电力CDMA无线远程抄表解决方案客户版知识讲解.docx
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电力CDMA无线远程抄表解决方案客户版知识讲解
中国电信CDMA无线远程抄表解决方案
中国电信枞阳分公司
2011年4月
一、项目概述
中国电信立足XX电力公司的诉求,并有效结合中国电信在网络资源、品牌、营销渠道、人力资源等方面的优势,突出电信特色,针对电力行业台区监控、大用户负控和居民小区集抄方面的需求,提供集成化的解决方案。
一个主站应用系统,不同的电力抄表/负控/监测终端,支持三个方面的应用:
1)台区监控
远程实时的监测小区台变的工作状态的系统平台。
通常监测台变负荷、油温、电压、电流、是否偷漏电等信息等。
2)大用户负控
使用智能电表,通过远程传输,实时的监测专变的工作状态和用电量的系统平台。
3)居民小区集抄
通过有线或无线等多种方式,通过抄表集中器和采集器,将若干小区电表集中一处,统一上报给主站系统平台,监测小区居民电能表数据
二、系统组网方案
结合我公司在各地系统中的组网经验和XXXX电信公司CDMA业务的发展状况,考虑到电力远程抄表系统对安全性、可靠性和实时性的要求,我们建议采用CDMA方式组网。
CDMA是码分多址的英文缩写(CodeDivisionMultipleIAccess),它是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的。
CDMA是为现代电信通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等要求而设计的一种电信通讯技术。
1、CDMA特点
(1)通话稳定:
CDMA源于军事抗干扰系统,再加上CDMA信号占用整个频段,对于相同的带宽,CDMA系统是GSM系统容量的4-5倍,网络阻塞大大下降,接通率自然就高了。
CDMA采用软切换技术,即在确认手机已电信到另一基站单独覆盖地区时,才与原先的基站断开,保障了手机不会掉话,确保了通信的连续性。
通过采用宽带载频传输及先进的功率控制技术,CDMA克服了信号路径衰落,避免了信号时有时无现象;同时还使用了强纠错信道编码,使得用户在时速高达430公里的磁悬浮列车上一样能够保持稳定通话。
(2)话音清晰:
CDMA采用先进的话音激活语音编码,根据背景噪声的改变调整数据传输速率和发射电平,从而大大抑制了背景噪声,在嘈杂的环境中也能轻松通话。
加上系统优越的通讯质量,使得语音更清晰,听起来与固定电话无异。
(3)高速上网:
采用先进的CDMA1X无线通信网络,其无线数据传输速率高达153.6Kbps,是普通拨号上网速率的3倍,是GPRS无线数据传输速率的4~5倍,不论通过手机还是无线上网卡,您都可以在任何时候、任何地点享受无限畅快的高速上网服务。
(4)保密性强:
CDMA源于军事通信领域,其使用的扩频技术使得信号很难被侦测到,而且在用户通话时,CDMA网络系统会随机为用户的每一次通话,单独提供一个通话编码,这种通话的码址共有4.4万亿种可能的排列,因此,要破解密码、窃听通话内容是太困难的了,在防止串话、盗用等方面具有其他网络不可比拟的优点。
(5)业务丰富:
借助CDMA1X的高速无线数据通信网络提供的无线增值服务,可以让您通过手机这个小小的窗口,走进多彩、多元的大世界。
无论是新新人类,还是时尚男女,抑或是精英人士;无论是娱乐、生活还是工作,都可以随时随地让你了解你想知道的、享受你所希望的,只要你有要求。
2、网络拓扑图
供电公司接入路由器
注:
交换机:
英文名称之为“Switch”,是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备,主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。
