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摘要:文章给出电能量计量自动化系统的解决方案，论述了系统的结构与组成。 同时阐述了系统的实用性和先进性。
关键词:电能量计量；自动化系统；主站；电能采集器
1 引言
随着我国电力系统体制改革的深入，传统电能量计量计费方式已经不能满足“厂网分开，竞价上网” 的市场化运营模式。在传统方式下，大量有关电能的数据采集与统计主要靠人工方式，无法实现实时采集，准确性差，可靠性低，人为因素也会带来数据的丢失和漏费等问题。同时，电力公司的有关部门也无法实现发供电情况的实时监测和电量的分时计费，大大影响了电网的经济效率。而电能量计量自动化系统ETAS (Energy Telemetering Auto-matic System)很好地解决了上述问题。
2 ETAS功能特点
2．1 主要功能
ETAS作为电力运营的市场化技术支持系统，应具有以下功能：① 提供准确、准时、可靠的电能量数据，提供强大的电费结算功能。② 进行负荷预测、监测和考核。③ 管理线损、电量平衡、最大需量。④ 实行电价的实时测算、上网竞价。⑤ 网上信息发布。⑥ 安全管理。⑦ 系统自监控。
2．2 主要特点
作为本地化产品，ETAS应符合我国电力行业的特点、习惯和市场化需求，并兼顾行业的未来发展， 以满足不同地区、不同客户的需求。该系统具备以下基本特点：
(1)实用性 符合相应计量标准和技术规范，功能强、性能稳、易使用、易维护。
(2)公平性 符合公平、公正、公开的原则，保证电力公司和用户问的公平交易。
(3)可信性 确保电能数据的合法性、唯一性、可靠性、安全性和不可修改性，准确、准时地提供电能数据。
(4)开放性 系统应采用开放的体系结构，能兼容各种电能表、通信方式和通信协议，可扩展性好，便于扩充、升级和维护，从而有效地保护电力公司的投资。
(5)先进性电能量计量自动化涉及电力、计算机、通信、数据库等多个领域的技术，该系统本着实用化的原则充分发挥各自的先进技术，实现了整体性能的最佳化。
(6)继承性 为保护各电力公司已有的投资，该系统对已有产品有较好的兼容性并对已有系统预留了接口。
ETAS采用相关领域的先进技术，使其具有如下特色：
(1) 良好的易用性 采用B／S结构+推拉技术，便于系统的操作、维护和升级。
(2)高安全性 采用双网结构，内外网分开，确保系统及数据的安全。
(3)易扩展性模块化设计，每一部分可以单独更换和升级。
(4)易满足用户需求的个性定制 ETAS主站系统的设计采用当今先进的四层模型， 即数据库、应用层、Web层和客户端， 实现了数据、业务逻辑、网络和人机交互的分离，提高了整个系统的性能与可靠性，满足客户多变的使用需求。
(5)提供二次开发能力 采用公用平台、程序库和脚本语言实现业务逻辑层的搭建，满足多样化的业务需求，提供二次开发能力，可进行用户需求的快速定制。
(6)系统自监控 系统具有强大的自监控能力，实现表计、装置和各计算机状态、通信状态、网络状态等的监测，并可通过声音、屏幕提示、传呼、电话、电子邮件等方式自动报警，实现主站的无人值守；提供主站和采集系统的远程维护功能。
3 ETAS系统结构与系统组成
ETAS电能量计量自动化系统由主站、采集系统、电能表和当地功能系统组成，其结构如图1所示，采用内、外双环网结构，将数据和通信中心与其他部分从网络层上分开， 确保了数据的安全可靠。数据存储采用双服务器，保证了数据的安全。该系统工作原理如下：
(1)电能量采集 电能采集器从电能表中采集数据并打上时标后存入自己的存储器，然后通信服务器根据用户定制的采集计划，到电能采集器中采集电能量数据，并存人数据库服务器中。
(2)系统操作与维护 系统采用B／S结构，通过浏览器实现人机交互，业务逻辑与数据处理由WWW服务器调用业务处理服务器中的相应功能实现。
(3)系统校时 系统的时间同步由通信服务器实现，通信服务器从GPS卫星时钟获得精确时间后，对各服务器和采集器进行统一校时。从功能上来看，ETAS系统的组成如图2所示，在此基础上开发的ETAS的相应产品结构如图3所示。ETAS的模块化结构方便了系统各部分的单独升级换代，有效地保护了电力公司的投资， 同时也大大提高了系统的可维护性。
4 ETAS主站系统
主站是ETAS系统的核心，负责电能量数据的存储、处理，提供用户所需的业务应用，并负责整个系统的运营维护。主站采用模块化设计思想和如图4所示的分层模型。系统架构采用多层模型结构，如图5所示。整个主站系统分为通信中心、数据中心、业务中心、网络中心、时间系统。
(1)通信中心 主要负责主站与电能采集器的通信，从电能采集器接收数据，转送至数据中心。通信中心由图5中的Comm Server实现，采用Linux操作系统，用C++语言采用面向对象技术进行开发，保证了数据采集的速度和程序的可扩展性。
