广西电力线损统计系统设计方案.docx

广西电网公司线损管理系统

设计方案

广西电网公司生技部
广西玉林供电局
广西能创信息科技有限责任公司
二○○四年一月十日

目 录

1.项目背景 4
2.系统设计思路 4
3.系统的设计及技术要点 5
4.系统的功能描述 9
5.设计工具的选择 14
6.系统的开发计划 16
7.系统试点地区 16

1.项目背景
电力网电能损耗(简称线损)，是电力企业在电能传输和营销过程中所产生的电能损耗。它是自发电厂出线起至用户电度表止所发生的电能消耗和损失。线损率反映电力系统规划、设计、生产技术和经营管理水平，是各级供电企业的重要经济技术指标之一。
根据《中国南方电网有限责任公司节能管理办法》及广西电力有限公司线损管理标准的要求，为适应电力企业走向市场的需要及商业化运营要求，强化公司各级供电企业的线损管理，将线损率降低到合理的水平，提高企业的经济效益，线损统计和分析工作应做到：网损和地区线损中的送变电线损分析按分压、分线进行，配电线损的分析按分区、分站、分线、分台区进行，并分别与其相对应的线损理论计算值进行比较，以掌握线损电量的组成，找出送变配电系统学薄弱环节，明确降损的主攻方向。
目前公司各供电局的分压、分线、分台区线损统计基本上是用Excel表格进行，不但工作量大、效率低，而且统计结果不准确，不及时，严重影响线损分析的质量和效果，因此，开发一套完整、统一、准确、快捷、基于新平台、网络化的线损统计系统，对提高公司线损管理科学水平，实行分级、分压、分线、分台区分析考核，及时发现线损管理中存在的各种问题，减少不明电量损失，促进节能降耗具有十分重要的意义。
2.系统设计思路
《广西电力公司线损统计系统》的设计思路是按照公司线损管理业务流程，利用先进的计算机及网络技术、通讯技术，建立新平台，开发线损统计高级应用程序，与现有的各类信息管理数据库如广西电网电能计量自动化系统、负荷管理系统、用电营销MIS系统等数据库进行无缝互联和有效集成，挖掘融合各数据库中与线损统计相关数据，实现数据信息跨地区、跨系统、跨平台共享和数据的综合利用。
该系统采用离线和在线相结合，采集各发电厂、变电站、开闭所、配电专变、公变配电、各类客户等关口表计数据作为供售电量参数来进行线损统计、分析。具有分区、分压、分线、分台区线损统计、变电站母线电量不平衡计算、线损异常报警、线损综合分析、查询等功能。
《广西电力有限公司线损统计系统》的开发和推广应用将有效地提高公司线损统计工作效率和管理质量，为线损管理科学决策提供可靠依据。
3.系统的设计及技术要点
3.1. 主要关键技术的研究
3.1.1. 利用计算机网络实现线损统计的自动化
研究利用现有电力计算机网络，实现准确、快速、全面的线损在线和离线统计分析。
3.1.2. 电能计量设备的数据采集与分析
研究变电站电能计量设备的数据采集与分析。
3.1.3. 关于多个业务系统软件相互整合的研究
研究现存的多个业务系统软件如何灵活进行数据的整合。
3.2. 设计架构的选择
3.2.1. 网站结构：线损系统的用户群将分布在区级机关、地级供电局、变电站，地域广阔，因此应该选择维护、更新容易的Browser/Server（浏览器/服务器）结构。所有的程序都存放在服务器上，客户端只需要安装微软的Internet Explorer浏览器， 以及直接从服务器下载一些插件即可立即使用系统，无需任何配置，客户端无需维护。所有功能模块全部都用网页形式实现，用户容易接受。
3.2.2. 多级的网站结构：每一个级别（区级、地市级、县级）一个网站，保证本地的线损统计一定能正常进行。
3.2.3. 异步消息技术保障多级系统的无缝衔接：区级、地级、以及以后的县级线损系统都需要紧密连接起来，直接在系统中上传报表、下发命令，因此需要稳定的数据传输保障。利用异步消息队列技术，可以保证在基础网络不稳定的情况下仍能保存数据命令，等待网络恢复后再自动（无需人工再次干预）发送数据。
3.2.4. 采用组件化的设计方法保障系统可以被动态调整：组件化的程序，使得系统能在运行时进行局部更新、调整而不影响用户使用。
3.2.5. 分布式的程序框架保障系统可扩展性：由于线损系统涉及到与其他业务系统的整合，并且在不同级别的线损系统之间其实也是一种整合，而分布式的组件设计便于衔接分布在其它计算机上程序，使系统具有良好的可拓展性，另外也更方便进行系统迁移与更新。
3.2.6. 硬件系统架构如图一所示：