路由器:
是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读”懂对方的数据,从而构成一个更大的网络。
路由器有两大主要功能,即数据通道功能和控制功能。
数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等,一般由特定的硬件来完成;控制功能一般用软件来实现,包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。
3、终端接入方案
终端采用工业级的CDMA通信模块进行设计,同时安装有XX电信公司提供的CDMASIM卡。
上电即开始初始化通信模块,采用XX电信公司分配的专用APN建立拨号网络连接成功后,跟主站前置机建立TCP/UDPSocket通信链路。
一旦链路建立成功,为了保持终端永远在线,在没有系统通信的情况下,每隔一定时间发起一次心跳过程。
当掉线时,按设定的通信参数进行重试连接,在系统正常情况下,保证通信链路恢复;在系统故障时,保证不会因为多次的重试连接而产生过多的网络流量,造成费用增加。
4、主站系统接入方案
主站系统设置在供电公司内部MIS网内或单独的局域网内部,通过防火墙和路由器连接到电信CDMA网络中。
为了保证系统的安全性,采用在电信CDMA接入路由器和供电公司VPN接入路由器之间建立加密隧道的方式,保证阻挡非法用户的入侵。
通过CDMAVPDN实现数据传输和组网,具有组网简单、安全性高、数据传送速率高等特点。
通过CDMAVPDN方式组网,CDMA通信终端以VPDN方式接入到CDMA网络实现数据传输。
VPDN是虚拟拨号专用网络(VirtualPrivateDialupNetwork)的缩写,它基于拨号用户的虚拟专用拨号网业务,利用IP和其他网络的承载功能,结合相应的认证和授权机制,可以建立安全的虚拟专用网络。
CDMAVPDN网络是利用L2tp隧道技术,通过在IP承载网上建立逻辑隧道,对网络层进行加密以及采用口令保护、身份验证等措施而实现的。
终端通过拨号在PDSN和企业网之间建立起专用隧道,然后通过企业网的认证后,终端经过分组网的PDSN与企业之间建立起数据连接,用户传输的数据流通过隧道到达企业网,就像用户直接通过专线连接到企业网一样。
通过中国电信CDMAVPDN构建的数据传输网络,具有较高的安全性、保密性,终端一般不需要特殊的加密手段,应用层已经使用加密的数据进行传输。
拨号使用的拨入参数格式如下,通过VPDN拨号认证连入客户的行业平台。
拨入号码:
#777
用户名:
用户名@专有域名
密码:
密码
三、CDMA主站软件方案
根据负荷管理系统的建设规划,负荷管理系统主站系统应兼容230M专网、CDMA/CDMA公网、电信数据业务、局域网(宽带IP)、电话拨号等多种通信方式并具有扩展能力。
1、软件系统的总体结构
电力远程抄表主站系统在设计思想上采用了软总线和分层模块化的思想,系统在架构上保证了各组成部分之间相对的独立性,各组成部分的变化和修改不会引起其它部分的变化,保证了系统具有较高的扩展性。
层次说明如下:
1.数据采集层。
能够与各种接入终端以各种通信方式进行通信,按照既定通讯规约解析数据,并对数据进行初步处理。
2.处理交换层。
主要用于存储档案数据、采集的现场数据以及运行数据,抽取存储综合应用数据,与外部营销、调度自动化及GIS等系统接口交换数据等。
3.业务处理层。
完成大用户负荷管理、台区(配变)监测计量、小区抄表等业务子系统处理功能。
4.综合应用层。
利用来自不同自动化子系统的数据完成线损分析、需求侧管理决策分析以及WEB服务等功能。
1.1网络结构
系统的整体网络拓扑结构如下图所示:
远程抄表管理系统拓扑结构图
1.2前置通信系统
