了各種可用的有線和無線的通信信道，為主站和終端的信息交互提供鏈路基礎。主要采用的通信信道有：光纖專網、GPRS/CDMA無線公網、230MHz無線專網。詳細描述參見后面的通信信道部分。

　　4.采集設備層是用電信息采集系統的信息底層，負責收集和提供整個系統的原始用電信息，該層可分為終端子層和計量設備子層，對于低壓集抄部分，可能有多種形式，包括集中器+電能表和集中器+采集器+電能表等。終端子層收集用戶計量設備的信息，處理和凍結有關數據，并實現與上層主站的交互;計量設備層實現用電計量等功能，詳細描述參見后面的終端設備部分。

2.2 系統物理架構
　　系統物理架構是指用電信息采集系統實際的網絡拓撲構成，從物理設備的部署層次和部署位置上給出形象直觀的體現。

物理架構圖說明：
　　1.用電信息采集系統從物理上可根據部署位置分為主站、通信信道、采集設備三部分，其中系統主站部分建議單獨組網，與營銷應用系統和其它應用系統以及公網信道采用防火墻進行安全隔離，保證系統的信息安全。有關系統安全的要求參見后面的系統安全防護章節。

　　2.主站網絡的物理結構主要由數據庫服務器、磁盤陣列、應用服務器、前置服務器、接口服務器、工作站、GPS時鐘、防火墻設備以及相關的網絡設備組成，詳細的設備說明和配置參見后面的硬件設計及典型配置章節。

　　3.通信信道是指系統主站與終端之間的遠程通信信道，主要包括光纖信道、GPRS/CDMA公用網絡信道、230MHz無線電力專用信道等。有關信道的組網情況和信道特點等參照后面的通信信道部分。

　　4.采集設備是指安裝在現場的終端及計量設備，主要包括專變終端、遠程多功能表、集中器、采集器以及電能表計等。有關設備的結構設計、功能、性能等描述參見后面的終端設備部分。

2.3 系統安全防護
　　隨著信息化水平的不斷提高，信息化的應用環境也變得越來越復雜，信息系統所面臨的安全隱患也越來越多，系統建設中需要建立一套切實有效的安全防護體系，保證系統的安全。下面從安全防護的總體要求、主站安全防護、終端安全防護、通信信道安全防護幾個方面，對用電信息采集系統的總體安全防護加以說明。

2.3.1 總體要求
　　用電信息采集系統是營銷管理業務應用系統的基礎數據源的提供者，為了確保系統的安全性和保密性，在指導思想上，首先應做到統一規劃，全面考慮;其次，應積極采用各種先進技術，如虛擬交換網絡、防火墻技術、加密技術、網絡管理技術等，在系統的各個層面(操作系統、數據庫系統、應用系統、網絡系統等)加以防范;另外，在系統的日常運行管理中，要加強規范管理、嚴格安全管理制度。

　　安全防護體系建設的總體目標：防止信息網絡癱瘓、防止應用系統破壞、防止業務數據丟失、防止企業信息泄密、防止終端病毒感染、防止有害信息傳播、防止惡意滲透攻擊，以確保信息系統安全穩定運行，確保業務數據安全。

　　安全防護體系建設遵循以下策略：信息內外網間采用邏輯強隔離設備進行隔離;信息系統將以實現等級保護為基本出發點進行安全防護體系建設，并參照國家等級保護基本要求進行安全防護措施設計;信息系統劃分為邊界、網絡、主機、應用四個層次進行安全防護設計，以實現層層遞進，縱深防御。

2.3.2 邊界安全防護
　　邊界安全防護是指本系統與其它外系統間的邊界網絡接口的安全防護。網絡管理員應當明確系統的網絡邊界，做好防護。主要的防護措施有：
域間訪問控制：在不同的安全域之間對所交換的數據流進行訪問控制，包括連接請求、通信流量、入侵檢測等;

　　遠程接入安全防護：對于遠程訪問，應當在信息邊界采用認證加密等手段進行相應的安全防護;

　　對外服務安全：對通過邊界提供給外系統的數據，要有相應的數據校驗和審核機制，對數據的流出做好記錄。

2.3.3 網絡環境安全防護
　　網絡環境安全防護對系統中的組網方式、網絡設備及經網絡傳輸的業務信息流進行安全控制措施設計。

　　組網方式設計是指選擇安全可靠的基礎網絡和組網方式，是保證網絡環境安全的基礎，如通過公網網絡時建立VPN等。

　　網絡設備設計是指為了保證網絡環境的安全，增加相應的網絡安全設備，如：路由器、交換機及防火墻、入侵檢測設備、防病毒工具、安全認證芯片等。

　　網絡業務信息流包括各應用經由網絡傳輸的業務信息，業務數據流在經由網絡傳輸時可能被截獲、篡改、刪除，因此應當在網絡層面采取安全措施以保證經由網絡傳輸信息的安全。主要的措施有：

　　入侵檢測：對網絡數據流進行入侵檢測;