应用服务器
WEB服务器
公司本部用户
其他业务系统（例如能量管理系统）
其他业务系统（例如营销MIS、能量管理系统、用电监测系统
公司本部局域网
供电局局域网
应用服务器
WEB服务器
实时采集服务器
电力广域网
供电局用户
光纤/电话网
表计采集设备
变电站用户
变运管理所
供电局
公司本部
图一、硬件系统架构
变电站
电能表
变运管理所用户
安全隔离设备
安全隔离设备

3.2.7. 软件系统架构如图二所示（仅以公司本部、地区供电局为代表，县级做法类似）：
利用消息队列上传数据，保障异步传输
调度能量管理系统
能量管理系统
营销Mis系统
用电监测系统
选择一：变运管理所或变电站拨号后（或者利用现有计算机通信网络）利用IE浏览器提交各种电量
图二、软件系统体系结构
（注：1、虚线部分表示以后要做的接口；2、选择一、二、三是变电站的电量数据发送到管理站点的可选择方式）
数据库系统
数据库系统
公司总部线损管理网站
供电局线损统计系统
选择二：由变电站采集系统自动采集相关表位数据，发送到该变电站的管理主站。
采集系统主站
选择三：利用提取工具从能量管理系统提取电量数据
采集系统子站

3.2.8. 硬件平台的选择：为了系统能提供稳定高效的服务，同时兼顾经济效益的考虑，建议每个应用站点配置1台PC服务器，作为数据服务器、应用服务器和WEB服务器（三种应用同时在一台机器上运行），以后系统功能扩展对硬件有更高的需求后，可以再添加两台机器，实现每台机器负责一种服务，以提高计算能力。建议服务器配置Intel Xeon 2.8G以上CPU、2G以上内存、Raid磁盘阵列。
因此，每个供电局需要配置1台PC服务器，公司本部需要配置1台PC服务器。
3.2.9. 软件平台的选择： 选择最新的Windows 2003 Server作为服务器操作系统，使用IIS6作为WEB服务器。Windows Server 2003 基于 Windows 2000 Server的核心技术构建。Microsoft .NET 已与 Windows Server 2003 家族紧密集成。它使用 XML Web 服务使软件集成程度达到了前所未有的水平：离散、组件化的应用程序通过 Internet 互相连接并与其他大型应用程序相连接，使系统的整合更为方便。它的可靠性、安全性、可扩展性都比2000 版本有了不少提高。Windows Server 2003 内置的应用程序服务，如 ASP.NET、事务监视、消息队列和数据访问，减少代码编写工作量。所有这些优点，都在改进的Windows 服务器内核结构中实现并构成了 .NET 的基础。
4.系统的功能描述
系统分为供电局和公司本部两部分。
4.1.供电局分系统主要功能如图三所示：

数据上报公司接口
图三、供电局分系统功能模块
基础资料设置
供电局分系统
各种统计的计算关系设置
数据采集
线损统计
综合查询
报表管理
权限管理
设备台帐管理
系统扩展接口
智能分析

4.1.1. 基础资料设置：变电站资料、电压等级、分区划分资料、大用户资料。
4.1.2. 设备台帐注册：变压器资料注册、线路资料注册、表计注册（各级别操作员分别注册其管辖范围内的关口表）、CT、PT的设备资料注册、设置关口表和对应CT、PT的绑定关系。
4.1.3. 各种统计的计算关系设置
4.1.3.1. 分线线损统计关系式
4.1.3.2. 分压线损统计关系式
4.1.3.3. 分区线损统计关系式
4.1.3.4. 分台区线损统计关系式
4.1.3.5. 母线平衡统计关系式
4.1.3.6. 站用电量关系式
4.1.3.7. 变压器损耗关系式
4.1.3.8. 购电量关系式
4.1.3.9. 售电量关系式
4.1.3.10. 网供电量关系式
4.1.3.11. 线路送电量关系式
4.1.3.12. 线路售电量关系式
4.1.4. 数据上报公司的接口：将数据传送到公司本部的软件数据通道。
4.1.5. 系统扩展接口:为以后与其他业务系统相结合，从中提取相关数据做好软件接口准备。
线损统计系统
能量管理系统系统
营销MIS系统
用电监测系统
图四、本系统与其他业务系统的关系