它是系统最关键的组成部分之一,主要完成与通信和规约解释相关的处理逻辑,要求系统具有处理处理大规模并发事物的能力,同时能够兼容多种通信方式和多种通信规约。
前置机提供透明传输,为其它系统或终端软件升级提供通道。
1.3系统基础应用及高层应用
该层和前置通信系统之间保持相对的独立,通过网络命令和接口信息库进行通信,由于基础应用和高层应用随业务需求发生的变化,不会引起前置通信系统的变化,从而保证了整体系统随需求的变化的整体稳定性。
该层基于数据库系统,面向业务应用,只关心业务应用处理逻辑。
⏹系统的基础应用
主要面向系统的采集和监控应用,功能包括:
各类信息的采集和监控操作、参数设置、用户的档案管理、终端设备运行状态的监控和异常告警、采集信息的完整性和正确性校验、运行数据的分析等。
⏹系统的高级应用
该层主要基于基础应用层采集的基础信息,经过二次处理后,提供高层的分析和应用,主要面向营销管理的其他部门。
1.4数据存储
系统的数据存储主要分为三类,即基础档案信息、实时信息、历史信息。
数据存储是总个系统的根本,要求有热备份和异地备份的能力,便于系统在遇到不可抗拒的破坏时能以最快最完整的方式恢复系统运行。
1.5系统管理
主要用于实现负荷管理系统整体的管理,包括权限管理、系统公共信息的管理、日志管理、关键进程的监控管理等。
2、系统功能
系统功能包括标准功能和特色功能:
2.1通用功能
2.1.1运行状况
●通讯统计
对终端通讯状态及各终端在指定时间段网络通信流量、累计在线时间等的统计。
●终端统计
对报停终端、停电终端的信息统计。
●异常统计
分析抄表有故障的终端,包括:
主站与终端通信故障,终端与表计通信故障。
●节点监视
数据库状态、数据文件使用、数据空间的监视,以及各节点状态监视、模块和进程的监视。
2.1.2供电质量
●供电可靠性
用户供电可靠性,查看分析对象范围内各用户供电可靠性。
●电压合格率
按周期和检测点分类统计电压监测点数量、超限时间、超限累计时间、运行监测时间、电压合格率等信息以及。
●极值分析
按周期对统计功率极值、电压极值、电流极值及发生事件。
●不平衡分析
按周期统计各分析对象的三相电压不平衡率、三相电流不平衡率。
●谐波分析
根据谐波分量分析各次谐波每日或不同采集时刻的谐波分量波动曲线,或谐波分量比较图。
2.1.3节能服务
●功率因数分析
可以按日、月平均查询供电局或供电局下用户平均功率因数的统计功率因数合格率,内容包括总考核计费点数,合格数,达标率。
●负载率分析
查询供电局下的用户的负载率,显示内容包括用户容量、最大负荷、负载率及用户信息。
2.1.4系统管理
●基本参数维护
包括通道参数、采集任务、事项报警方案的设置等。
●数据管理
对数据库容量手工空间释放、自动或手工数据备份、关键数据定时任务备份、数据整理、数据库快速检索、单条件和多条件组合快速查询,以及数据类比等功能。
●操作用户信息档案管理
对各级或各部门管理员及部门下岗位操作员进行设置操作,并可对操作员账号进行授权、下装,以及功能进行IP限定。
●功能授权
可对操作员进行页面功能及操作功能授权。
●责任区授权
可对管理员及岗位管辖的终端范围及分析对象范围进行限定。
2.1.5报表管理
●基本操作风格
报表模块基于全B/S结构及类浏览器端EXCEL的电子表格进行设计的,界面风格与浏览器端EXCEL比较接近,基本的一些操作也与EXCEL类似,易于用户的操作使用。
●常用报表的自动生成
为了方便用户更好的使用报表,提供一些常用报表的自动生成功能,针对每种常用报表,如计量点电量、电量线损构成、大用户(分行业、分容量、分电压等级)统计等提供报表行列属性参数的配置功能,如行列的可见属性、行列的显示名称等参数的配置,报表可分日报和月报。
●报表文件的管理
可对报表文件的进行报表模板保存,同时报表文件可以在WEB客户端进行本地存取,也可将文件上传至远程WEB服务器进行存储,或从远程的WEB服务器读取报表文件。