(2)数据中心 主要负责电能量数据的存储与处理，提供给业务中心使用。图5中的EIS，采用Solaris操作系统、Oracle数据库和SQL编程，保证了数据的安全和大容量存储。
(3)业务中心 主要负责业务处理和系统维护。由图5中的Application Server实现，使用Java语言开发，采用J2EE架构，安全且便于用户的二次开发。
(4)网络中心 负责整个主站系统的网络通信、远程拨号访问、Internet接入和与其他系统的互联。主站系统的使用通过Internet方式， 由图5中的WEB Server实现， 主要采用Java Bean、JSP、Applet、Servlet技术o
(5)时间系统 从GPS时钟或其他时钟源接收时间，对整个系统的时间进行校时，主要采用C语言开发，保证了校时的速度。
5 ETAS采集系统及当地系统
5．1 采集系统
采集系统的核心是电能采集器， 主要负责从电能表中采集数据并通过通信线路将数据传送至主站或当地系统，同时有一定的数据存储与处理能力。电能采集器采用Intel x86系列的CPU 和嵌入式实时操作系统，其原理与构成如图6所示。电能采集器采用主、备两路电源供电方式，并自动切换主备电源作为供电电源。电能采集器工作时，根据用户设定的参数运行，在设定采集间隔达到定时收集电能表的内部数据并附上时标后存储到大容量存储器中。在主站召唤时通过信道上传到主站端，进行分析处理。装置的运行参数如电能表数、各电能表需采集的数据项、MODEM 参数等可由计算机通过485接口设定到采集器中。
5．2 当地系统
当地系统提供的当地功能可供用户在采集端及时监视用电情况，具备所需的主站的功能。由于ETAS系统主站是模块化分层设计的， 因此可以根据当地端的需求进行裁剪定制。
6 展望
目前我国大部分电力公司采用传统人工抄表方式，无法满足国内电力行业市场化的发展， 因此国内对电能量计量自动化系统有相当大的需求。
发达国家电能量计量计费系统的研究起步较早，有德国的西门子表计公司、美国的UTS公司和CAST公司等。目前其技术已经成熟，并成功地投入运营。但其设计思想和系统功能主要针对国外的電力体制，并不十分适合我国的电力管理体制和市场化运营要求，且价格昂贵。因此，ETAS系统具有良好的市场前景。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:电能量计量；自动化系统；主站；电能采集器
1 引言
随着我国电力系统体制改革的深入，传统电能量计量计费方式已经不能满足“厂网分开，竞价上网” 的市场化运营模式。在传统方式下，大量有关电能的数据采集与统计主要靠人工方式，无法实现实时采集，准确性差，可靠性低，人为因素也会带来数据的丢失和漏费等问题。同时，电力公司的有关部门也无法实现发供电情况的实时监测和电量的分时计费，大大影响了电网的经济效率。而电能量计量自动化系统ETAS (Energy Telemetering Auto-matic System)很好地解决了上述问题。
2 ETAS功能特点
2．1 主要功能
ETAS作为电力运营的市场化技术支持系统，应具有以下功能：① 提供准确、准时、可靠的电能量数据，提供强大的电费结算功能。② 进行负荷预测、监测和考核。③ 管理线损、电量平衡、最大需量。④ 实行电价的实时测算、上网竞价。⑤ 网上信息发布。⑥ 安全管理。⑦ 系统自监控。
2．2 主要特点
作为本地化产品，ETAS应符合我国电力行业的特点、习惯和市场化需求，并兼顾行业的未来发展， 以满足不同地区、不同客户的需求。该系统具备以下基本特点：
(1)实用性 符合相应计量标准和技术规范，功能强、性能稳、易使用、易维护。
(2)公平性 符合公平、公正、公开的原则，保证电力公司和用户问的公平交易。
(3)可信性 确保电能数据的合法性、唯一性、可靠性、安全性和不可修改性，准确、准时地提供电能数据。
(4)开放性 系统应采用开放的体系结构，能兼容各种电能表、通信方式和通信协议，可扩展性好，便于扩充、升级和维护，从而有效地保护电力公司的投资。
(5)先进性电能量计量自动化涉及电力、计算机、通信、数据库等多个领域的技术，该系统本着实用化的原则充分发挥各自的先进技术，实现了整体性能的最佳化。
(6)继承性 为保护各电力公司已有的投资，该系统对已有产品有较好的兼容性并对已有系统预留了接口。
ETAS采用相关领域的先进技术，使其具有如下特色：
(1) 良好的易用性 采用B／S结构+推拉技术，便于系统的操作、维护和升级。
(2)高安全性 采用双网结构，内外网分开，确保系统及数据的安全。
(3)易扩展性模块化设计，每一部分可以单独更换和升级。