　　數據傳輸加密：對經由網絡傳輸的業務信息流，首先通過安全認證芯片進行加密處理，然后發送到網絡上，接收端同樣通過安全認證芯片進行解密認證。

2.3.4 主站和終端設備安全防護
　　主機系統安全防護應當從操作系統安全、數據庫安全、終端設備安全幾個層面進行防護。

　　操作系統安全：選擇安全可靠的操作系統;制定用戶安全訪問策略;限制管理員權限使用;及時升級操作系統安全補丁;安裝第三方防病毒安全軟件;做好數據備份。

　　數據庫安全：制定數據庫用戶認證機制和安全策略;對重要和敏感數據進行存儲加密;及時升級數據庫安全補丁;數據庫系統做到雙機熱備，數據庫的備份采用每天做增量備份、每周做全備份的方式進行備份，數據庫的備份文件要考慮異機、異地的保存;對所有涉及安全的操作，要記錄完整的操作日志;提供系統級和應用級完備的數據備份和恢復機制。

　　終端設備安全：終端設備設計上要有防竊、防破壞、用電安全的措施;終端設備自身數據的存儲安全和訪問安全;終端設備對來源于網絡的請求數據的安全認證機制;終端設備對數據進行加解密的處理措施，可通過安全認證芯片進行強加密處理。

2.3.5 業務應用安全防護
　　業務應用安全防護從應用系統安全防護、用戶接口安全防護、數據接口安全防護三個層面進行描述。

　　建議：要增加對表計的參數等方式進行防護

2.3.5.1 應用系統安全防護
　　1.建立嚴格的系統管理和操作的管理規章制度，確保系統操作的安全可靠。

　　2.應用系統應定期做備份。

　　3.建立嚴格的基于用戶角色的權限管理和密碼管理，對操作人員設定不同密碼，并要求操作人員定期更換密碼。

　　4.開發測試系統與運行系統要嚴格分開。

　　5.系統對所有改變系統參數、終端參數等操作的都要記錄操作日志，記錄所有受控操作發生的時間、對象、操作員、操作參數、操作機器IP地址等信息。對于敏感的控制操作要求IP地址綁定，并進行密碼校驗。

2.3.5.2 數據接口安全防護
　　用電信息采集系統與其它系統間存在著大量業務數據需要共享，這些跨系統共享的數據極大支持了營銷應用的資源整合和業務決策，但同時也增加了數據暴露的風險。需要制定相應安全措施，以規范指導業務應用系統建設和運行的數據接口安全要求。從技術角度來看，認證和加密是保障數據接口安全的有效手段。

　　對數據接口的安全防護分為域內數據接口安全防護和域間數據接口安全防護。域內數據接口是指數據交換發生在一個安全域的內部，由于不同應用系統之間需要通過網絡共享數據，而設置的數據接口;域間數據接口是指發生在不同的安全域間，由于跨安全域的不同應用系統間需要共享數據而設置的數據接口。

　　數據接口安全防護可考慮的安全措施：接口數據連接建立之前進行接口認證，認證方式可采用共享口令、用戶名/口令等方式，并對口令長度、復雜度、生存周期等進行強制要求，在認證過程中所經網絡傳輸的口令信息應當禁止明文傳送，可通過哈希(HASH)單向運算、SSL加密、SSH加密等方式實現，也可通過專用的安全認證芯片來實現。

2.4 系統指標
2.4.1 系統響應速度
(　　1)主站巡檢終端重要信息(重要狀態信息及總加功率和電能量)時間<15min;

　　(2)系統控制操作響應時間(遙控命令下達至終端響應的時間)≤5s;

　　(3)常規數據召測和設置響應時間(指主站發送召測命令到主站顯示數據的時間)<15s;

　　(4)歷史數據召測響應時間(指主站發送召測命令到主站顯示數據的時間)<30s;

　　(5)系統對客戶側事件的響應時間≤30min;

　　(6)常規數據查詢響應時間<10s;

　　(7)模糊查詢響應時間<15s;

　　(8)90%界面切換響應時間≤3s,其余≤5s;

　　(9)前置主備通道自動切換時間<5s;

　　(10)在線熱備用雙機自動切換及功能恢復的時間<30s;

　　(11)計算機遠程網絡通信中實時數據傳送時間<5s。

2.4.2 系統可靠性指標
　　(1)遙控正確率≥99.99%;

　　(2)主站年可用率≥99.5%;

　　(3)主站各類設備的平均無故障時間(MTBF)≥4´104h小時;

　　(4)系統故障恢復時間≤2h;

　　(5)由于偶發性故障而發生自動熱啟動的平均次數應<1次/3600h。

2.4.3 系統數據采集成功率
　　系統數據采集成功率分一次采集成功率和周期采集成功率，均指非設備故障和非通信故障條件下的統計。

　　(1)一次采集成功率：≥95%;

　　(2)周期采集成功率：≥99.5%，周期為1天，日凍結數據。

2.4.4 主站設備負荷率及容量指標
　　(1)在任意30分鐘內，各服務器CPU的平均負荷率≤35%;

　　(2)在任意30分鐘內，人機工作站CPU的平均負荷率≤35%;

　　(3)在任意30分鐘內，主站局域網的平均負荷率≤35%;

(4)系統數據在線存儲≥3年。

2.4.5 主站運行環境
　　主站計算機機房的環境條件應符合GB/T 2887-2000的規定。
主站應有互為備用的兩路電源供電。必須配備UPS電源，在主電源供電異常時，應保證主站設備不間斷工作不低于2h。