包括报表文件的输出、预览和打印等操作。
2.1.6系统日志
可按台区配变、大用户负控、居民集抄分类查询计量点、终端的操作等相关修改日志,包括事件记录、操作记录、值班记录以及天气等。
2.2台区监控功能
台区监测,是指电力局通过智能仪表和远程传输手段,远程实时的监测台变的工作状态的系统平台。
通常监测台变负荷、油温、电压、电流、是否偷漏电等数据监测。
2.2.1数据监测
●实时数据
项目
描述
备注
实时三相数据
三相电压、三相电流(以及零相电流)、三相功率、三相电量
实时统计数据
平均功率因数、电压电流不平衡度、日/月有功最大需量及时标、三至九次谐波、日/月有功总尖峰谷电量、日/月电流电压极值及时标、周波频率、电流电压相位角等
实时抄表及冻结表读数
表止码和冻结表读数
事件记录
电流/电压越限记录、逆相序/电流反向记录、停电记录、电流/电压不平衡度越限记录、平均功率因数越限记录等
●历史日数据
项目
描述
备注
三相电压
曲线配合数据列表
表现形式自动适应终端设置的采集密度
三相电流
曲线配合数据列表
三相功率
曲线配合数据列表
三相电量
曲线配合数据列表
功率因数
曲线配合数据列表
智能表冻结读数
曲线配合数据列表
表现形式配合终端设置的采集密度
日统计数据
档案方式
定时任务
以上各类数据在定时任务模块中可以实现定时采集,并可由操作员指定采集方案
●历史月数据
项目
描述
备注
日平均功率
曲线配合数据列表
月统计数据
三相电流/电压极值及发生时间、三相电流反向累计时间、三相电压断相累计时间、三相功率为零累计时间、三相功率极值及发生时间、逆相序累计时间、总尖峰谷及无功电量、最大需量及发生时间、电压越限累计时间、电流/电压越限累计时间、平均功率因数越限累计时间、终端供电时间、终端复位次数案方式。
2.2.2数据分析
●事项数据
可按照不同时段、不同事项类型、查询分析对象范围内所有终端事项、计量点计量设备事项、底码事项、电量越限事项、功率因数越下限事项;也可根据事项内容,能够方便查询事件发生前后相关负荷、电量数据,同时,重点标出与事件内容体相关数据项。
可按照不同时段,以子节点对象或厂商为单位统计计量点发生的事项数。
●终端数据异常分析
项目
描述
备注
缺日数据查询
所有日数据可以分项、分帧显示
缺月数据查询
所有月数据可以分项、分帧显示
当日三相电流不平衡分析
不平衡率大于100%、小于50%
占运行时间50%
可以设置
当日三相电压不平衡分析
不平衡率大于100%、小于50%
占运行时间50%
可以设置
当日负载率分析
负载率大于%、小于%
可以设置
过压分析
超上限时间xxx分钟、占运行时间50%
失压分析
超下限时间xxx分钟、占运行时间50%
失流分析
三相电流任意一相为0
零相电流过大分析
零相电流超上上限
●表计数据异常分析
项目
描述
备注
缺当日数据查询
缺当月数据查询
当月抄表日
电表不走字用户查询
电表时钟不符用户查询
表计时钟与终端始终相差xx分钟
可以设置
当日缺相用户查询
任意一相为0
当日过压用户查询
任意一相越限
●数据统计
项目
描述
备注
电量统计
有供电量、无功电量、功率因数、售电量、统计线损率、平均负荷、最大负荷、负荷率、倍率
可选择任意的时间段(日、月、年),
可以按照群组,线路,单用户,全体用户,进行统计分析,
以数据列表或档案形式配合曲线的显示方式
功率、电量曲线
电压统计
用户名、户号、相别、运行时间、过压时间、欠压时间、合格时间、合格率、最大值/出现时间、最小值/出现时间
智能表抄表
用户名、局编号、有功止码、无功止码、倍率、上月有功止码、上月无功止码、有功电量
无功电量、功率因数
终端止码报表
用户名、户号、有功止码、无功止码、倍率、上月有功止码、上月无功止码、有功电量、无功电量、功率因数
时段电量统计
用户名、户号、平均温度、有功电量、无功电量、功率因数、售电量、统计线损率、平均负荷、最大负荷、负荷率