(4)易满足用户需求的个性定制 ETAS主站系统的设计采用当今先进的四层模型， 即数据库、应用层、Web层和客户端， 实现了数据、业务逻辑、网络和人机交互的分离，提高了整个系统的性能与可靠性，满足客户多变的使用需求。
(5)提供二次开发能力 采用公用平台、程序库和脚本语言实现业务逻辑层的搭建，满足多样化的业务需求，提供二次开发能力，可进行用户需求的快速定制。
(6)系统自监控 系统具有强大的自监控能力，实现表计、装置和各计算机状态、通信状态、网络状态等的监测，并可通过声音、屏幕提示、传呼、电话、电子邮件等方式自动报警，实现主站的无人值守；提供主站和采集系统的远程维护功能。
3 ETAS系统结构与系统组成
ETAS电能量计量自动化系统由主站、采集系统、电能表和当地功能系统组成，其结构如图1所示，采用内、外双环网结构，将数据和通信中心与其他部分从网络层上分开， 确保了数据的安全可靠。数据存储采用双服务器，保证了数据的安全。该系统工作原理如下：
(1)电能量采集 电能采集器从电能表中采集数据并打上时标后存入自己的存储器，然后通信服务器根据用户定制的采集计划，到电能采集器中采集电能量数据，并存人数据库服务器中。
(2)系统操作与维护 系统采用B／S结构，通过浏览器实现人机交互，业务逻辑与数据处理由WWW服务器调用业务处理服务器中的相应功能实现。
(3)系统校时 系统的时间同步由通信服务器实现，通信服务器从GPS卫星时钟获得精确时间后，对各服务器和采集器进行统一校时。从功能上来看，ETAS系统的组成如图2所示，在此基础上开发的ETAS的相应产品结构如图3所示。ETAS的模块化结构方便了系统各部分的单独升级换代，有效地保护了电力公司的投资， 同时也大大提高了系统的可维护性。
4 ETAS主站系统
主站是ETAS系统的核心，负责电能量数据的存储、处理，提供用户所需的业务应用，并负责整个系统的运营维护。主站采用模块化设计思想和如图4所示的分层模型。系统架构采用多层模型结构，如图5所示。整个主站系统分为通信中心、数据中心、业务中心、网络中心、时间系统。
(1)通信中心 主要负责主站与电能采集器的通信，从电能采集器接收数据，转送至数据中心。通信中心由图5中的Comm Server实现，采用Linux操作系统，用C++语言采用面向对象技术进行开发，保证了数据采集的速度和程序的可扩展性。
(2)数据中心 主要负责电能量数据的存储与处理，提供给业务中心使用。图5中的EIS，采用Solaris操作系统、Oracle数据库和SQL编程，保证了数据的安全和大容量存储。
(3)业务中心 主要负责业务处理和系统维护。由图5中的Application Server实现，使用Java语言开发，采用J2EE架构，安全且便于用户的二次开发。
(4)网络中心 负责整个主站系统的网络通信、远程拨号访问、Internet接入和与其他系统的互联。主站系统的使用通过Internet方式， 由图5中的WEB Server实现， 主要采用Java Bean、JSP、Applet、Servlet技术o
(5)时间系统 从GPS时钟或其他时钟源接收时间，对整个系统的时间进行校时，主要采用C语言开发，保证了校时的速度。
5 ETAS采集系统及当地系统
5．1 采集系统
采集系统的核心是电能采集器， 主要负责从电能表中采集数据并通过通信线路将数据传送至主站或当地系统，同时有一定的数据存储与处理能力。电能采集器采用Intel x86系列的CPU 和嵌入式实时操作系统，其原理与构成如图6所示。电能采集器采用主、备两路电源供电方式，并自动切换主备电源作为供电电源。电能采集器工作时，根据用户设定的参数运行，在设定采集间隔达到定时收集电能表的内部数据并附上时标后存储到大容量存储器中。在主站召唤时通过信道上传到主站端，进行分析处理。装置的运行参数如电能表数、各电能表需采集的数据项、MODEM 参数等可由计算机通过485接口设定到采集器中。
5．2 当地系统
当地系统提供的当地功能可供用户在采集端及时监视用电情况，具备所需的主站的功能。由于ETAS系统主站是模块化分层设计的， 因此可以根据当地端的需求进行裁剪定制。
6 展望
目前我国大部分电力公司采用传统人工抄表方式，无法满足国内电力行业市场化的发展， 因此国内对电能量计量自动化系统有相当大的需求。
发达国家电能量计量计费系统的研究起步较早，有德国的西门子表计公司、美国的UTS公司和CAST公司等。目前其技术已经成熟，并成功地投入运营。但其设计思想和系统功能主要针对国外的電力体制，并不十分适合我国的电力管理体制和市场化运营要求，且价格昂贵。因此，ETAS系统具有良好的市场前景。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。