4.1.6. 数据采集

数据采集
实时数据采集
相关业务系统数据采集
人工数据采集
图五、数据采集模块构成

4.1.6.1. 实时数据采集：在管辖范围内的变电站建立采集终端，通过光纤将所有相关电量表数据发送到公司主站。
4.1.6.2. 从营销MIS提取用电量数据。
4.1.6.3. 人工数据采集：变运管理所、变电站直接拨号到供电局分系统，通过浏览器人工录入相关电量数据。
4.1.7. 线损统计：根据用户的选择，按照设置好的线损计算关系统计不同线路、不同电压等级、不同台区的实测线损；母线平衡线损计算；主变损耗计算；对于具体的某份统计，可以做出分析并在系统中记录下来。
4.1.8. 报表管理：
4.1.8.1. 利用统计的结果产生各种年、季、月报表（例如月末24点抄表电量情况、变电站母线平衡表、月度线损波动分析表等）
4.1.8.2. 将报表直接上报到公司本部
4.1.8.3. 打印报表
4.1.8.4. 将报表导出到Excel
4.1.9. 综合查询
4.1.9.1. 按时间段对分压、分区、分线线损、母线电量平衡指标（不平衡率、合格率）、10kV线损率>=7%比例、主变损耗进行查询
4.1.9.2. 高耗设备的查询
4.1.9.3. 利用折线、柱形等统计图将统计结果直观地展示出来
4.1.10. 智能分析
4.1.10.1. 诊断分析系统：基于系统的历史数据与实时数据，建立相应的数学模型，在综合分析的基础上，形成科学的决策支持分析报告，提高系统的智能性。
4.1.10.2. 专家分析系统：根据实时采集数据计算、统计、分析实测线损，对线损超标的线路作定性、定量、定位的分析，进一步提高电力系统的管理水平。
4.1.11. 权限管理：管理用户名、密码，设置用户的使用权限等。

4.2.公司本部分系统主要功能如图四所示：
图六、公司本部系统功能模块
基础资料设置
公司本部分系统
综合查询

报表管理
权限管理
中调所数据上报接口
线损统计
供电局数据上报接口
系统扩展接口
智能分析

4.2.1. 基础资料设置：电压等级等。
4.2.2. 供电局数据上报接口：与各地供电局进行交换数据的软件数据通道。
4.2.3. 中调所数据上报接口：接收中调所数据的软件数据通道。
4.2.4. 线损统计：利用中调所、各个供电局的上报数据，分压统计网区内的线损。
4.2.5. 报表管理：
4.2.5.1. 利用各个供电局的上报数据，统计产生各种年、季、月报表（例如月末24点抄表电量情况、变电站母线平衡表、月度线损波动分析表等）
4.2.5.2. 打印报表
4.2.5.3. 将报表导出到Excel
4.2.6. 系统扩展接口：为以后与其他业务系统（例如广西电网电能计量自动化系统）相结合，从中提取相关数据做好软件接口准备。
公司本部线损统计分系统
广西电网电能计量自动化系统统（本部）
图七、本系统与其他业务系统的关系