任意区间:
起始时间-终止时间,可以按照群组,线路,单用户,全体用户进行统计分析。
●配电用户信息
配电用户信息,以及配电用户表计信息数据浏览。
2.3大用户负控系统功能
大用户负控,使用智能电表,通过远程传输,实时的监测专变的工作状态和用电量
2.3.1数据采集
接收前端采集终端上报的水电气数据。
并对接收的数据包进行校验和解析,规范化采集时间等处理。
●抄表方式
可以设定抄表周期、定时抄表数据项、抄读间隔、重抄次数、抄表失败次数等,并可以进行手动历史数据补召。
●采集任务管理、
数据采集过程中,可人工干预任务执行状态,可实现任务暂停、任务中止、任务继续执行相关操作,并可进行通信任务设置、定时上传,应答制等。
●并行抄读
在通道允许的情况下,可同时对多个终端进行抄读,支持手工召读群组
●状态查询
可对抄表系统报文缓冲区、抄表系统运行状态、查看电表通信状态进行查询。
2.3.2数据管理
对数据结算、预付费、欠费控制、表计故障等信息进行管理。
2.3.3数据分析
●事项分析
可按照不同时段、不同事项类型、查询分析对象范围内所有终端事项、计量点计量设备事项、底码事项、电量越限事项、功率因数越下限事项;也可根据事项内容,能够方便查询事件发生前后相关负荷、电量数据,同时,重点标出与事件内容体相关数据项。
并可按照不同时段,以子节点对象或厂商为单位统计计量点发生的事项数。
●大用户负控数据
包括对负荷、电量、群组负荷的分析、分类(分行业、分压、分容量)电量比重分析、大用户、配变窗口值数据分析、大用户电量数据分析、大用户瞬时量数据分析、大用户最大需量分析、用户信息,以及大用户表计信息数据浏览。
2.4居民集抄系统功能
可为不同的部门提供相关的数据及应用服务,完成计量仪表远程抄读,数据下载,小区管理,户表状态监测,网络传输设备监测,信息分析和统计等功能。
2.4.1抄表管理
●抄表方式
可以设定抄表周期、定时抄表数据项、抄读间隔、重抄次数、抄表失败次数等,并可以进行手动历史数据补召。
●采集任务管理、
数据采集过程中,可人工干预任务执行状态,可实现任务暂停、任务中止、任务继续执行相关操作,并可进行通信任务设置、定时上传,应答制等。
●并行抄读
在通道允许的情况下,可同时对多个终端进行抄读,支持手工召读群组
●状态查询
可对抄表系统报文缓冲区、抄表系统运行状态、查看电表通信状态进行查询。
2.4.2数据管理
对数据结算、预付费、欠费控制、表计故障等信息进行管理。
2.4.3数据分析
●事项数据
可按照不同时段、不同事项类型、查询线路、台区(公变)分析对象范围内居民集中器事项、计量点事项、底码事项;
●居民数据
提供居民窗口值分析、居民计量点电量分析等,并能够以表格及曲线形式进行表达,曲线可左右移动、放大、缩小。
曲线类型包括:
折线图、棒图、饼图;
2.4.4用户管理
提供管理基础数据的功能
●小区信息管理
管理小区的基本信息,如小区名称、地址、物业资料等信息。
●住户信息管理
管理用户的基本信息,如用户名称、地址、联系电话等信息。
●采集点管理
管理采集终端的基本信息(电表安装点)。
●户表管理
户表管理通过网络传输系统和终端户表通信,进行电用量和户表状态数据的采集,并将操作人员的人为控制指令发送给户表。
包括:
设置自动抄表间隔、终端户表时间同步、设置终端户表自动冻结时间、终端户表状态监测等内容。
四、适配终端
4.1台区监控终端
台区监控终端通过CDMA网络将监测的台变负荷、油温、电压、电流、是否偷漏电等数据信息传输到系统平台,终端可提供包括以下所列功能:
测量功能
测量三相的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、功率因素、相位角、谐波和周波。
统计功能
统计电压、电流、功率等各项数据极值及发生时间,功率因素、变压器负载率、三相电压不平衡度。
数据冻结功能
定时(例如,每15分钟或每小时)冻结三相的电压、电流、功率、电量等数据,供生成相关曲线,每小时冻结数据可保存若干天
通信功能
采用CDMAVPDN数据业务/CDMA短信业务与中心通信。
设置功能
可进行时钟校对,并可进行当地和远方设定整定值。
事件记录和上报功能
记录各类事件的起始和终止时间及发生次数、累计时间,事件包括过压、欠压、断相、过流、电流反向、终端停/上电等。
无功补偿功能(选配)
根据公配终端提供的实际有功功率、无功功率和功率因数数据进行分析,计算出达到理想功率因数应该补偿的电容容量,根据设定的各组配置电容值,按照优化配置的原则自动产生无功补偿的电容器投切方案,并控制输出到电容器投切执行装置以进行补偿,同时还考虑各种保护措施,在过压、过流以及谐波超标的情况下闭锁或切除电容器组,并且统计各组电容的投切次数,各组电容的使用时间,接触器的投切次数及投入无功功率的总容量,检测电容的使用寿命等。
技术参数
●32位嵌入式RISCSOC(ARM9内核,片上计算机系统)硬件平台
●支持CDMAVPDN数据通信
●具备多样化的本地接口(RS232接口、红外、小无线、USB等)
●1路抄表RS-485,最多可接8只电表,每只电表规约可单独设置
●1路级联RS-485,该485口通过设置可转为抄表口使用
●正常工作温度:
-25℃~+65℃;极限工作温度:
-30℃~+75℃
●相对湿度:
10%~95%;大气压力:
66~106kPa。
●CDMA不发送时,整机功耗≤4W;CDMA发送时,整机功耗≤5W。
台区监测终端
4.2大用户负控终端
大用户负控终端通过CDMA网络实时地将所监测专变的工作状态和用电量等数据信息传送到的系统平台,终端可提供以下功能:
测量功能
测量三相的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、功率因素、相位角、谐波和周波。
统计功能
统计电压、电流、功率等各项数据极值及发生时间,功率因素、变压器负载率、三相电压不平衡度。
数据冻结功能
定时(例如,每15分钟或每小时)冻结三相的电压、电流、功率、电量等数据,供生成相关曲线,每小时冻结数据可保存若干天
通信功能
采用CDMAVPDN数据业务/CDMA短信业务与中心通信。
设置功能
可进行时钟校对,并可进行当地和远方设定整定值。
事件记录和上报功能
记录各类事件的起始和终止时间及发生次数、累计时间,事件包括过压、欠压、断相、过流、电流反向、终端停/上电等。
技术参数
●32位嵌入式RISCSOC(ARM9内核,片上计算机系统)硬件平台
●支持CDMAVPDN数据通信
●1路RS-485可接8只电表,每只电表规约可单独设置
●传输间隔5分钟~1个月可设置,传输间隔必须为5分钟的倍数
●正常工作温度:
-25℃~+65℃;极限工作温度:
-40℃~+70℃
●相对湿度:
10%~100%;大气压力:
66~106kPa
●CDMA不发送时,整机功耗≤4W;CDMA发送时,整机功耗≤5W。
大用户负控/抄表终端
4.3居民集抄终端
居民集抄终端将用电现场一个物理区域内的低压用户电能表进行集中抄读保存,并通过CDMA网络将数据远程传送到系统平台,通常是由一个集中器、多个采集器及CDMA通信模块构成。
1)集中器
集中器用于终端管理、数据缓存。
集中器一方面接收来自管理中心计算机的各种操作命令并下传采集终端;另一方面,将采集终端的各种信息回传管理中心计算机,同时还存储所辖表计的数据和有关参数,并具有定时抄收采集终端(智能表)数据,实时临视采集终端(智能表)的工作状态等功能。
技术参数
●通信接口:
RS-232/RS485
●通信速率:
600、12
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- 电力 CDMA 无线 远程 表解 方案 客户 知识 讲解