4.2.7. 综合查询：
4.2.7.1. 按时间段对分压、分区、分线线损、母线电量平衡指标（不平衡率、合格率）进行查询、可查询地区供电局的各种数据，例如10kV线损率>=7%比例、主变损耗
4.2.7.2. 高耗设备的查询
4.2.7.3. 利用折线、柱形等统计图将统计结果直观地展示出来
4.2.8. 智能分析
4.2.8.1. 断分析系统：基于系统的历史数据与实时数据，建立相应的数学模型，在综合分析的基础上，形成科学的决策支持分析报告，提高系统的智能性。
4.2.8.2. 专家分析系统：根据实时采集数据计算、统计、分析实测线损，对线损超标的线路作定性、定量、定位的分析，进一步提高电力系统的管理水平。
4.2.9. 权限管理：管理用户名、密码，设置用户的使用权限等。
5.设计工具的选择
5.1. Microsoft Dot Net平台
. NET提供了Windows平台下新一代的组件化开发的基础架构。是原来Windows DNA（Distribute Network Architecture）构架的全面升级，解决了DNA中的不少缺陷。DNA架构包括：asp、Com/Com+，对应的.NET架构是asp.NET、.NET组件。DNA 中的RPC和DCOM都更适用于Intranet而不是Internet。RPC和DCOM要求的端口在防火墙内部，不太可能被打开。这种局限对于开发上线的WEB应用是一个很严重的问题。DNA架构中的组件COM/DCOM部署时需要注册或者发布，这会对应用程序产生很大的影响，所以它并不是一个理想的解决方案。这两个缺陷.NET都可以利用基于Internet的标准XML、SOAP来解决。具体的，可以采用.NET中的Remoting技术或者Web Services技术得到解决。
因此基于Dot Net平台开发的应用系统可以使用多种方式衔接不同的应用，十分有利于系统之间的相互整合。
总之，.NET架构为基于网络的组件化、分布式系统开发提供了一个优秀、方便的平台，完全满足适合线损系统的需要。
5.2. 开发工具Microsoft Visual Studio Dot Net 2003和C#
Visual Studio Dot Net 2003是微软最新的基于.NET开发套件，可以快速构建.NET框架下的应用系统。C#（C　Sharp）是Visual Studio.Net中的一个新的强大的开发工具，利用它可以很方便的开发基于.NET构架的企业级应用的所有部分。
5.3. 开发技术Microsoft Asp.NET
ASP.NET是ASP（Active Server Page）的升级，给网站开发带来了革命性的变化。
利用ASP开发WEB应用时，会将负责程序的脚本和HTML混杂在一起，导致页面的脚本语言结构十分复杂，逻辑不清晰，可读性差，不仅给编程人员本身带来不便，也给系统的维护带来不小的困难，特别是当应用逻辑需求发生变动时，修改这些程序将十分困难。.NET中的ASP.NET可以使代码和界面完全分离，并提供了基于组件的开发，使WEB应用的开发效率大为提高。
5.4. Microsoft MSMQ （Microsoft Message Query）
由于系统建立在网络环境上，而且覆盖范围很广，我们无法估计网络环境或者对方的业务系统是否在正常运转，但是必须能够保证：无论外部环境如何变化，我们都可以把数据传输到目的机器上（在它恢复以后）。因此在技术上，需要把消息暂时存储在消息队列中，不断尝试向目标机器发送，直到真正发送成功为止。这就确保了数据传送不会因为缺少人工干预而被遗失。而这些技术操作，就是消息队列的功能。
Microsoft Message Query（微软消息队列）是微软公司的消息队列中间件产品，它的最基本功能就是保障异步消息的安全传输。Windows Server系列操作系统内置了MSMQ中间件；Dot NET平台内置了对消息队列的支持，提供了方便的编程接口。
利用MSMQ将为多级别的线损系统之间的相互衔接提供稳定的保障。
5.5. Microsoft SQL Server 2000
SQL Server 2000是一项全面完整的数据库与分析产品。从借助浏览器实现的数据库查询功能到内容丰富的扩展标记语言（XML）支持特性均可有力地证明，SQL Server 2000无谓为全面支持Web功能的数据库解决方案。与此同时，SQL Server 2000还在可伸缩性与可靠性方面保持着多项基准测试纪录，而这两方面特性又都是企业数据库系统的关键指标。无论以应用程序开发速度还是以事务处理运行速度来衡量，SQL Server 2000都堪称最为快捷的数据库系统。
SQL Server 2000也是当前使用、维护、管理最方便的企业级数据库系统。
大量的市场调查数据表明：SQL Server 是 Microsoft Windows 平台上最流行的关系数据库（占 38% 的市场份额）和最流行的 Web 数据库（占68%的市场份额）。Microsoft SQL Server 2000能够以相对低廉的总体拥有成本为代价，提供高度伸缩性和得到扩展的功能特性。
线损系统建立以后将会在各个级别使用数据库系统，稳定、高效、价格较低的SQL Server 2000是最好的选择。
6.系统的开发计划
为了让用户能尽快试用新系统，计划将开发分为两个阶段进行：第一阶段，完成“供电局线损统计系统”功能，可以进行设备、统计关系的设置，变电站可以利用B/S方式向系统提交数据，专责可以通过手工输入电量后统计线损；第二阶段，修改、完善第一个阶段的程序，加入与其他系统的数据接口，加入报表的功能，使地市级系统可以直接将报表送到区级，加入变电站数据采集系统，开始自动采集数据。
投入三个程序员进行设计、编码。
第一阶段耗时2个月，第二阶段耗时3个月。预期整个项目的时间为5个月。
7.系统试点地区
选择玉林供电局为线损统计系统试点局；选择玉林供电局下属两个变电站（待定）作为变电站数据采集试点。